專利名稱：柴油機(jī)的高壓油管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃式柴油機(jī)(包括共軌、共軌的供油管、噴油管)的高壓油管。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)高壓油管中公知作為噴油管的是一些這樣的管，即，如圖1所示，在該管中，截頭錐體形狀的連接頭12具有一個在厚壁鋼管11一端外周面上形成的直線形座面13；或者如圖2所示，連接頭22具有一個在厚壁鋼管21一端外周面上形成的弧形座面23。這種連接頭是由翹曲加工形成的，該翹曲加工是通過沖壓構(gòu)件從外部沿著軸向擠壓而完成的(參見JP-A-2002-295336)。
一般來說，抗拉強(qiáng)度等級在340N/mm2到410N/mm2之間的鋼管(如JISG3455標(biāo)準(zhǔn)所述的STS370、410鋼管)，可以用于這種柴油機(jī)的高壓油管。隨著凈化技術(shù)的不斷發(fā)展，要求遵守柴油機(jī)的廢氣排放規(guī)定，已經(jīng)采用了一種通過高壓霧化噴油的方式來凈化廢氣的方法，其中給噴油管加載等于或大于常規(guī)的1200巴的內(nèi)壓，并使其滿足高內(nèi)壓疲勞強(qiáng)度的要求，因此發(fā)展趨勢是使用抗拉強(qiáng)度等級為490N/mm2到600N/mm2的高抗拉強(qiáng)度管。
抗拉強(qiáng)度這么高的鋼管，在用坯料通過熱加工進(jìn)行制管以及在將大直徑的管拉制(管拉長)到所需的尺寸時，在某些情況下，會在其內(nèi)表面產(chǎn)生深度為100μm數(shù)量級的細(xì)微裂紋(缺陷)。這種細(xì)微裂紋的產(chǎn)生是由于管內(nèi)外材料變形的差異引起的，而這種差異是在鋼管通過模具減小外徑以及用芯棒從內(nèi)部軋制進(jìn)行管的拉伸加工時產(chǎn)生的。即，這種現(xiàn)象對于厚壁鋼管更為明顯。此外，用芯棒軋制時產(chǎn)生的內(nèi)部皺紋，由于材料的韌性較小，最終導(dǎo)致形成裂紋。特別是當(dāng)100μm數(shù)量級的裂紋在鋼管的內(nèi)表面出現(xiàn)時，如果1200至1600巴的高內(nèi)壓不斷重復(fù)作用于鋼管中，就會在裂紋處產(chǎn)生應(yīng)力集中，那么便會導(dǎo)致疲勞斷裂。
作為一種防范措施，有一種消除那些在鋼管內(nèi)周表面上所產(chǎn)生的裂紋的常規(guī)方法，該方法采用特殊的切割技術(shù)，確定一個導(dǎo)致內(nèi)壓力疲勞斷裂的起始點(diǎn)。盡管這種特殊的切割技術(shù)可用于消除內(nèi)周表面的缺陷，這些確定了導(dǎo)致內(nèi)壓力疲勞斷裂和內(nèi)壓力疲勞強(qiáng)度增大的起始點(diǎn)，但是限于材料本身的強(qiáng)度，它不可能承受1800巴數(shù)量級或者更大的壓力。在另一方面，由于振動疲勞強(qiáng)度幾乎沒有增大，因此對振動疲勞斷裂不產(chǎn)生影響，這樣外表面成了提前破壞的起始點(diǎn)。
另一方面，還有一種方法(擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法)(autofrettage method)是利用管子內(nèi)部的壓力在管子內(nèi)表面上生成壓縮的殘余應(yīng)力。利用這種方法，殘余應(yīng)力的分布因隨后發(fā)生的塑性變形而改變并最后消失。此外，在內(nèi)表面形成壓縮殘余應(yīng)力的情況下，該內(nèi)表面一定要對工件的硬化敏感，但是常規(guī)的材料的加工硬化使內(nèi)表面的疲勞強(qiáng)度不足。隨著因管子外表面成為主要的起始點(diǎn)而使振動疲勞提前，但該外表面的強(qiáng)度絕對沒有增大，所以振動疲勞性能絲毫沒有得到提高。
此外，柴油機(jī)的高壓油管中公知為共軌的是按照以下所述方式布置的，例如，如圖3所示，主共軌31上有與主共軌31一體成型的凸起部33，支流管32的連接頭32-2確定的一個推力座面32-3與主共軌31一側(cè)的壓力接收面31-3相互抵靠并嚙合，并且這種結(jié)合是靠擰緊蓋形螺母36實(shí)現(xiàn)的，而蓋形螺母36擰到凸起部33c的外周表面的螺紋部分33-2上。如圖4所示，主共軌31一側(cè)的周壁上設(shè)有一個支流孔31-2，并與具有一個圓形截面的流體通道31-1相連通，該支流孔31-2構(gòu)成了向外敞開的壓力接收面31-3，一個環(huán)形結(jié)合件33用于環(huán)繞該壓力接收面附近的主共軌31的外圓周面，作為支流連接體的支流管32一側(cè)上的連接頭32-2形成一個推力座面32-3，通過翹曲成形使其直徑增大，以形成例如一圓錐形形狀，使之與一端相互抵靠并嚙合，并且該結(jié)合是由螺紋壁33-1的螺紋連接產(chǎn)生的推壓，在連接頭32-2的頸部下方實(shí)現(xiàn)的，該螺紋壁33-1設(shè)置在所述結(jié)合件上，以便該主共軌31沿徑向伸出，并朝外伸出，一前述的螺母34通過一襯套35組裝到該支管32上。如圖5和圖6所示，分別用圓柱形的套筒接頭33a、33b代替環(huán)形結(jié)合件33，它們分別通過螺紋連接、焊接或其它類似的方法，以沿主共軌31的徑向向外伸出的方式連接到主共軌31的外周壁上，由支流管32一側(cè)上的連接頭32-2確定的一個推力座面32-3與主共軌31一側(cè)上形成一個壓力接收面31-3互相抵靠并嚙合。擰到套筒接頭33a、33b上的螺母34擰緊形成連接。塊狀共軌類型的共軌(未示出)也被通稱為共軌(見JP-A-2002-310034)。
