回火工藝對含鉻無縫鋼管性能影響研究

莫茜

摘要：為了解回火工藝對含鉻無縫鋼管性能影響情況。通過研究含鉻無縫鋼管性能與回火溫度和回火時間的關(guān)系，為確保研究結(jié)果的可信度，設(shè)置對比實(shí)驗(yàn)，分別對不含鉻無縫鋼管性能與回火溫度和回火時間的關(guān)系、含鉻無縫鋼管性能與回火溫度和回火時間的關(guān)系進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，含鉻無縫鋼管力學(xué)性能受熱處理影響較大，不含鉻無縫鋼管力學(xué)性能受熱處理影響低，經(jīng)熱處理后，含鉻無縫鋼管的力學(xué)性能明顯比不含鉻無縫鋼管的力學(xué)性能低。從而得到就含鉻無縫鋼管而言，其在加工過程中須使用合適的調(diào)質(zhì)工藝，在熱處理時，最大限度的縮短回火保溫時間，保證鋼的力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：回火;含鉻無縫鋼管性能;硬度

鋼管廣泛用于工程機(jī)械的液壓缸體、火炮的駐退器、復(fù)進(jìn)機(jī)、槍械的槍管、三腳架腳管等。目前這些機(jī)構(gòu)的主體常用的鋼管多為含鉻無縫鋼管，鉻元素加入，使鋼管淬透性更好、耐磨性增強(qiáng)、抗腐蝕抗氧化能力提升等，但在使用過程中同樣會出現(xiàn)強(qiáng)度和伸長率弱化的韌性下降現(xiàn)象。因此，為查明該類鋼管出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因，保證含鉻無縫鋼管力學(xué)性能，本文對含鉻無縫鋼管與不含鉻無縫鋼管進(jìn)行了回火工藝對比實(shí)驗(yàn)，具體如下。

1 試驗(yàn)材料

含鉻無縫鋼管（S1）、不含鉻無縫鋼管S2、顯微鏡

2 試驗(yàn)方法

將S1、S2分別進(jìn)行熱處理，具體工藝參數(shù)：淬火溫度950℃、保溫3min進(jìn)行水淬，分別取回火溫度為500℃、550℃、570℃、600℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，回火保溫時間按照1.0、1.5、2.0、3.0min/mm記。并做相關(guān)觀察記錄，觀察S1、S2在不同回火溫度下的顯微組織，最后做出相應(yīng)的力學(xué)判斷。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 尺寸變化

回火工藝中最為主要的參數(shù)為加熱溫度，根據(jù)S1在不同回火溫度下的尺寸變化，可以看出，回火溫度的高低與保溫時間的長短對含鉻無縫鋼管的尺寸產(chǎn)生一定程度的影響，具體如下所示。

不同溫度下S1尺寸變化淬火溫度500℃，S1尺寸8.6μm;550℃ 11.7μm;570℃ 12.4μm;600℃ 14.5μm。

從上可以看出，不同回火溫度下，S1也就是含鉻無縫鋼管的尺寸發(fā)生了一系列變化，隨著回火溫度的不斷升高，鋼種存在的未溶解的碳粒子等逐漸溶解，粒子對鋼種原始奧氏體的釘扎作用不斷減小，因此奧氏體中晶粒逐漸長大，使得鋼的尺寸變長。

3.2 淬火硬度

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)S1中有明顯析出的鐵素體，而貝氏體的含量微乎其微。由此說明，含鉻無縫鋼管淬透性明顯高于不含鉻無縫鋼管，說明鉻元素的加入明顯提高了無縫鋼管的淬透性。

另外，本次實(shí)驗(yàn)分別選取了不同的回火溫度，分析了不同回火溫度下含鉻無縫鋼管的淬火硬度，得出含鉻無縫鋼管淬火硬度隨著回火溫度的升高而下降，具體情況如下所示。

