專利名稱：用熱軋卷板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金制造機(jī)械結(jié)構(gòu)件熱處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用熱軋巻板制造高 強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度高韌性汽車吊吊臂用異型鋼管(以下簡(jiǎn)稱吊臂鋼管)，通常是采用高強(qiáng)度高 韌性鋼板，經(jīng)過(guò)折彎成形后，再焊接成吊臂鋼管。由于吊臂長(zhǎng)，吊臂在不工作的時(shí)候， 所有各節(jié)吊臂都要收縮到最下面一節(jié)里，因此需要鋼板的平直度《3%。以下，即便平直 度《3%。的鋼板，經(jīng)過(guò)折彎和焊接成汽車吊臂后，其平直度也很難滿足制造需要。吊臂 焊接的焊接材料與母材之間成分差異很大，而且焊絲價(jià)格昂貴，焊接后的性能均勻性差， 焊縫、熔合線、熱影響區(qū)部位沖擊韌性比母材低很多，焊接時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對(duì)吊臂的壽 命和安全性不利，焊接的焊縫影響吊臂的美觀。傳統(tǒng)的吊臂制作工藝繁雜，制造效率低， 制造成本高，吊臂整體性能一致性差，吊臂的形狀精度差，吊臂平直度差。
吊臂鋼管的機(jī)械性能、與鋼種的化學(xué)成分組成有關(guān)、與焊絲的材質(zhì)、焊接質(zhì)量有關(guān)、 與制作吊臂異型鋼管的鋼質(zhì)純凈度有關(guān)、鋼板性能有關(guān)。若想得到高強(qiáng)度高韌性、性能 均勻、外形尺寸精確和具有良好平直度的吊臂鋼管，需要研究出一套與傳統(tǒng)工藝不同的 熱處理工藝的發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)工藝方法制造高強(qiáng)度高靭性汽車吊臂存在的不足，本發(fā)明的目是提供 一種用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂用鋼管的制造方法， 它是采用感應(yīng)加熱對(duì)吊臂鋼管進(jìn)行熱處理的工藝，不需要焊絲焊接、焊接處材質(zhì)成分與 母材一致、熱處理后吊臂鋼管整體組織和性能均勻一致，并具有高強(qiáng)度高韌性、良好平 直度、內(nèi)應(yīng)力小的特點(diǎn)。本發(fā)明的制造方法制造效率高，制造成本低。 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法，包括冶煉工藝過(guò)程、爐 外精煉、制成連鑄板坯、釆用熱連軋機(jī)組或爐巻軋機(jī)軋制成的熱軋巻板，其特征在于首 先將熱軋巻板用ERW焊管機(jī)組軋制成ERW焊管，然后把ERW焊管在異型管軋制機(jī)組孔型內(nèi)
軋制成吊臂鋼管精確尺寸和形狀的管坯，然后對(duì)制成吊臂鋼管整體進(jìn)行感應(yīng)加熱、淬火、 回火熱處理，所述的吊臂鋼管各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 10-0. 20%、Si:0.10-0. 45%、 Mn: 0.70-1.45%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0,20-0.65%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-0.070%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S〈0. 010%、 N〈0. 0080%,其余為鐵，其具體熱處理步驟如下
1) 將上述吊臂鋼管，送入感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)加熱，加熱時(shí)間為60-140s內(nèi)，加 熱到910-96(TC奧氏體化；
2) 加熱好的吊臂鋼管進(jìn)入水冷或汽霧冷卻淬火機(jī)組淬火，淬火冷卻速度為》5'C/s， 淬火后得到淬火馬氏體組織；
3)對(duì)淬火后的吊臂鋼管管坯進(jìn)行回火，回火采用感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)加熱，其 加熱溫度為220-42(TC， 回火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組織；
4)最后進(jìn)行矯直、探傷、表面檢查、取樣檢驗(yàn)，最終得到性能優(yōu)異的用巻板制造 吊臂鋼管。
本發(fā)明所述的用巻板制造吊臂鋼管制造方法過(guò)程可以是在線進(jìn)行，也可以是離線進(jìn) 行，離線進(jìn)行的熱處理所采用設(shè)備和熱處理工藝參數(shù)與在線熱處理完全相同。
按照本發(fā)明，當(dāng)生產(chǎn)吊臂鋼管的機(jī)械性能為Reh》900MPa、 Rm》950-1100MPa、 A% 》14%、 Akv -40°C》47J時(shí)，所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.10-0.18%、 Si: 0.10—0.45%、 Mn: 0.80-1.45%、 Ni: 0.02-0.60%、 Cr: 0.15-0.55%、 Mo: 0. 20-0. 55%、 Cu: 0-0. 30%、 Nb: 0. 010-0. 060%、 V: 0. 020-0. 055%、 Ti: 0. 002-0. 030%、 Al: 0. 010-0. 065%、B: 0. 0005-0. 0040%、Zr: 0-0. 0005%、P〈0. 020%、S〈0. 010%、N<0. 0080%, 其余為鐵。