但是，以上所描述的所有現(xiàn)有共軌都存在這樣的可能性，即，在支流孔31-2的下端的內(nèi)周緣P處，由主共軌31內(nèi)的內(nèi)壓，和由像支流管32這樣的的支流連接體的連接頭32-2受推壓而施加到壓力接收面31-3上的軸向力將產(chǎn)生很大的應(yīng)力。這樣裂紋很有可能在內(nèi)周緣P處產(chǎn)生，而成為燃料泄漏的起始點(diǎn)。此外，主共軌的內(nèi)表面也可能產(chǎn)生裂紋，這是由于主共軌包括一個厚壁的圓柱形體，但是由于其內(nèi)徑尺寸較大，因此其內(nèi)表面上會沿圓周方向產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
構(gòu)思出本發(fā)明是為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)中的所述問題，并且其目的是提供一種柴油機(jī)的高壓油管，該油管具有良好的抗內(nèi)壓疲勞特性、抗振動疲勞特性、抗氣穴腐蝕特性，還具有良好的座面抗裂紋性能、彎曲成形穩(wěn)定性以及能夠減小厚度和減輕重量。
本發(fā)明的柴油機(jī)高壓油管的一個特征是，它是由低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼組成的，這種鋼含有5-40wt％的殘余奧氏體。并且流體通道的內(nèi)表面是通過塑性加工而成的，內(nèi)表面上的裂紋深度在20μm或者更小。
本發(fā)明中，需要把低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼中的殘余奧氏體含量限定在5-40wt％的范圍內(nèi)，其原因是在殘余奧氏體含量低于5％時，當(dāng)受到較大應(yīng)力的作用時，由殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)化量很少，這樣就不能使其強(qiáng)度得到充分的提高；而在殘余奧氏體含量高于40％時，也很難保證所需要的強(qiáng)度。
流體通道內(nèi)表面上的裂紋深度在20μm或者更小的原因是鋼中非金屬夾雜物的大小一般都大于20μm。
對流體通道的內(nèi)表面進(jìn)行塑性加工的原因是通過促使馬氏體的轉(zhuǎn)化，抗拉強(qiáng)度得到提高，進(jìn)而提高抗內(nèi)壓疲勞強(qiáng)度。
本發(fā)明的柴油機(jī)高壓油管具有高的塑性變形性能，并且由低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼制成，這使得馬氏體結(jié)構(gòu)具有可塑性加工的性能，且強(qiáng)度和硬度都較高，所以整個油管都有高的強(qiáng)度和硬度，良好的抗內(nèi)壓疲勞特性、抗振動疲勞特性、抗氣穴腐蝕特性，良好的座面抗裂紋性能、彎曲成形穩(wěn)定性以及能夠減小厚度和減輕重量。
同時，油管在加工過程中具有優(yōu)良的可加工性能，并且具有一個光滑(無裂紋)的內(nèi)表面。另外，管子拉制時的變形量增大，其結(jié)果是使管子拉制的次數(shù)減少，因此同樣的變形量可以用小的拉管機(jī)和小的模具進(jìn)行操作。


圖1是一個表示本發(fā)明的高壓油管的示例的基礎(chǔ)部分的橫剖面圖；圖2是一個表示本發(fā)明的高壓油管的另一個示例的基礎(chǔ)部分的橫剖面圖；圖3是一個表示與本發(fā)明的共軌一體形成的凸起部的示例的垂直剖面的主視圖；圖4是一個基礎(chǔ)部分的垂直剖面的側(cè)視圖，示出了使用一環(huán)形結(jié)合件的共軌的示例；圖5是一個垂直剖面的側(cè)視圖，表示一個共軌的示例，該共軌構(gòu)成為這樣，一圓柱形套筒接頭依靠凹凸配合和螺紋連接方式連接到主共軌上；及圖6是一個垂直剖面的側(cè)視圖，表示一個共軌的示例，該共軌構(gòu)成為這樣，一圓柱形套筒接頭通過焊接連接到主共軌上。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中的低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼近幾年一直在發(fā)展，主要目的是減輕汽車車輪模壓部件的重量，這種塑性強(qiáng)度鋼包含鐵素體(αf)+貝氏體(αb)+γR復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼(TRIP型雙相鋼、TDP鋼)，以及貝氏體鐵素體(αbf)+γR鋼(TRIP型貝氏體鋼、TB鋼)，通過應(yīng)變促使殘余奧氏體(γR)的轉(zhuǎn)化(TRIP)，其模壓加工性能得到了顯著的提高。
