一種螺紋式管接頭及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種管接頭及其制備方法，尤其涉及一種螺紋式管接頭及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 螺紋式管接頭是指帶螺紋的管道連接件，是工業(yè)和生活中最常見的一種管件，螺 紋式管接頭使管道的連接變得更簡單，拆卸更換也更容易，大大節(jié)省了管道連接的成本。
[0003] 目前，生活上用的螺紋式管接頭一般由PC、PVC、PE、PPR等材料制造。而工業(yè)上用 的螺紋式管接頭一般由碳鋼，不銹鋼，合金鋼，黃銅等金屬材料制造，耐壓較高。其中，碳鋼 中的20號鋼，屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼，具有較好的韌性、塑性和焊接性， 可以作為螺紋式管接頭的優(yōu)選材料，但是，20號鋼的強度稍低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是為了提供一種由鋼材制成的強度高、韌性好、使用壽命久的螺紋式 官接頭。
[0005] 本發(fā)明的上述目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種螺紋式管接頭，螺紋式管 接頭由鋼材制成，鋼材由以下成分（以質(zhì)量百分比計）組成：C :0. 15% -0.20%，Si : 0· 15 % -0· 25 %，Mn :0· 6 % -0· 8 %，Ni :0· 1-0. 2 %，Cr :0· 05-0. 15 %，Cu :0· 2-0. 25 %， Nb :0· 1-0. 2 %，V :0· 2-0. 3 %，Ti :0· 05-0. 1 %，稀 土元素：0· 05-0. 1 %，晶須：2-5 %， P < 0. 01% S < 0. 01%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0006] 由于采用20號鋼制備的螺紋式管接頭的強度稍低，因此，本發(fā)明在20號鋼的基礎 上，對鋼材的組成成分及其質(zhì)量百分比進行了重新配伍，以獲得強度更高，韌性和塑性等性 能更佳的鋼材。
[0007] 強度是宏觀上抵抗形變（彈性形變或塑性形變）的能力，韌性是斷裂能量的判據(jù)， 是強度和塑性的綜合表征。一般來說，強度和韌性是一對矛盾。通常提高強度，就降低韌性； 或者，韌性改善了，強度就下降。而目前鋼鐵材料主要的強化方式有固溶強化、形變強化、沉 淀強化和彌散強化、細晶強化等幾種強化方式。而在這些金屬強化方法中，細晶強化后金屬 為由許多細晶粒組成的多晶體，細晶粒在受到外力發(fā)生塑性變形時可分散在更多的晶粒內(nèi) 進行，塑性變形較均勻，應力集中較??；此外，晶粒越細，晶界面積越大，晶界越曲折，越不利 于裂紋的擴展。因此，細晶強化可以使金屬獲得更高的強度、硬度、塑性和韌性，是目前唯一 可以做到既能提高強度，又能改善塑性和韌性的方法。
[0008] 本發(fā)明在鋼材的組成成分中加入了 Nb、V和Ti三種元素，這三種元素對鋼的細化 晶粒效果都較好。其中，鈮作為微合金化元素加入鋼中與鋼中的碳、氮、硫結(jié)合，改變鋼的顯 微結(jié)構(gòu)。鈮對鋼的強化作用包括細晶強化和彌散強化，鈮能和鋼中的碳氮生成穩(wěn)定的碳化 物和碳氮化物。而且還可以使碳化物分散并形成具有細晶化的鋼。此外，鈮還可以通過誘 導析出和控制冷卻速度，實現(xiàn)析出物彌散分布，在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整鋼的韌性水平。因此， 加入鈮不僅可以提高鋼的強度，還可以提高鋼的韌性、抗高溫氧化性和耐蝕性，降低鋼脆性 轉(zhuǎn)變溫度，獲得好的焊接性能和成型性能。