當(dāng)生產(chǎn)吊臂鋼管的機(jī)械性能為Reh》960MPa、 Rm》980-1150MPa、 A%》14%、 Akv -40°C ^47J時(shí)，所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0.80-1.45%、 Ni: 0.02-0.65%、 Cr: 0.15-0.60%、 Mo: 0.25-0.60%、 Cu: Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.025-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N〈0, 0080%, 其余為鐵。
當(dāng)生產(chǎn)吊臂鋼管的機(jī)械性能為Reh》1030MPa、 Rm》1200-1480MPa、 A%>12%、 Akv -40°C》47J時(shí)，所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.15%、 Si: 0.20%、 Mn: 1.45%、 Ni: 0,16%、 Cr: 0.18%、 Mo: 0.16%、 Cu: 0.25%、 Nb: 0.010%、 V: 0.005%、 Ti: 0.019%、 Al: 0.034%、 B: 0.0013%、 P: 0.012%、 S: 0.003%、 N: 0.0042%，其余為 鐵。
當(dāng)生產(chǎn)吊臂鋼管的機(jī)械性能為Reh》1100MPa、 Rm》1270-1500MPa、 A%>12%、 Akv -40°C ^47J時(shí)，所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0.70-1.35%、 Ni: 0.02-0.75%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0.30-0.65%、 Cu:0-0. 30%%、Nb: 0. 010-0. 050%、V:0. 035-0. 065%、Ti: 0. 002-0. 030%、A1:0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%,其余為鐵。
當(dāng)生產(chǎn)吊臂鋼管的機(jī)械性能為Reh^l300MPa、 Rm》1400-1680MPa、 A%》10%、 Akv -40°C ^47J時(shí)，所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0.70-1.35%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0,35-0.65%、Cu: O-O. 30%、Nb: 0. 010-0. 050%、V: 0. 030-0. 070%、Ti: 0. 002-0. 030%、Al: 0. 010-0.065%、 B: 0. 0005-0. 0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S〈0. 010%、 N〈0. 0080%,其余為鐵。 本發(fā)明的冶金化學(xué)成分設(shè)計(jì)思想如下
吊臂鋼管鋼在成分設(shè)計(jì)上對(duì)C、 Mn、 Si、 Nb、 V、 Ti、 Ni、 Cr、 Mo、 Cu、 B、 Al等合金 元素的最佳組合進(jìn)行了大量的研究，從而在較寬廣的冷卻速度范圍內(nèi)能夠得到淬火馬氏體， 通過(guò)合理的淬火得到淬火馬氏體組織，經(jīng)過(guò)合理的回火溫度回火，得到回火馬氏體組織， 屈服強(qiáng)度可達(dá)900-1300MPa、抗拉強(qiáng)度達(dá)到950-1680MPa、 Akv -40°C》47J的高強(qiáng)度高韌性 吊臂鋼管。
本發(fā)明各元素成分設(shè)計(jì)范圍和組合理由說(shuō)明 0. 10%《C《0. 20%
碳是較強(qiáng)的固熔強(qiáng)化元素，能顯著提高鋼板強(qiáng)度，但C含量過(guò)高會(huì)使韌性和塑性明顯 惡化，鋼板的焊接性能變?yōu)槔щy，合金元素在奧氏體中固熔量減少。因此在設(shè)計(jì)鋼成分 時(shí)盡可能降低碳的含量，以保證鋼板具有良好的焊接性能、和低溫沖擊韌性和焊接性能。 因此C含量應(yīng)在0.10-0. 20%。
0. 70%《Mn《l. 45%
Mn是弱碳化物形成元素，它在冶煉中的具有脫氧和消除硫的影響，可以降低奧氏體 轉(zhuǎn)變溫度，細(xì)化鐵素體晶粒，對(duì)提高鋼板強(qiáng)度和韌性有益。同時(shí)還能固溶強(qiáng)化鐵素體和增 加鋼的淬透性。但含Mn量超過(guò)1. 5%左右時(shí)，則會(huì)有孿晶馬氏體出現(xiàn)，使鋼的延展性變壞。 因此在成分設(shè)計(jì)時(shí)Mn含量一般在0.80%-1.50%之間，最佳含量是控制范圍是0.80 — 1. 40%。
0. 10%《Si《0. 45%
Si具有脫氧作用和固溶強(qiáng)化作用，能極大延緩碳化物的形成，增加奧氏體穩(wěn)定性。 但Si含量過(guò)高的鋼種易出現(xiàn)夾雜物，Si含量過(guò)高對(duì)大線能量熱輸入時(shí)焊接區(qū)域局部脆性 有危害性。因此控制硅含量在O. 15-0. 45%。
P《0. 020%
P是鋼中的有害元素。P在晶界偏析，會(huì)惡化韌性，P含量高低直接影響到鋼板的塑 性和韌性。應(yīng)盡量減少其含量，應(yīng)保證P含量《0.020X以下。 S《0. 005%
S是鋼中的有害元素。MnS的存在會(huì)降低鋼的塑性和強(qiáng)韌性，降低鋼的延伸率。MnS 有一定塑性，隨軋制方向拉長(zhǎng)延伸，加大了鋼的各向異性,這對(duì)鋼的橫向性能非常不利。S 與Fe形成的FeS，使鋼在熱軋和焊接中產(chǎn)生熱脆裂紋。應(yīng)保證S含量《0. 005%以下。
0. 15%《Cr《0. 65%
添加Cr可以降低鋼種的相變點(diǎn)，細(xì)化組織，有效地提高強(qiáng)度，還可以提高鋼種抗 氧化性及高溫耐腐蝕性能等，但是Cr添加過(guò)的多，析出的組織粗大，導(dǎo)致鋼的脆化。 Cr的量最高不超過(guò)0. 65%為好，最佳含量在0. 60%左右。