這里的轉(zhuǎn)化所致的塑性的意思是，當(dāng)處于從科學(xué)上講不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體(γ)層轉(zhuǎn)化為馬氏體時，由于外加的動能導(dǎo)致較大的拉伸。
這就是說，TRIP鋼是指這樣的鋼，即，在該鋼中，帶有在α層的晶界處混和在一起的殘余奧氏體和貝氏體的金屬結(jié)構(gòu)，是通過將某些受限制的塑性鋼進(jìn)行特定的熱處理得到的。具有這樣金屬結(jié)構(gòu)的TRIP鋼，其特點(diǎn)是有好的塑性加工性能，強(qiáng)度高，硬度高，其原因是借助于加工處理它已轉(zhuǎn)化成奧氏體結(jié)構(gòu)。
由于本發(fā)明的高壓油管是由殘余奧氏體含量為5-40wt％并具有所述特性的低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼制成的，它在加工過程中有優(yōu)良的可加工性能，并制成油管，該油管的流體通道內(nèi)表面的裂紋深度在20μm或以下。此外，管子拉制時的變形量增大，其結(jié)果是使管子拉制的次數(shù)減少，并且變形量可以用小的拉管機(jī)和小的模具得到實(shí)現(xiàn)。
另外，由于因加工產(chǎn)生的馬氏體的析出，奧氏體(γ)結(jié)構(gòu)在硬度和抗拉強(qiáng)度上都有所增強(qiáng)，所以它具有良好的抗內(nèi)壓疲勞特性、抗氣穴腐蝕特性、座面抗裂紋性能以及彎曲成形穩(wěn)定性能。
再者，低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼具有這樣的特性，即一個局部變形部分的奧氏體轉(zhuǎn)變成硬的馬氏體，從而使這一部分的強(qiáng)度增加(即TRIP現(xiàn)象)。因此，與傳統(tǒng)的JISG3455標(biāo)準(zhǔn)的STS370、410鋼制成的高壓管相比，用這種低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼制成的高壓油管具有更長的工作壽命，因為遭受疲勞的部分的強(qiáng)度得到了強(qiáng)化，當(dāng)振動疲勞和內(nèi)壓疲勞提前時，會阻止破壞的發(fā)生。
作為制造本發(fā)明的高壓油管的方法，它可以用(A)用殘余奧氏體含量為5-40wt％的低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼制成的母管，重復(fù)進(jìn)行管拉伸和熱處理，進(jìn)行使殘余奧氏體析出的處理，以便對管子進(jìn)行最后一次拉伸加工，從而按產(chǎn)品尺寸對結(jié)合部位進(jìn)行成型和彎曲加工，而不需進(jìn)行完全退火；(B)用低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼制成的母管，重復(fù)進(jìn)行管拉伸和熱處理，當(dāng)管子經(jīng)過最后一次管拉伸加工而達(dá)到產(chǎn)品尺寸時，進(jìn)行一次使殘余奧氏體析出的熱處理，并進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)合部位的成型和彎曲加工，從而使制造出的管體的內(nèi)表面層可在塑性加工下進(jìn)行加工；及(C)利用內(nèi)表面裂紋消除工藝(使其內(nèi)表面裂紋深度降到20μm或更小)和管拉伸工藝，使這種含有轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼的成分的鋼管達(dá)到所需要的尺寸，將鋼管加熱到950℃使其僅包含單一的奧氏體層，對該管進(jìn)行淬火，使之處于350℃到500℃之間進(jìn)行奧氏體回火處理，冷卻后對其內(nèi)表面進(jìn)行光滑處理，然后進(jìn)行結(jié)合部位的成型和彎曲。
另外，還有一種利用管子內(nèi)部的壓力作用在其內(nèi)周表面使其塑性變形的方法(擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法)，適合用作本發(fā)明的一種塑性加工方法。這是因為在擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法中，由擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力對于內(nèi)壓疲勞的增強(qiáng)是有益的。也就是說，這種類型的鋼比不含殘余奧氏體的鋼具有更高的加工硬化。因此，由于擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法引起的硬度的增加也使內(nèi)壓疲勞強(qiáng)度大大增加。
