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      加熱速度和保溫時間對X70鋼組織與性能的影響

      發布時間:2018/12/17 瀏覽量:4011

      隨著我國冶金技術和制管技術的飛速發展,高頻電阻焊鋼管技術得到不斷改進。由于高頻電阻焊管具有高效率、低成本、壁厚均勻、性能可靠等優點,也日益受到人們的青睞1.它是利用10~500kHz高頻電流經焊件連接面產生電阻熱,陜西玻璃棉,西安玻璃棉板,西安保溫材料,白色無甲醛玻璃棉板,http://www.cl-intl.com,西安聚鑫建材有限公司并在施加或不施加壓力的情況下,使連接面達到原子間結合的種焊接方法2.由于焊縫附近材料到達熔化狀態,使焊縫及熱影響區組織發生顯著改變,導致其性能降低。為改善和提高該區域的性能,后續熱處理工藝必不可少,合理制定熱處理工藝是保證焊管性能的關鍵技術之一。

      在高頻電阻焊管生產過程中,焊速可高達15基金項目:河北省科技支撐計劃項目(09276705D);河北省自然科學基管研究工作。聯系電話:0335~8077110,E-mail:cyddys263.com通信作者:廖波(1955―),男,教授,博士生導師,主要從事材料加工過30m/min在這樣高的焊速條件下,焊縫在線熱處理只能通過感應加熱方式實現0.這種高速加熱接近“零”保溫的工藝條件下,其工藝制定將于傳統的熱處理工藝不同,必須考慮加熱速度對相變的影響3.因此,本文采用熱模擬試驗機研究了加熱速度對X70管線鋼相變溫度及其冷卻后組織和性能的影響,為高頻電阻焊管熱處理工藝制定提供。同時研究了高速加熱條件下,保溫時間對X70鋼組織和性能的影響,也為高速加熱條件下的“零”保溫熱處理工藝制定提供。

      1試驗材料和方法本試驗所用材料為商用控軋控冷X70低碳微合金管線鋼,其化學成分如表1所示。試樣有圓柱形試樣和方形試樣兩種,沿鋼板的橫向方向截取,其尺寸分別"10mmx100mm和10mmX10mmx55mm.熱模擬試驗在Gleeble-3500型熱模擬試驗機上進行。具體試驗方案為:①試樣以不同的加熱速度(10 H瞧苒笤Ha陸f.瞧苒,琳擇fHI陸fla癇;冰澇瞧苒t=t-pH鉺fls;iswtb蕓辣苒,罷油B搽蕓瞧癇tfuMa啦瞧苒110n wtb)-s.辟造傘駕瞧苒斛)-瞧苒±襠,釀;葚淶苕3V01%3忠笈;1胳搿1菹加,斛Axiovs200MAT搽擦益縈珂1擇辟造澇紛苕傘沏鋤。

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      對控制軋制控制冷卻的X70管線鋼,其原始組織為針狀鐵素體,組織中包含了多邊形鐵素體、準多邊形鐵素體、貝氏體、馬氏體/奧氏體島狀組織及碳氮化合物等多種組織單元M.在加熱奧氏體化的過程中,不同組織單元奧氏體化形成條件不同,在奧氏體形成后需要定的擴散時間,隨加熱速度的增加,組織單元中的馬氏體/奧氏體島狀組織及碳化物來不急充分溶解,碳和合金元素的原子來不及充分擴散,未溶碳化物的數量增多,因而造成了奧氏體中碳及元素的不均勻性,從而影響了相變合金元素對相變的作用,導致冷卻后室溫組織不均勻性增大(見),降低了鋼的強度和韌性。因此,對于高速加熱條件下材料的熱處理,還是應該考慮結合加熱速度來適當的控制保溫時間。

      對保溫時間的影響,在本試驗條件下,不同加熱溫度條件下,保溫時間對性能的影響規律略有所不同。

      在加熱溫度為930°C時,強度在保溫60s時達到最大值,但沖擊韌性顯著降低;而隨保溫時間的繼續增加,強度韌性略降低,且隨時間的增加,性能變化不顯著。當加熱溫度為1000C時,在保溫時間為1s時,強度較低,材料的強度和韌性低于930C加熱時材料的性能,而隨保溫時間增加到60s,強度顯著增加,但韌性變化不大;繼續增加保溫時間,強度和韌性均下降明顯。這和不同加熱溫度及保溫時間奧氏體狀態的差異,及由此引起的冷卻后的組織不同有關。