0. 010%《Nb《0. 060%添加能顯著細(xì)化晶粒和具有中度析出強(qiáng)化作用。Nb細(xì)化晶粒的強(qiáng)烈效果與在軋制時(shí) 碳氮化鈮能效地提高奧氏體的再結(jié)晶溫度。Nb的另一個(gè)重要作用是，在低碳鋼中降低相 變變溫度，使淬火時(shí)促進(jìn)馬氏體的形成。Nb的加入量與鋼種的C含量有關(guān)，C含量在 0. 13-0.20%時(shí)，Nb的最大加入量為0. 050%，當(dāng)Ti一Nb—Mo共存時(shí)會(huì)呈現(xiàn)良好的韌性。 因此添加Nb含量《0. 060% 。
0. 002%《Ti《0. 030%
Ti具有有效的固氮作用，在鋼水中加入B元素之前，必須要加入Ti元素。Ti能夠 以鈦的氮化物形式固定游離氮原子，所以它可以阻止游離氮與B的形成了 BN在晶界析 出，防止鋼的沖擊韌性惡化。Ti同時(shí)能提高基體金屬和焊接熱影響區(qū)的低溫韌性，Ti 對(duì)焊接熱影響區(qū)處晶粒長(zhǎng)大起到遏制作用，由于TiN的眾多形核質(zhì)點(diǎn)，可以有效地細(xì)化 焊縫處的晶粒組織，有效地提高焊縫、熔合線的強(qiáng)度和沖擊韌性。但過(guò)多添加Ti會(huì)引 起鈦的氮化物的粗化，對(duì)低溫韌性不利，因此Ti的含量一般控制在0. 002—0. 030%左右， 最佳含量在0.015%左右。
0%《Cu《0. 030%
在鋼中加入Cu可以提高鋼的耐蝕性、強(qiáng)度，改善焊接性、成型性與機(jī)加工性能等。 按照強(qiáng)度要求，Cu含量應(yīng)控制在0—0.030X之間。 0. 002%《Ni《0. 80%
Ni在鋼中不但能很好的起到固溶強(qiáng)化的作用，還可以改善韌性，另外它可以很好地 提高鋼的耐蝕性，以及減輕Cu的偏聚。但Ni是較貴的微合金元素，且加入量較多時(shí)與其 強(qiáng)度和韌性性能并不與加入量成正比。其含量應(yīng)控制在O. 80%以下。
0. 20%《Mo《0.65%
Mo在鋼中有固溶強(qiáng)化作用，可提高鋼的淬透性。Mo屬于縮小奧氏體相區(qū)的元素，Mo 在鋼中存在于固溶體相和碳化物相中。在碳化物相中，當(dāng)Mo含量較低時(shí)，與鐵及碳形成復(fù) 合的滲碳體；當(dāng)Mo含量較高時(shí)，則形成Mo的特殊碳化物。Mo促進(jìn)馬氏體轉(zhuǎn)變,但Mo含量過(guò) 高會(huì)使焊接性能和延展性變差。因此控制Mo含量在O. 20_0. 65%。
0.0005%《B《0. 0040%
B是強(qiáng)淬透性元素和強(qiáng)化元素，少量的B加入之后會(huì)顯著地提高異型鋼管的淬透性， 能降低淬火時(shí)對(duì)冷卻速度的要求。B加入時(shí)之前，應(yīng)通過(guò)加入Ti將鋼中的游離N元素固定， 然后再加入B元素，否則B會(huì)和鋼中的N形成BN在晶界中析出，導(dǎo)致沖擊嚴(yán)重惡化。
0.010%《Al《0.065%
Al是細(xì)化晶粒的元素，加入A1過(guò)量會(huì)形成A1N導(dǎo)致連鑄時(shí)候形成表面裂紋，因此最 佳的加入量為O. 030-0. 050%。 0. 0%《Zr《0. 0005%
鋼中添加Zr，鋼板的強(qiáng)度，耐蝕性，耐磨性都會(huì)得到極大的改善和提高，微量的Zr 能在焊接時(shí)，在熔池中形成細(xì)小的形核質(zhì)點(diǎn)，防止焊接過(guò)程中晶粒粗化，導(dǎo)致沖擊韌性 惡化。添加過(guò)多的Zr會(huì)在鋼板中形成夾雜物，在添加Ti元素的鋼種中，可以不添加Zr元素，Zr的最佳的添加量為O. 0002%。 N《0. 0080%
少量的N可以與V形成氮化釩和碳氮化鈮，能有效的阻止鋼坯加熱時(shí)奧氏體組織晶粒 長(zhǎng)大，軋后可以起到析出強(qiáng)化作用。但N與B具有較強(qiáng)的親和作用， 一旦形成BN在晶界析 出，就會(huì)嚴(yán)重惡化沖擊韌性，為了防止形成BN形成。在加入B元素之前，先加入Ti元素 固N(yùn)處理，因此要控制N含量N《0. 0080%。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用感應(yīng)加熱設(shè)備加熱的熱處理方法比采用傳統(tǒng)的加熱方法有著 無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。感應(yīng)加熱熱效率高，它能讓加熱的異型鋼管沿?cái)嗝婧穸韧瑫r(shí)加熱，加 熱均勻，感應(yīng)回火后的吊臂鋼管，在得到回火馬氏體的同時(shí)將殘余奧氏體分解，合金元 素充分析出。最終經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理獲得高強(qiáng)度高韌性吊臂鋼管，根據(jù)鋼種成分的不同， 可以制造出屈服強(qiáng)度900-1300MPa，抗拉強(qiáng)度950-1680MPa，延伸率14-10%， Akv-40 'C沖擊韌性》47J的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管。該熱處理工藝加熱溫度控制精確，設(shè)備投資 低，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用少、占地面積小、環(huán)境污染小。


圖l為用熱軋巻板制造出的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管，屈服為1030MPa鋼的CCT曲線圖； 圖2為用熱軋巻板制造出的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管,屈服為1030MPa鋼在冷速為2(TC/s的 典型組織形貌圖3為用熱軋巻板制造出的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管，屈服為1030MPa鋼35(TC回火后的典 型組織形貌圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明