以下是本發(fā)明實(shí)施例的描述。此外，實(shí)施例1-6、和對比的實(shí)例1-6對應(yīng)于圖1、圖2所示的高壓油管的情況；實(shí)施例7、8對應(yīng)于圖3所示的與共軌制成一體的凸起部的情況；實(shí)施例9對應(yīng)于由鋼制成的共軌的情況，如圖4-6所示。
實(shí)施例1一根由含有表1所述成分的A鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。對該鋼管重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在450℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為5％)，接著進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管，該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm，并且按產(chǎn)品的尺寸對一個接合部位進(jìn)行成型、彎曲，而不需進(jìn)行退火處理。
實(shí)施例2一根由含有表1所述成分的A鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。對該鋼管重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在425℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為11.2％)，然后按產(chǎn)品的尺寸，使接合部位成型、彎曲，并由擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法(用一個內(nèi)部壓力，使從內(nèi)表面到壁厚50％的區(qū)域產(chǎn)生屈服)進(jìn)行處理。
實(shí)施例3一根由含有表1所述成分的A鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。對該鋼管重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在780℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在400℃保持10分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為13.7％)，冷卻后進(jìn)行防銹處理，最后按產(chǎn)品尺寸使接合部位成型并進(jìn)行彎曲，使其成為一個產(chǎn)品。
實(shí)施例4一根由含有表1所述成分的B鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。先由切削對該管內(nèi)表面進(jìn)行消除裂紋的處理，使流體通道內(nèi)表面的裂紋深度不超過20μm，對其重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在450℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為22.0％)，冷卻后對其內(nèi)表面進(jìn)行凈化處理和防銹處理，然后按該產(chǎn)品的尺寸，使接合部位成型、彎曲，并由擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法(用一個內(nèi)部壓力，使從內(nèi)表面到壁厚50％的區(qū)域產(chǎn)生屈服)進(jìn)行處理。
實(shí)施例5一根由含有表1所述成分的B鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。先由切削對該管內(nèi)表面進(jìn)行消除裂紋的處理，使流體通道內(nèi)表面的裂紋深度不超過20μm，對其重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在425℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為34.4％)，冷卻后對其內(nèi)表面進(jìn)行凈化處理和防銹處理，然后按產(chǎn)品的尺寸使接合部位成型、彎曲，并由擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法(用一個內(nèi)部壓力，使從內(nèi)表面到壁厚50％的區(qū)域產(chǎn)生屈服)進(jìn)行處理。
