一種異型鋼管的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及異型鋼管【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種異型鋼管的熱處理工藝,包括以下步驟：(1)調(diào)質(zhì)熱處理前進行高溫回火預(yù)處理；(2)回火處理完成后，采用鐵素化學處理、奧氏體化學處理相結(jié)合的方法對鋼管進行處理，(3)最后進行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至180-230℃范圍內(nèi)，抽至真空，進行二次淬火處理，保溫2.5-3h；再升溫至580-630℃范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進行高溫回火，保溫7-8h，再降至室溫，完成整個熱處理過程。經(jīng)本發(fā)明的熱處理工藝處理后得到的異型鋼管，抗屈服強度提高至1100-1250MPa，抗拉強度提高至1200-1350MPa；抗疲勞壽命長、耐磨，耐腐蝕，熱膨脹系數(shù)低，焊接性好，鋼管整體直度較好，殘余應(yīng)力低；本發(fā)明的熱處理工藝，綠色環(huán)保，成本低廉。
【專利說明】一種異型鋼管的熱處理工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及異型鋼管【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種異型鋼管的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]異型鋼管是一種具有中空截面的長條鋼材，廣泛用于汽車、火車、飛機、輪船以及航天發(fā)射器等構(gòu)造部件、機械零部件、石油化工、地質(zhì)鉆探、紡織機械、無線電通訊、醫(yī)療衛(wèi)生、竣工等各個領(lǐng)域。采用異型鋼管制造環(huán)形零件，可以提高材料利用率，簡化制造工藝，節(jié)約材料和加工工時。
[0003]為了保證鋼管的質(zhì)量，延長鋼管的使用壽命，需要對鋼管進行熱處理。傳統(tǒng)的異型鋼管的熱處理工藝，通常采用正火熱處理工藝，該工藝能使材料具有一定的抗拉強度、屈服強度，但材料的韌性不足、抗彎曲和扭曲性能力低下。
[0004]對于高強度高韌性的異型鋼管，普遍采用調(diào)質(zhì)熱處理工藝，來提高鋼管的強度和韌性。在調(diào)質(zhì)處理過程中為了提高材料的強度，必須降低揮霍溫度或者縮短回火保溫時間，這樣材料的韌性就會降低。而如果為了獲得更好地韌性，必須提高回火溫度或者延長回火時間，這樣鋼管的強度就會降低?，F(xiàn)有的異型鋼管熱處理工藝，通過淬火固溶來提高強度，通過回火析出來改善韌性，不能有效協(xié)調(diào)強度和韌性之間的矛盾關(guān)系，改善鋼管的強度和韌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的 技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中異型鋼管的強度韌性低的技術(shù)不足，提供一種異型鋼管的熱處理工藝，能將異型鋼管的抗屈服強度提高至1100-1250MPa，抗拉強度提高至1200-1350MPa。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種異型鋼管的熱處理工藝，所述處理工藝包括以下步驟:
[0008](I)調(diào)質(zhì)熱處理前進行高溫回火預(yù)處理；
[0009](2)回火處理完成后，采用鐵素化學處理、奧氏體化學處理相結(jié)合的方法對鋼管進行處理，在臨界溫度以上，進行氮碳共滲的高溫化學熱處理；同時，在臨界溫度以上進行滲硼的高溫化學熱處理；再進行奧氏體滲鋁；
[0010](3)最后進行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至180-230°c范圍內(nèi)，抽至真空，進行二次淬火處理，保溫2.5-3h ;再升溫至580-630°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進行高溫回火，保溫7-8h，再降至室溫，完成整個熱處理過程。
[0011]進一步的，所述步驟(1)中預(yù)處理的溫度為680-730°C，保溫時間為45_75min，預(yù)
處理完成后空冷至室溫。
[0012]進一步的，所述步驟(2)中氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過干燥凈化的氨氣，通過螺旋管道加熱至580-630°C，氮氣經(jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待
1.5-2.5h后，滲碳深度達到要求后，維持溫度保持在650-700°C，施加0.05-0.07Pa大氣壓力，碳氫氣和氮離子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過4-5h，停止甲烷的通入。
[0013]進一步的，所述步驟(2)中滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HCO3為催滲劑，將溫度控制為800-950°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫
3-5h。
[0014]進一步的，所述步驟(2)中奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的0.01%，錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為650-700°C，時間為 30-45min。
[0015]采用本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是:
[0016](I)經(jīng)本發(fā)明的熱處理工藝處理后得到的異型鋼管，抗屈服強度提高至1100-1250MPa，抗拉強度提高至1200_1350MPa ;抗疲勞壽命長、耐磨，耐腐蝕，精度高，熱膨脹系數(shù)低，焊接性好，鋼管整體直度較好，殘余應(yīng)力低；
[0017](2)本發(fā)明的熱處理工藝，綠色環(huán)保，成本低廉，適于廣泛推廣。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0019]實施例1
[0020]一種異型鋼管的熱處理工藝，所述處理工藝包括以下步驟:
[0021](I)調(diào)質(zhì)熱處理前進行高溫回火預(yù)處理；預(yù)處理的溫度為680°C，保溫時間為45min,預(yù)處理完成后空冷至室溫。
[0022](2)回火處理完成后，采用鐵素化學處理、奧氏體化學處理相結(jié)合的方法對鋼管進行處理，在臨界溫度以上，進行氮碳共滲的高溫化學熱處理；同時，在臨界溫度以上進行滲硼的高溫化學熱處理；再進行奧氏體滲鋁；
[0023]氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過干燥凈化的氨氣，通過螺旋管道加熱至580°C，氮氣經(jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待1.5h后，滲碳深度達到要求后，維持溫度保持在650°C，施加0.05Pa大氣壓力，碳氫氣和氮離子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過4h，停止甲烷的通入。
[0024]滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HC03為催滲劑，將溫度控制為800°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫3h。
[0025]奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的0.01 %，錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為650°C，時間為30min。