本發(fā)明的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法，包括冶煉工藝過(guò)程、爐外 精煉、制成連鑄板坯、采用熱連軋機(jī)組或爐巻軋機(jī)軋制成的熱軋巻板，其特征在于首先
將熱軋巻板用ERW焊管機(jī)組軋制成ERW焊管，然后把ERW焊管在異型管軋制機(jī)組孔型內(nèi)軋 制成吊臂鋼管精確尺寸和形狀的管坯，然后對(duì)制成吊臂鋼管整體進(jìn)行感應(yīng)加熱、淬火、 回火熱處理，所述的吊臂鋼管各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 10-0. 20%、Si: 0.10-0. 45%、 Mn: 0.70-1.45%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0.20-0.65%、 Cu: O-O. 30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-0.070%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S〈0. 010%、 N〈0. 0080%,其余為鐵，其具 體熱處理步驟如下
1) 將上述吊臂鋼管，送入感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)加熱，加熱時(shí)間為60-140s內(nèi)，加 熱到910-96(TC奧氏體化；
2) 加熱好的吊臂鋼管進(jìn)入水冷或汽霧冷卻淬火機(jī)組淬火，淬火冷卻速度為》5TVs， 淬火后得到淬火馬氏體組織；
3)對(duì)淬火后的吊臂鋼管管坯進(jìn)行回火，回火采用感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)加熱，其
加熱溫度為220-440°C，回火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組織；4)最后進(jìn)行矯直、探傷、表面檢査、取樣檢驗(yàn)，最終得到性能優(yōu)異的用巻板制造 吊臂鋼管。
對(duì)巻板的軋制技術(shù)的說(shuō)明
本發(fā)明的巻板制造工藝采用熱連軋或爐巻軋機(jī)進(jìn)行制造，軋制工藝與軋制普通板巻 基本相同，吊臂鋼管的制造方法是將巻板采用ERW焊管機(jī)組即高頻直縫焊管機(jī)給將巻板 制造成ERW焊管，并將ERW焊管在異型管軋制機(jī)組孔型內(nèi)軋制成吊臂鋼管精確尺寸和形 狀的管坯，終軋溫度控制在小88(TC,終軋后空冷，目的是降低板巻的軋制狀態(tài)強(qiáng)度， 為后續(xù)吊臂鋼管的成型創(chuàng)造條件。 對(duì)吊臂鋼管軋制技術(shù)的說(shuō)明-
吊臂鋼管的制造是用ERW鋼管機(jī)組將熱軋板制造成ERW鋼管，ERW鋼管的焊接是利用
高頻感應(yīng)的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使成型后的鋼管接縫處金屬熔化，在壓力輥的壓力下 將熔化金屬擠壓出去，ERW鋼管的焊接就完成了，這種焊縫是一種鍛軋焊接，不需要焊 接材料，焊縫處材質(zhì)就是母材材質(zhì)，因此經(jīng)過(guò)熱處理之后，吊臂用異型鋼管不存在性能 不均勻的問(wèn)題。將焊接好的ERW鋼管內(nèi)外毛刺刮除，然后在異型管軋制機(jī)組，將ERW鋼管 軋制成汽車吊臂異型鋼管的尺寸形狀，異型鋼管軋機(jī)孔型可以保證制造出來(lái)的異型鋼管 形狀精確。
對(duì)熱處理技術(shù)的說(shuō)明
本發(fā)明采用的是在感應(yīng)加熱設(shè)備中感應(yīng)加熱，將吊臂鋼管在60-140s內(nèi)加熱到奧氏 體淬火溫度，加熱到910-96(TC奧氏體化，該種加熱方式熱效率高，設(shè)備投資低，將感 應(yīng)加熱圈密閉充氮?dú)?，?huì)保證加熱的吊臂鋼管實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化的效果，感應(yīng)加熱加熱速度快， 奧氏體化后的組織細(xì)化，碳化物成細(xì)小彌散分布，經(jīng)過(guò)水冷或氣霧淬火機(jī)組淬火后，得 到更加細(xì)化的淬火馬氏體組織，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到回火溫度回火后，可以把淬火 馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體組織，這種細(xì)小的回火馬氏體組織對(duì)沖擊韌性和強(qiáng)度提高 作用明顯。 對(duì)感應(yīng)加熱的說(shuō)明
感應(yīng)加熱是電加熱中，電能轉(zhuǎn)化成熱能效率最高的一種加熱方式，它是通過(guò)高頻感 應(yīng)線圈在鋼板中產(chǎn)生渦流電流使鋼板加熱，根據(jù)鋼板不同厚度，選擇不同頻率的感應(yīng)電 源以保證熱透性。這種加熱方法是沿鋼板厚度方向所有斷面同時(shí)加熱，徹底改變了過(guò)去 加熱爐加熱是從鋼板外面向鋼板心部傳熱的方式，加熱速度快，加熱質(zhì)量好，鋼板在奧 氏體高溫區(qū)停留時(shí)間短，奧氏體晶粒來(lái)不及長(zhǎng)大，可以得到細(xì)化的奧氏體晶粒，經(jīng)過(guò)淬 火后得到的淬火馬氏體晶粒將更細(xì)化，回火后鋼板的機(jī)械性能，優(yōu)于傳統(tǒng)的熱處理方法 的鋼板性能。
對(duì)于不同機(jī)械性能要求的吊臂鋼管，應(yīng)選用不同的組分重量百分比和不同的熱處理 工藝參數(shù)。 實(shí)施例l