實(shí)施例6一根由含有表1所述成分的B鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。先切削對該管的內(nèi)表面進(jìn)行消除裂紋的處理，使流體通道內(nèi)表面的裂紋深度不超過20μm，對其重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在780℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在400℃保持10分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為39.2％)，冷卻后對其內(nèi)表面進(jìn)行凈化處理和防銹處理，然后按產(chǎn)品的尺寸使接合部位成型、彎曲，并由擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法(用一個內(nèi)部壓力，使從內(nèi)表面到壁厚50％的區(qū)域產(chǎn)生屈服)進(jìn)行處理。
對比實(shí)例1一根由含有表1所述成分的A鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。對該管重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在400℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為4.2％)，接著進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm，并且按該產(chǎn)品的尺寸使接合部位成型、彎曲，而不需進(jìn)行退火處理。
對比實(shí)例2一根由含有表1所述成分的A鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。對該管重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在475℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為1.7％)，然后按產(chǎn)品的尺寸使接合部位成型、彎曲，并由擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法(用一個內(nèi)部壓力，使從內(nèi)表面到壁厚50％的區(qū)域產(chǎn)生屈服)進(jìn)行處理。
對比實(shí)例3一根由含有表1所述成分的A鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。對該管重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在500℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為0％)，然后按產(chǎn)品的尺寸使接合部位成型、彎曲，并由擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法(用一個內(nèi)部壓力，使從內(nèi)表面到壁厚50％的區(qū)域產(chǎn)生屈服)進(jìn)行處理。
對比實(shí)例4
一根由含有表1所述成分的B鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。先由切削對該管的內(nèi)表面進(jìn)行消除裂紋的處理，使流體通道內(nèi)表面的裂紋深度不超過20μm，對其重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在400℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為4.5％)，冷卻后對其外部表面進(jìn)行防銹處理，最后按產(chǎn)品的尺寸使接合部位成型并進(jìn)行彎曲，使其成為一個產(chǎn)品。
對比實(shí)例5一根由含有表1所述成分的B鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。先由切削對該管的內(nèi)表面進(jìn)行消除裂紋的處理，使流體通道內(nèi)表面的裂紋深度不超過20μm，對其重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的管拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在475℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為2.3％)，冷卻后對其外部表面進(jìn)行防銹處理，最后按產(chǎn)品的尺寸使接合部位成型并進(jìn)行彎曲，使其成為一個產(chǎn)品。