      結合相變測試結果看,在高速加熱條件下,其Ac;點的溫度高于930C溫度,在短的保溫時間中,材料仍處于兩相區,部分基體僅發生回復再結晶((a)),因此強度較低。而隨保溫時間的延長,因該溫度已高于相變溫度,基體會發生完全的轉變,因此強度升高,但因冷卻后轉變產物中出現大量島狀組織((b)),其韌性降低;隨保溫時間的繼續增加,因加熱溫度比較低,同時該鋼中有大量Ti、Nb、V等強碳化物形成元素所形成的碳化物,能有效抑制奧氏體晶粒長大°8,使組織粗化不明顯((c)),因而性能變化也不大。

      而對加熱溫度為1000C試樣,在保溫時間為1s時,其強度較低。對比,該試樣的性能低于其它加熱速度條件下試樣的性能。從加熱速度看,該試驗條件下的加熱速度高于相變點測試時的加熱速度,導致奧氏體均勻性差,轉變后以多邊形鐵素體為主((d)),強度較低,這也與加熱速度研究結果相一致。隨保溫時間的增加,奧氏體均勻性得到改善,相變后的組織均勻性也得到改善((e)),強度得到提高,韌性也高于加熱溫度為930C的試樣。隨保溫時間繼續延長,因加熱溫度高,奧氏體晶粒長大明顯,冷卻后組織粗化((f)),導致試樣的強韌性下降。

      綜上所述,采用快速加熱方式,在工藝設計時,應考慮加熱速度對相變點的影響,可以根據加熱速度適當提高奧氏體化溫度,并合理控制保溫時間,避免奧氏體化不均勻導致的性能降低;以及保溫時間過長,奧氏體晶粒的長大,使性能降低和不必要的能源浪費。

      淬火鋼回火特性函數的建立與節能熱處理郭從盛,龍姝明,孛海娃,張士勇(陜西理工學院,陜西漢中723003)之間存在相關關系,若能獲得描述這種相關關系的特性函數,就能準確給出淬火鋼回火過程的硬度變化規律。利用高控溫精度試驗電爐和等溫回火試驗方法,采集50CrVA鋼在不同回火條件下的硬度數據,通過非線性回歸分析得到該鋼種的回火特性函數。利用該函數關系可以對50CrVA鋼回火工藝參數進行優化設計,即通過采用適當提高回火溫度、減少回火時間的工藝方法,實現回火生產過程的節能熱處理。

      基金項目:陜西省自然科學基礎研究項目(2007E2);陜西省教育廳科研計劃項目(11K0818)熱處理及材料的損傷與修復的研究,已發表論文30余篇。聯系電話:3結論加熱速度對奧氏體轉變有顯著影響。本試驗X70鋼,相變溫度(Aq和Ac;)與加熱速度(V,°C/s)的關系分別為:Aq(°C)=725.51(±2.76)+0.64(±0.06)V;Ac3(C)=894.19(±5.19)+0.64(±0.11)V.在快速加熱熱處理工藝設計時,應結合材料的成分和加熱速度來設計加熱溫度。

      加熱速度對冷卻后的組織和性能有定的影響。在本試驗條件下下,當加熱速度低到30C/s時,加熱速度對性能影響不大;當高于30C/s時,隨加熱速度的增加,鋼的強度和韌性均顯著降低。

      在加熱溫度為930C和1000C時,X70鋼隨著保溫時間的延長,在保溫60s時,強度達到最大值,但930C時的韌性降低明顯,而1000C時,韌性變化不大;隨保溫時間繼續增加到300s以上時,隨保溫時間的延長,930C時強度和韌性趨于平衡,而1000C在現代機械制造領域,熱處理是被廣泛應用的工藝技術,所有重要的零部件必須經過熱處理才能達到所要求的力學性能和質量。由于熱處理行業用電量約占機械制造業總用電量的20%源消耗巨大1.因此,對于如何有效降低熱處理生時,強度和韌性均顯著下降。

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