當(dāng)制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 10-0.賜、Si: 0. 10-0. 45%、Mn: 0. 80-1. 45%、Ni: 0.02-0.60%、 Cr: 0.15-0.55%、 Mo: 0.20-0.55%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0. 0005-0. 0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0.020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%，其余為鐵的吊臂鋼管時(shí)，其熱處理工藝 為把ERW鋼管在異型鋼管機(jī)組孔型內(nèi)軋制成吊臂鋼管的精確尺寸和形狀管坯，在感應(yīng) 加熱設(shè)備內(nèi)加熱到910-960°C奧氏體化，加熱時(shí)間為60-140s，加熱淬火冷卻速度》5°C /s，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱370-42(TC進(jìn)行回火，回火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組 織。獲得機(jī)械性能為Reh》900MPa、 Rm》950-1100MPa、 A%》14%、 Akv -40°C》47J 的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管。 實(shí)施例2
當(dāng)制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 12-0. 20%、 Si: 0. 10-0. 45%、Mn: 0. 80-1. 45%、 Ni: 0. 02-0. 65%、 Cr: 0. 15-0. 60%、 Mo: 0. 25-0. 60%、 Cu: Cu: 0-0. 30%、 Nb: 0. 010-0. 060%、 V: 0.025-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%，其余為鐵的熱軋巻板制造吊臂鋼管時(shí)， 其熱處理工藝過(guò)程為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到910-96(TC奧氏體化，加熱時(shí)間為 60-140s，加熱淬火冷卻速度》5'C/s，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱340-39(TC進(jìn)行回火，回 火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組織。獲得機(jī)械性能為Reh》960MPa、 Rm》 980-1150MPa、 A%》14%、 Akv -40°C》47J的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管。 實(shí)施例3
當(dāng)制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C:0.17%、 Si: 0.25%、 Mn: 1.25%、 Ni: 0.05%、 Cr: 0.21%、 Mo: 0.61%、 Cu: 0.01%、 Nb: 0.015%、 V: 0.038%、 Ti: 0.025%、 Al: 0.035%、 B: 0.0015%、 P: 0.018%、 S: 0.004%、 N: 0.0035%,其余為鐵的12mm厚熱軋巻板制造屈 服強(qiáng)度Reh》1030MPa高強(qiáng)度高韌性鋼板時(shí)，其熱處理工藝過(guò)程為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加 熱到940'C奧氏體化，加熱時(shí)間為100s，淬火冷卻速度20'C/s，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱 到290。C進(jìn)行回火，回火時(shí)間120s。獲得機(jī)械性能為Reh: 1080MPa、 Rm: 1280MPa、 A%: 13%、 Akv -40°C : 98J的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管。
圖l示出了利用Formastor-F熱膨脹儀，結(jié)合金相組織觀察及硬度測(cè)試，繪制出用熱 軋巻板制造出的Reh為1030MPa高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的CCT曲線圖。當(dāng)冷速為20。C/s時(shí)，所 得完全的馬氏體組織，如圖2所示；圖3為300'C回火100s后的典型組織形貌圖。 實(shí)施例4
當(dāng)制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.12-0. 20%、Si: 0. 10-0. 45%、Mn: 0. 70-1. 35%、 Ni: 0. 02-0. 75%、 Cr: 0.15-0. 65%、 Mo: 0. 30-0. 65%、 Cu: 0-0. 30%%、 Nb: 0. 010-0. 050%、 V: 0.035-0.065%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0.020%、 S〈0. 010%、 N<0. 0080%,其余為鐵的熱軋巻板制造吊臂鋼管時(shí)， 其熱處理工藝過(guò)程為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到910-96(TC奧氏體化，加熱時(shí)間為 60-140s，加熱淬火冷卻速度》5"C/s，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到280-33(TC進(jìn)行回火，回火馬氏體組織。獲得機(jī)械性能為Reh》1100MPa、 Rm^
