20钢和35CrMo钢无缝钢管的工艺与性能研究

发布时间：2017-08-31 06:34

  本文关键词：20钢和35CrMo钢无缝钢管的工艺与性能研究

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【摘要】：无缝钢管具有中空截面,与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。无缝钢管的生产工艺及其力学性能是保证其加工性能与最终使用性能(机械性能)的重要指标。在无缝钢管生产过程中,根据钢管的不同使用要求,制定不同生产工艺。现合作单位无缝钢管的生产过程中存在较多有待解决的问题:20钢无缝管在后期珩磨加工制成锅炉用管的过程中,出现不同批次钢管珩磨效率差异极大的现象;35Cr Mo无缝钢管横、纵截面金相组织存在较严重的带状组织;35Cr Mo无缝钢管在冷弯制成汽车横向稳定杆的过程中易出现断裂。本课题以合作单位实际生产中现存的问题为出发点,以实践为基础,以无缝钢管生产执行标准为指标,采用德国布鲁克Q4—170直读光谱仪、德国Leica DM4000M金相显微镜、液压式万能试验机、金相试样研磨机、金相试样抛光机、电火花线切割机、箱式电阻炉、激光测温仪等试验设备,分别从化学成分、变形加工工艺、热处理工艺等方面着重研究了三部分内容:提出优化20钢锅炉用管新的生产工艺,解决后期珩磨加工中效率较低的问题;解决35Cr Mo钢无缝管横、纵截面金相组织存在较严重带状组织的问题;改进35Cr Mo钢汽车横向稳定杆用无缝钢管的原有热处理工艺,提高可加工性能,降低冷弯过程中出现断裂的风险。研究结果表明:1、20钢锅炉用管在中间热处理工艺过程中,冷却方式(冷却速度)对材料的力学性能有重要影响。经试验,20钢锅炉用管的强度随热处理冷却速度的增大而增大;后续的珩磨加工时间随冷却速度的增大而明显减少,这大大提高了生产加工效率,节约了生产加工成本,提高企业的经济效益。结合实际生产对20钢锅炉用管采用880℃加热温度、热处理时间20 min、风冷为最优生产工艺。2、35Cr Mo汽车稳定杆用无缝管一次热处理消除带状组织试验研究发现随着冷却速度的加快,35Cr Mo钢无缝管带状组织趋于减弱;冷却速度相同时随着保温时间的加长,带状组织趋于减弱。由试验结果分析可知,加热温度870~880℃保温45~75 min风冷;加热温度1190~1200℃保温45~75 min风冷均能有效改善带状组织。3、35Cr Mo钢无缝管二次热处理采用退火工艺,退火加热温度860~890℃、退火时间60 min、随炉冷却,试件内部金相组织为片状珠光体与明亮的铁素体块,随着温度逐渐升高,试样的强度、屈服强度、硬度逐渐升高,延伸率减低;退火加热温度790~820℃、退火时间60 min、随炉冷却,试样内部金相组织珠光体呈团絮状并析出少量颗粒状碳化物,较完全退火抗拉强度、屈服强度、硬度均有较大降低,延伸率增加。在加热温度不变时随着退火时间的增加,颗粒状碳化物析出更多,试样的强度进一步降低,延伸率得到明显提高,这一机械性能对于35Cr Mo汽车稳定杆的冷弯生产工序具有重要意义,降低了冷弯断裂的风险。结合实际生产以退火加热温度790~820℃,退火时间60~70 min、随炉冷却连续退火为最优生产工艺。
【关键词】：20钢锅炉用管 35CrMo无缝钢管 力学性能 带状组织 热处理
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1;TG161
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题研究背景8-14
• 1.1.1 无缝钢管的特点及应用8
• 1.1.2 无缝钢管的生产工艺及现存的生产缺陷8-14
• 1.2 国内外研究现状14
• 1.3 课题研究内容14-15
• 1.4 课题研究意义15-17
• 2 试验材料和试验设备以及试验方法17-23
• 2.1 试验材料17
• 2.2 试验设备17-18
• 2.3 试验方法18-22
• 2.3.1 对比试验方法设计18-19
• 2.3.2 金相组织检测19-20
• 2.3.3 力学性能及延伸率检测20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 塑性变形及中间热处理工艺对20钢锅炉用管性能的影响23-28
• 3.1 塑性变形概述23
• 3.2 冷加工变形量对20钢锅炉用管力学性能的影响23-25
• 3.3 中间热处理对20钢锅炉用管力学性能的影响25-27
• 3.4 本章小结27-28
• 4 热处理改进工艺对 35CrMo钢汽车用空心稳定杆无缝管力学性能的影响28-39
• 4.1 一次热处理工艺设计28-29
• 4.2 二次热处理试验设计29-38
• 4.2.1 退火工艺概述30-31
• 4.2.2 退火工艺试验设计31-34
• 4.2.3 退火温度对力学性能的影响34-35
• 4.2.4 退火时间对力学性能的影响35-36
• 4.2.5 二次热处理工艺对 35CrMo钢汽车稳定杆用无缝管力学性能的影响36-38
• 4.3 本章小结38-39
• 5 结论与展望39-40
• 参考文献40-42
• 作者简历42-43
• 致谢43-44

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本文编号：764022