[0009] 實際上，在鋼中加入上述質(zhì)量百分比的鈮，就足以使鋼的強度提高30%以上。但 是，本發(fā)明仍然同時添加 Nb、V和Ti三種元素，起到細晶強化的協(xié)同效果。而在細晶強化方 面，與Nb相比，釩對鋼的強度的提高相對較低，而鈦對鋼的強度的提高則較弱。但是，鈮的 成本較高，而且單獨添加鈮的效果并沒有同時添加鈮、釩和鈦三種元素的效果好。因為，釩 是鋼的優(yōu)良脫氧劑，鈦是鋼的強脫氧劑，它們可使鋼的內(nèi)部組織更致密，能配合鈮起到細化 晶粒的作用。經(jīng)研宄，當同時添加鈮、鈦和釩作用鋼材細晶強化的元素時，控制鈮、釩和鈦的 質(zhì)量比在I :(1-3) :(0.25-1)時強化效果較好，與單獨添加鈮相比，強度再次提高5-10%左 右；進一步優(yōu)選鈮、釩和鈦的質(zhì)量比在1 :2 :0. 5時強化效果最佳。
[0010] 此外，本發(fā)明在鋼材中添加稀土元素也具有細化晶粒和組織的作用，與鈮、釩和鈦 三種元素起到協(xié)同增效作用，使本發(fā)明細晶強化的效果更為突出。此外，稀土元素還可以中 和S、P等干擾元素的不良作用，從而提高鋼材的強度、硬度等性能。其中，本發(fā)明添加的稀 土元素主要為鑭系元素中的一種或多種。
[0011] 本發(fā)明鋼材除上述細晶強化外，在鋼材中還添加了一定量的晶須。而晶須是一種 具有高強度、高模量和高伸長率的以單晶形式生長成的一種纖維，其直徑非常小（微米數(shù) 量級），不含有通常材料中存在的缺陷。因此，本發(fā)明在鋼材中加入晶須可以使材料的比強 度、比模量得到較大程度的提高。但是，過量填充晶須鋼材的性能增長并不是很明顯，反而 增加了生產(chǎn)成本。
[0012] 在上述的一種螺紋式管接頭中，鋼材由以下成分（以質(zhì)量百分比計）組成：C : 0· 18%，Si :0· 20%，Mn :0· 7%，Ni :0· 15%，Cr :0· l%，Cu :0· 2%，Nb :0· 15%，V :0· 3%，Ti : 0.075%，稀土元素：0. 08%，晶須：3%，P彡0.01% S彡0.01%，余量為Fe以及不可避免的 雜質(zhì)元素。上述是對本發(fā)明鋼材的組成成分及其質(zhì)量百分比的進一步優(yōu)化，通過上述優(yōu)化 配伍本發(fā)明的鋼材的韌性、塑性和強度等綜合性能更佳。
[0013] 在上述的一種螺紋式管接頭中，晶須為金屬晶須與陶瓷質(zhì)晶須按質(zhì)量比為（1-2): 1混合而成。
[0014] 在上述的一種螺紋式管接頭中，金屬晶須為氧化鋁晶須或氧化鋅晶須中的一種。
[0015] 在上述的一種螺紋式管接頭中，陶瓷質(zhì)晶須為碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須或硼酸鋁 晶須中的一種。
[0016] 本發(fā)明進一步優(yōu)選金屬晶須中的一種和陶瓷質(zhì)晶須中的一種按比例混合添加至 鋼材中，經(jīng)研宄，按本發(fā)明上述比例混合添加，鋼材最終達到的機械性比單獨添加一種類型 的晶須的機械性能要提高5-10 %左右。
[0017] 本發(fā)明的另一個目的在于提供上述螺紋式管接頭的制備方法，所述制備方法主要 包括以下步驟：
[0018] S1、稱取原料制備成符合上述組成成分及其質(zhì)量百分比的鋼材；
[0019] S2、將步驟Sl制成的鋼材經(jīng)過多工位冷鐓、回火處理、振拋、平頭、車外圓、鉆孔、 鏜孔、車螺紋后制備成螺紋式管接頭坯件；