對比實(shí)例6一根由含有表1所述成分的B鋼制成的無縫鋼管(母管)，其外徑為34mm，壁厚為4.5mm，內(nèi)徑為25mm。先由切削對該管的內(nèi)表面進(jìn)行消除裂紋的處理，使流體通道內(nèi)表面的裂紋深度不超過20μm，對其重復(fù)進(jìn)行預(yù)定的管拉伸和退火處理，然后進(jìn)行最后的拉伸加工，從而形成TB鋼管。該TB管產(chǎn)品的外徑為8mm，壁厚為2mm，內(nèi)徑為4mm。把獲得的這個TB鋼管在950℃時保持12分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在500℃保持5分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為0％)，冷卻后對其外部表面進(jìn)行防銹處理，最后按產(chǎn)品的尺寸使接合部位成型并進(jìn)行彎曲，使其成為一個產(chǎn)品。疲勞試驗的結(jié)果。此外，表2中的疲勞試驗的結(jié)果是利用壓力變化范圍從基礎(chǔ)壓力18MPa到峰值壓力的液壓壓力進(jìn)行5百萬次重復(fù)試驗得出的結(jié)果。
從表2的結(jié)果可以很明顯的看到，由TRIP鋼制成的本發(fā)明實(shí)施例1-6的所有產(chǎn)品，它們殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)都在5％以上，都具有良好的抗內(nèi)壓疲勞特性，這是由于最后一道管拉伸工藝促使了馬氏體的轉(zhuǎn)化。而由同樣的TRIP鋼制成的對比實(shí)例1-6的所有產(chǎn)品，它們殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)都在5％以下，其抗內(nèi)壓疲勞特性較差。
另外，由成分為普通高強(qiáng)度鋼如SCM435鋼(質(zhì)量百分比C0.33-0.38％，Si0.15-0.35％，Mn0.60-0.85％，P0.030％或者以下，S0.030％或者以下，Cr0.90-1.20％，Mo0.15-0.30％)制成的無縫鋼管制成的精拉管產(chǎn)品，由于引起了加工硬化，接頭成型和彎曲將不能完成，也不能對產(chǎn)品的彎曲進(jìn)行普通的熱處理，如淬火、回火。
實(shí)施例7一根由包含表1所述成分的A鋼制成的圓鍛棒，把它切成預(yù)定的尺寸，加熱到熱鍛所需的溫度，通過模鍛把它鍛造成與共軌一體的凸起部(共軌圓柱部分的外徑為34mm)，然后進(jìn)行切削加工，使其內(nèi)徑為10mm，凸起部支流孔的直徑為3mm，加工出座面和螺紋部分等，在950℃時保持20分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在400℃保持3分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為5.0％)，從而得到與共軌一起形成的凸起部，該凸起部具有一含有殘余奧氏體(γ)層和一與在α層的晶界處混和在一起的貝氏體結(jié)構(gòu)，并且以外力形式作用在共軌的各凸起部的支流孔的壓力，將在位于主共軌流體通道里的支流孔開口末端周圍產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。另外，由于切削時殘余奧氏體層和貝氏體的量較少，其抗拉強(qiáng)度小且拉伸量也較小，所以切削很容易進(jìn)行。
在重復(fù)壓力實(shí)驗機(jī)上做關(guān)于疲勞極限的測試。作為對比試樣的共軌，具有與本發(fā)明的共軌相同的尺寸，并由普通高強(qiáng)度鋼SCM435鋼(質(zhì)量百分比C0.33-0.38％，Si0.15-0.35％，Mn0.60-0.85％，P0.030％或者以下，S0.030％或者以下，Cr0.90-1.20％，Mo0.15-0.30％)制成，它在180-1500巴的液壓作用下，在80萬循環(huán)時斷裂；而本發(fā)明的共軌在2200巴的液壓作用下，直到1000萬循環(huán)也沒有斷裂。因此表現(xiàn)出良好的抗內(nèi)壓疲勞特性。