1270-1500MPa、 A%》12%、 Akv -40°C》47J的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管。
實(shí)施例5
當(dāng)制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 12-0. 20%、Si: 0. 10-0. 45%、Mn: 0. 70-1. 35%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0. 15—0. 65%、 Mo: 0.35-0.65%、 Cu: 0—0.30%、 Nb: 0.010—0.050%、 V: 0.030-0.070%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%,其余為鐵的熱軋巻板制造吊臂鋼管時(shí)， 其熱處理工藝過(guò)程為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到900-930'C奧氏體化，加熱時(shí)間為 60-140s，加熱淬火冷卻速度》5。C/s，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到240-30(TC進(jìn)行回火， 回火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組織。獲得機(jī)械性能為Reh》1300MPa、 Rm》 1400-1680MPa、 A%》10%、 Akv -40°C》47J的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管。
權(quán)利要求
1、一種用熱軋卷板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管，其特征在于所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C0.10-0.20％、Si0.10-0.45％、Mn0.70-1.45％、Ni0.02-0.80％、Cr0.15-0.65％、Mo0.20-0.65％、Cu0-0.30％、Nb0.010-0.060％、V0.020-0.070％、Ti0.002-0.030％、Al0.010-0.065％、B0.0005-0.0040％、Zr0-0.0005％、P＜0.020％、S＜0.010％、N＜0.0080％，其余為鐵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管，其特征在于當(dāng)生產(chǎn)吊 臂鋼管的機(jī)械性能為Reh》900MPa、 Rm》950-llOOMPa、 A%》14%、 Akv-40°C》47J 時(shí)，所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.10-0.18%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0.80-1.45%、 Ni: 0.02-0.60%、 Cr: 0.15-0.55%、 Mo: 0.20-0.55%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S〈0. 010%、 N<0. 0080%，其余為鐵。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管，其特征在于當(dāng)生產(chǎn)吊 臂鋼管的機(jī)械性能為Reh》960MPa、 Rm》980-1150MPa、 A%》14%、 Akv -40°C》47J 時(shí)，所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0. 80-1. 45%、 Ni: 0. 02-0. 65%、 Cr: 0.15-0. 60%、 Mo: 0. 25-0. 60%、 Cu: Cu: 0-0. 30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.025-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S〈0. 010%、 N<0. 0080%，其余為鐵。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管，其特征在于當(dāng)生產(chǎn)吊 臂鋼管的機(jī)械性能為Reh》1030MPa、 Rm》1200-1480MPa、 A%》12%、 Akv-40°C》47J 時(shí)，所述的吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.15%、 Si: 0.20%、 Mn: 1.45%、 Ni: 0.16%、 Cr: 0.18%、 Mo: 0.16%、 Cu: 0.25%、 Nb: 0.010%、 V:'0. 005%、 Ti: 0.019%、 Al: 0.034%、 B: 0.0013%、 P: 0.012%、 S: 0.003%、 N: 0.0042%，其余為鐵。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管，其特征在于當(dāng)生產(chǎn)吊 臂鋼管的機(jī)械性能為Reh》1100MPa、 Rm》1270-1500MPa、線>12%、 Akv -40°C >47J 時(shí)，所述吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mm 0.70-1.35%、 Ni: 0.02-0.75%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0.30-0.65%、 Cu: 0-0.30%%、 Nb: 0.010-0.050%、 V: 0.035-0.065%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%，其余為鐵。