[0026](3)最后進行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至180°C范圍內(nèi)，抽至真空，進行二次淬火處理，保溫2.5h ;再升溫至580°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進行高溫回火，保溫7_8h，再降至室溫，完成整個熱處理過程。
[0027]實施例2
[0028]一種異型鋼管的熱處理工藝，所述處理工藝包括以下步驟:
[0029](1)調(diào)質(zhì)熱處理前進行高溫回火預(yù)處理；預(yù)處理的溫度為700°C，保溫時間為60min,預(yù)處理完成后空冷至室溫。
[0030](2)回火處理完成后，采用鐵素化學處理、奧氏體化學處理相結(jié)合的方法對鋼管進行處理，在臨界溫度以上，進行氮碳共滲的高溫化學熱處理；同時，在臨界溫度以上進行滲硼的高溫化學熱處理；再進行奧氏體滲鋁；
[0031]氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過干燥凈化的氨氣，通過螺旋管道加熱至600°C，氮氣經(jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待2h后，滲碳深度達到要求后，維持溫度保持在680°C，施加0.06Pa大氣壓力，碳氫氣和氮離子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過4.5h，停止甲烷的通入。
[0032]滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HCO3為催滲劑，將溫度控制為850°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫4h。
[0033]奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的0.01 %，錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為680°C，時間為30min。
[0034](3)最后進行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至200°C范圍內(nèi)，抽至真空，進行二次淬火處理，保溫2.5h;再升溫至600°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進行高溫回火，保溫7_8h，再降至室溫，完成整個熱處理過程。
[0035]實施例3
[0036]一種異型鋼管的熱處理工藝，所述處理工藝包括以下步驟:
[0037](I)調(diào)質(zhì)熱處理前進行高溫回火預(yù)處理；預(yù)處理的溫度為730°C，保溫時間為75min,預(yù)處理完成后空冷至室溫。
[0038](2)回火處理完成后，采用鐵素化學處理、奧氏體化學處理相結(jié)合的方法對鋼管進行處理，在臨界溫度以上 ，進行氮碳共滲的高溫化學熱處理；同時，在臨界溫度以上進行滲硼的高溫化學熱處理；再進行奧氏體滲鋁；
[0039]氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過干燥凈化的氨氣，通過螺旋管道加熱至630°C，氮氣經(jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待2.5h后，滲碳深度達到要求后，維持溫度保持在700°C，施加0.07Pa大氣壓力，碳氫氣和氮離子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過5h，停止甲烷的通入。
[0040]滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HC03為催滲劑，將溫度控制為950°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫5h。
[0041]奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的0.01 %，錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為700°C，時間為45min。
[0042](3)最后進行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至230°C范圍內(nèi)，抽至真空，進行二次淬火處理，保溫3h ;再升溫至630°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進行高溫回火，保溫7_8h，再降至室溫，完成整個熱處理過程。
[0043]實施例2為最佳實施例。
[0044]盡管上述實施例已對本發(fā)明的技術(shù)方案進行了詳細地描述，但是本發(fā)明的技術(shù)方案并不限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明的思想和宗旨的情況下，對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的任何改動都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于，所述處理工藝包括以下步驟: (1)調(diào)質(zhì)熱處理前進行高溫回火預(yù)處理； (2)回火處理完成后，采用鐵素化學處理、奧氏體化學處理相結(jié)合的方法對鋼管進行處理，在臨界溫度以上，進行氮碳共滲的高溫化學熱處理；同時，在臨界溫度以上進行滲硼的高溫化學熱處理；再進行奧氏體滲鋁； (3)最后進行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至180-230°C范圍內(nèi)，抽至真空，進行二次淬火處理，保溫2.5-3h ;再升溫至580-630°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進行高溫回火，保溫7-8h，再降至室溫，完成整個熱處理過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于:所述步驟(1)中預(yù)處理的溫度為680-730°C，保溫時間為45-75min，預(yù)處理完成后空冷至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于，所述步驟(2)中氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過干燥凈化的氨氣，通過螺旋管道加熱至580-630°C，氮氣經(jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待1.5-2.5h后，滲碳深度達到要求后，維持溫度保持在650-700°C，施加0.05-0.07Pa大氣壓力，碳氫氣和氮離子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過4-5h，停止甲烷的通入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于:所述步驟(2)中滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HC03為催滲劑，將溫度控制為800-950°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫3-5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于:所述步驟(2)中奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的.0.01%,錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為605-700°C，時間為30_45min。
【文檔編號】C23F17/00GK104032311SQ201410307429
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】郭洪建, 楊日升 申請人:張家港市華尊寶特種材料科技有限公司