實(shí)施例8一根由含有表1所述成分的A鋼制成的圓鍛棒，把它切成預(yù)定的尺寸，在950℃時保持20分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在350℃到475℃范圍之間保持3分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為11.2％)，從而得到一種結(jié)構(gòu)，其具有殘余奧氏體(γ)層和一種在α層的晶界處混和在一起的貝氏體結(jié)構(gòu)。將該半成品通過模鍛鍛造成與共軌一體的凸起部(共軌圓柱部分的外徑為34mm)，然后進(jìn)行切削加工，使其內(nèi)徑為10.6mm，凸起部支流孔的直徑為3mm，加工出座面和螺紋部分等。然后外力形式的壓力作用在共軌的各凸起部的支流孔上，從而在主共軌流體通道里的支流孔開口末端周圍產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。另外，在鍛造的時候，殘余奧氏體層和貝氏體結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)，盡管工件的抗拉強(qiáng)度很大，但由于其拉伸量也很大，所以可以進(jìn)行鍛造。此外，用一個內(nèi)部壓力對工件實(shí)施擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法，該壓力可以使從圓柱部分的內(nèi)表面到其壁厚50％的區(qū)域產(chǎn)生屈服。
在重復(fù)壓力實(shí)驗機(jī)上做關(guān)于疲勞極限的測試，該共軌在2400巴的液壓作用下，直到1000萬循環(huán)也沒有斷裂，表現(xiàn)出更好的抗內(nèi)壓疲勞特性。
實(shí)施例9一根由含有表1所述成分的A鋼制成的無縫鋼管切成的普通共軌材料(外徑為36mm，內(nèi)徑為10mm的管)，將其進(jìn)行需要的加工，如切削，制成預(yù)定尺寸，使支流孔的直徑為3mm，加工出座面和螺紋部分等，在950℃時保持20分鐘進(jìn)行奧氏體化，然后在350℃到475℃范圍之間保持3分鐘進(jìn)行奧氏體回火處理(殘余奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為13.7％)，從而得到一共軌，該共軌具有一個帶殘余奧氏體(γ)層的結(jié)構(gòu)和一個在α層的晶界處混和在一起的貝氏體結(jié)構(gòu)，并且一個外力形式的壓力作用在共軌的支流孔上，從而在主共軌流體通道里的支流孔開口末端周圍產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。另外，由于切削時殘余奧氏體層和貝氏體結(jié)構(gòu)少量存在，因此抗拉強(qiáng)度小且拉伸量也較小，所以加工很容易進(jìn)行。
在重復(fù)壓力實(shí)驗機(jī)上做關(guān)于疲勞極限的測試，本實(shí)施例的共軌在2200巴的液壓作用下，直到1000萬循環(huán)也沒有斷裂，表現(xiàn)出良好的抗內(nèi)壓疲勞特性。
表1(質(zhì)量百分比)

表2

權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)的高壓油管，其由殘余奧氏體含量在5-40wt％的低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)的高壓油管，其特征是流體通道內(nèi)表面上的裂紋深度在20μm或更小。
3.如權(quán)利要求1或2所述的柴油機(jī)的高壓油管，其特征是對流體通道的內(nèi)表面進(jìn)行塑性加工。
4.如權(quán)利要求3所述的柴油機(jī)的高壓油管，其特征是塑性加工包括擠壓硬化內(nèi)表面的壓力容器制造方法。
5.如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)的高壓油管，其特征是該低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼包含鐵素體(αf)+貝氏體(αb)+γR復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼(TRIP型雙相鋼、TDP鋼)，以及貝氏體鐵素體(αbf)+γR鋼(TRIP型貝氏體鋼、TB鋼)，通過應(yīng)變促使殘余奧氏體(γR)的轉(zhuǎn)變(TRIP)，使這些塑性強(qiáng)度鋼的模壓加工質(zhì)量得到提高。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)的高壓油管，該高壓油管具有良好的抗內(nèi)壓疲勞特性、抗振動疲勞特性、抗氣穴腐蝕特性、座面抗裂紋性能、彎曲成形穩(wěn)定性以及能夠減小厚度和減輕重量。用于柴油機(jī)的該高壓油管是由殘余奧氏體含量在5－40wt％的低合金轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的塑性強(qiáng)度鋼制成的，其流體通道內(nèi)表面上的裂紋深度在20μm以下，對流體通道的內(nèi)表面并進(jìn)行塑性加工。
文檔編號F02M55/02GK1637273SQ20041010328
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者臼井正佳, 淺田菊雄, 高橋輝久 申請人:臼井國際產(chǎn)業(yè)株式會社