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管，其特征在于當(dāng)生產(chǎn)吊 臂鋼管的機(jī)械性能為Reh^l300MPa、 Rra>1400-1680MPa、 A%》10%、 Akv-40°C》47J 時(shí)，所述吊臂鋼管的各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 12-0.20%、 Si: 0.10—0.45%、 Mn:,0.70-1.35%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0.35-0.65%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.050%、 V: 0.030-0.070%、 Ti: ,0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S〈0. 010%、 N<0. 0080%，其余為鐵。
7、 一種權(quán)利要求l所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法，包括冶 煉工藝過(guò)程、爐外精煉、制成連鑄板坯，采用熱連軋機(jī)組或爐巻軋機(jī)軋制成的熱軋巻板， 其特征在于首先將熱軋巻板用ERW焊管機(jī)組軋制成ERW焊管，然后把ERW焊管在異型管軋制機(jī)組孔型內(nèi)軋制成吊臂鋼管精確尺寸和形狀的管坯，再對(duì)制成吊臂鋼管整體進(jìn)行感應(yīng) 加熱、淬火、回火熱處理，所述的吊臂鋼管各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.10-0.20%、 Si: 0.10-0. 45%、 Mn: 0. 70-1. 45%、 Ni: 0. 02-0. 80%、 Cr: 0. 15-0. 65%、 Mo: 0. 20-0. 65%、 Cu: 0-0. 30%、 Nb: 0. 010—0. 060%、 V: 0. 020-0. 070%、 Ti: 0. 002-0. 030%、 Al: 0. 010-0. 065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N〈0. 0080%,其余為鐵，其 具體熱處理步驟如下1) 將上述吊臂鋼管，送入感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)加熱，加熱時(shí)間為60-140s內(nèi)，加 熱到910-960。C奧氏體化；2) 加熱好的吊臂鋼管進(jìn)入水冷或汽霧冷卻淬火機(jī)組進(jìn)行淬火，淬火冷卻速度為》5 TVs,淬火后得到淬火馬氏體組織；3) 對(duì)淬火后的吊臂鋼管進(jìn)行回火，回火采用感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)加熱，其加熱 溫度為240-42(TC，回火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組織；4) 最后進(jìn)行矯直、探傷、表面檢査、取樣檢驗(yàn)，最終得到性能優(yōu)異的吊臂鋼管。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法，其特 征在于制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.10-0.18%、 Si: 0. 10-,0. 45%、Mn: 0. 80-1. 45%、 Ni: 0.02-0.60%、 Cr: 0.15-0.55%、 Mo: 0.20-0.55%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-,0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0. 0005-0. 0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0.020%、 S<0.010%、 N<0.0080%,其余為鐵的吊臂鋼管時(shí)，其熱處理工藝 為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到930-960'C奧氏體化，加熱時(shí)間為60-140s，加熱淬火冷卻 速度》5TVs，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到240-330'C進(jìn)行回火，回火時(shí)間80-180s，得到 回火馬氏體組織。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的熱處理工藝，其 特征在于制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.12-0.20%、 Si: ,0.10-0.45%、 Mn: 0.80-1.45%、 Ni: 0.02-0.65%、 Cr: 0.15-0.60%、 Mo: 0.25-0.60%、 Cu: Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.025-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S〈0. 010%、 N〈0. ,0080%,其余為鐵的吊臂 鋼管時(shí)，其熱處理工藝過(guò)程為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到930-960'C奧氏體化，加熱時(shí)間為60-140s，加熱淬火冷卻速度》5'C/s，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱300-33(TC進(jìn)行回火， 回火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組織。