不同回火溫度下S1淬火硬度變化淬火溫度500℃，硬度43.4HRC;550℃ 41.6HRC;570℃ 41.1HRC;600℃ 40.6HRC。S1在淬火過程中，隨著回火溫度的升高，硬度逐漸降低，主要原因是，回火溫度升高，貝氏體逐漸分解，鐵素體中的合金元素固溶度降低，并且其機(jī)體逐漸變化，從而導(dǎo)致硬度降低。

3.3 回火保溫時間與析出相的關(guān)系

對不同回火保溫時間S1的二次粒子析出進(jìn)行了相關(guān)研究，分別對四次保溫時間的析出相進(jìn)行詳細(xì)記錄，按照1.00min/mm計(jì)算的S1的二次粒子析出相多數(shù)呈圓形，其他形狀較少，且析出物的尺寸較小，析出元素的粒子主要為碳氮化合物，并沒有析出鉻元素;當(dāng)回火保溫時間按照1.5min/mm進(jìn)行計(jì)算時，此時析出相不再以圓形為主，析出相形狀各異，尺寸也不再像保溫時間1.0min/mm時那么小，而開始變大，尺寸大概在45nm;當(dāng)回火保溫時間為3.0min/mm時，此時析出相形狀又開始趨于一致，多以橢球型為主，析出相尺寸也變得更大，達(dá)290nm以上，并且這時析出相多以分散式狀態(tài)呈現(xiàn)。

前文所述，S1為含鉻無縫鋼管，該鋼管因鉻元素的作用，淬透性較強(qiáng)，在相同的冷卻速度下可以得到全貝氏體組織，但在回火后，尤其是在回火保溫狀態(tài)下，隨著回火保溫時間的加長，會析出較多的含鉻化合物，這些化合物在形狀不規(guī)則，多以鏈狀聚集狀態(tài)析出，在一定程度上阻斷了集體組織的連續(xù)性，進(jìn)而導(dǎo)致強(qiáng)度降低、伸長長度變短。

通過該結(jié)果了解到，若要提高含鉻無縫鋼管韌性，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整回火保溫時間，抑制含鉻化合物的大量析出和長大，保持鋼管基體組織的連續(xù)性，一定程度上保證含鉻無縫鋼管的韌性，使之保持硬度最大化。

3.4 力學(xué)性能

取回火溫度600℃下，保溫時間2.0min/mm條件下的二者力學(xué)性能信息，如表1所示。經(jīng)統(tǒng)計(jì)對比可以看出，兩種無縫鋼管雖只有一處不同，但在熱處理后的性能對比上會有明顯變化，含鉻無縫鋼管（S1）的力學(xué)性能明顯弱于不含鉻無縫鋼管（S2），但其在-25℃下的沖擊功都在200J以上，具有良好的抗沖擊性，說明在低溫條件下，S1與S2的力學(xué)性能并無太大差別，均有良好的抗沖擊性。

S1、S2性能對比：

S1 抗拉強(qiáng)度/ 650MPa;伸長率/ 25%;屈服強(qiáng)度/560MPa;-25攝氏度沖擊功/>200J。

S2 抗拉強(qiáng)度/ 600MPa;伸長率/ 21%;屈服強(qiáng)度/505MPa;-25攝氏度沖擊功/>200J。

4 結(jié)論

含鉻無縫鋼管尺寸隨著回火溫度的升高而增長，韌性隨著回火保溫時間的增長而降低，因此，為保障含鉻無縫鋼管的韌性，控制鋼管尺寸，應(yīng)根據(jù)含鉻鋼管的具體化學(xué)成分合理控制回火溫度與回火保溫時間，選擇鋼管到最佳尺寸的回火溫度，選擇不影響鋼管韌性的最佳回火保溫時間，以此保證含鉻無縫鋼管的質(zhì)量，使其在應(yīng)用過程中將其功能發(fā)揮到最佳程度。

參考文獻(xiàn)：

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