[0020] S3、將步驟S2制成的螺紋管接頭坯件經(jīng)防銹油處理后得到螺紋式管接頭成品，其 中，所述防銹油為潤滑油防銹劑。
[0021] 在上述的一種螺紋式管接頭的制備方法中，步驟S2中的回火溫度為480-520°C， 回火時間為85-95min。
[0022] 在上述的一種螺紋式管接頭的制備方法中，步驟S3中潤滑油防銹劑主要由以下 成分（以重量份數(shù)計）組成：潤滑油：100份，磺酸鹽：10-15份，羧酸鹽；5-15份，甲基硅油： 1-3份，抗氧劑：1-3份。
[0023] 本發(fā)明螺紋式管接頭的制備工藝簡單、易操作。由于本發(fā)明制備螺紋式管接頭的 鋼材是在20號鋼的基礎上進行的調(diào)整和改進。因此，本發(fā)明鋼材的制備方法可以按照20號 鋼的制備方法制備。然后將制備成的鋼材先經(jīng)過多工位冷鐓處理，完成切料、鐓頭、聚積 、成形、倒角、搓絲、縮徑和切邊等工序。然后在480-520°C下進行回火處理85-95min， 獲得強度、硬度、塑性和韌性等綜合性能較好的鋼材，同時可以消除鋼材的殘留應力，防止 出現(xiàn)變形和開裂現(xiàn)象的發(fā)生。然后經(jīng)過振拋、平頭、車外圓、鉆孔、鏜孔、車螺紋后制備成螺 紋式管接頭坯件。
[0024] 為了避免螺紋式管接頭銹蝕，本發(fā)明在得到螺紋式管接頭坯件后將坯件經(jīng)過上油 防銹處理后才得到螺紋式管接頭成品。本發(fā)明中，防銹油優(yōu)選潤滑油防銹劑，且本發(fā)明進 一步優(yōu)選了潤滑油防銹劑的配方。本發(fā)明中，潤滑油防銹劑主要由潤滑油、磺酸鹽、羧酸鹽 組成，磺酸鹽和羧酸鹽為主要的防銹劑，在螺紋式管接頭表面形成一層防銹蝕的膜，達到防 銹目的。不僅如此，磺酸鹽還作為金屬清凈劑存在，具有分散、增容、控制沉積和中和酸的作 用，因此，本發(fā)明潤滑油防銹劑提高了磺酸鹽的添加量。而甲基硅油為一種抗泡劑，可以降 低泡沫表面張力，阻止泡沫形成。抗氧劑則主要起到保護潤滑油防銹劑的作用。因此，本發(fā) 明潤滑油防銹劑可以在螺紋式管接頭表面形成一層防銹油膜，起到潤滑及耐銹蝕的作用， 效果較好。
[0025] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0026] 1.本發(fā)明螺紋式管接頭采用鋼材制成，且本發(fā)明對鋼材的組成成分及其質(zhì)量百分 比進行了調(diào)整，獲得了強度、硬度、塑性和韌性等綜合性能較好的鋼材。
[0027] 2.本發(fā)明螺紋式管接頭表面經(jīng)過上油防銹處理，有效解決了螺紋式管接頭在貯 存、使用等過程中易腐蝕的問題，提高了螺紋式管接頭的使用壽命。
【具體實施方式】
[0028] 以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并 不限于這些實施例。
[0029] 表1 :本發(fā)明實施例1-5制備螺紋式管接頭的鋼材
[0030] 的組成成分及其質(zhì)量百分比
[0031]
[0032]
[0033] 實施例1 :
[0034] 稱取原料按照20號鋼的制備方法（現(xiàn)有技術(shù)）制備成符合表1中實施例1組成 成分及其質(zhì)量百分比的鋼材，其中，稀土元素為La。然后將制成的鋼材先經(jīng)過多工位冷鐓處 理，然后在480°C下進行回火處理85min，之后再經(jīng)過振拋、平頭、車外圓、鉆孔、鏜孔、車螺 紋后制備成螺紋式管接頭坯件。最后將制成的螺紋管接頭坯件經(jīng)防銹油處理后得到螺紋式 管接頭成品。其中，防銹油為潤滑油防銹劑，潤滑油防銹劑主要由100份的潤滑油，12份