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法，其特 征在于制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0.17%、 Si: 0.25%、 Mn: 1.25%、 Ni: 0.05%、 Cr: 0.21%、 Mo: 0.61%、 Cu: 0.01%、 Nb: 0.015%、 V: 0.038%、 Ti: 0.025%、 Al: 0.035%、 B: 0.0015%、 P: 0.018%、 S: 0.004%、 N: 0.0035%,其余為鐵的12mm厚熱軋巻板制造屈 服強(qiáng)度Reh》1030MPa高強(qiáng)度高韌性鋼板時(shí)，其熱處理工藝過(guò)程為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加 熱到94(TC奧氏體化，加熱時(shí)間為100s，淬火冷卻速度20'C/s，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱 到29(TC進(jìn)行回火，回火時(shí)間120s。獲得機(jī)械性能為Reh:薩MPa、 Rm:腦MPa、 A%: 13%、 Akv -40°C : 98J的高強(qiáng)度高韌性鋼板。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法，其特 征在于制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 12-0. 20%、Si:0. 10-0. 45%、Mn:0. 70-1.35%、 Ni: 0.02-0. 75%、 Cr: 0.15-0, 65%、 Mo: 0.30-0. 65%、 Cu: 0_0.30%%、 Nb: 0.010-0. 050%、 V: 0.035-0.065%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: O-O. 0005%、 P<0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%,其余為鐵。其余為鐵的熱軋巻板制造吊 臂鋼管時(shí)，其熱處理工藝過(guò)程為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到910-94(TC奧氏體化，加熱 時(shí)間為60-140s，加熱淬火冷卻速度》5°C/s,在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到270-300°C進(jìn)行 回火，回火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組織。
12、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用熱軋巻板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法，其特 征在于制造各化學(xué)元素質(zhì)量百分比為C: 0. 12-0. 20%、Si:0. 10-0. 45%、Mn:0. 70-1.35%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0. 15-0.65%、 Mo: 0.35-0.65%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.050%、 V: 0.030-0.070%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S<0.010%、 N<0. 0080%,其余為鐵的熱軋巻板制造吊臂鋼管時(shí)， 其熱處理工藝過(guò)程為在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到900-93(TC奧氏體化，加熱時(shí)間為 60-140s，加熱淬火冷卻速度》5。C/s，在感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi)加熱到240-270。C進(jìn)行回火， 回火時(shí)間80- 180s，得到回火馬氏體組織。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用熱軋卷板制造高強(qiáng)韌性吊臂鋼管的制造方法。首先是將熱軋卷板用ERW焊管機(jī)組軋制成ERW焊管，并將其在感應(yīng)加熱設(shè)備中感應(yīng)加熱，加熱時(shí)間為60-140s內(nèi)，加熱到910-960℃奧氏體化；然后進(jìn)入水冷或汽霧冷卻淬火機(jī)組淬火，其淬火冷卻速度為≥5℃/s，淬火后得到淬火馬氏體組織；對(duì)淬火后進(jìn)行回火，回火采用感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)加熱，其加熱溫度為220-440℃，回火時(shí)間80-180s，得到回火馬氏體組織；最后進(jìn)行矯直、探傷、表面檢查、取樣檢驗(yàn)，最終得到性能優(yōu)異的高強(qiáng)韌性吊臂鋼管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用感應(yīng)加熱的熱處理方法能使加熱的吊臂鋼管加熱均勻，感應(yīng)回火后得到回火馬氏體的同時(shí)將殘余奧氏體分解，且設(shè)備投資低，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用少、占地面積小、環(huán)境污染小。
文檔編號(hào)C21D1/18GK101603156SQ200910012359
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者馬景怡 申請(qǐng)人:馬景怡