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隨著我國冶金技術(shù)和制管技術(shù)的飛速發(fā)展,高頻電阻焊鋼管技術(shù)得到不斷改進(jìn)。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(yōu)點,也日益受到人們的青睞1.它是利用10~500kHz高頻電流經(jīng)焊件連接面產(chǎn)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.shuizu1.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(dá)到原子間結(jié)合的種焊接方法2.由于焊縫附近材料到達(dá)熔化狀態(tài),使焊縫及熱影響區(qū)組織發(fā)生顯著改變,導(dǎo)致其性能降低。為改善和提高該區(qū)域的性能,后續(xù)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(guān)鍵技術(shù)之一。
在高頻電阻焊管生產(chǎn)過程中,焊速可高達(dá)15基金項目:河北省科技支撐計劃項目(09276705D);河北省自然科學(xué)基管研究工作。聯(lián)系電話:0335~8077110,E-mail:cyddys263.com通信作者:廖波(1955―),男,教授,博士生導(dǎo)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(yīng)加熱方式實現(xiàn)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(tǒng)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(jī)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?zé)崽幚砉に囍贫ㄌ峁?
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(xué)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(jī)上進(jìn)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?zhèn)闫沅z。
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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(zhǔn)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(kuò)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?jǐn)U散,未溶碳化物的數(shù)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(dǎo)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(yīng)該考慮結(jié)合加熱速度來適當(dāng)?shù)目刂票貢r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(guī)律略有所不同。
在加熱溫度為930°C時,強度在保溫60s時達(dá)到最大值,但沖擊韌性顯著降低;而隨保溫時間的繼續(xù)增加,強度韌性略降低,且隨時間的增加,性能變化不顯著。當(dāng)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(xù)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(tài)的差異,及由此引起的冷卻后的組織不同有關(guān)。
結(jié)合相變測試結(jié)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(qū),部分基體僅發(fā)生回復(fù)再結(jié)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(fā)生完全的轉(zhuǎn)變,因此強度升高,但因冷卻后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中出現(xiàn)大量島狀組織((b)),其韌性降低;隨保溫時間的繼續(xù)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(dǎo)致奧氏體均勻性差,轉(zhuǎn)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(jié)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(xù)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(dǎo)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(shè)計時,應(yīng)考慮加熱速度對相變點的影響,可以根據(jù)加熱速度適當(dāng)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?qū)е碌男阅芙档?;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(shù)的建立與節(jié)能熱處理郭從盛,龍姝明,孛海娃,張士勇(陜西理工學(xué)院,陜西漢中723003)之間存在相關(guān)關(guān)系,若能獲得描述這種相關(guān)關(guān)系的特性函數(shù),就能準(zhǔn)確給出淬火鋼回火過程的硬度變化規(guī)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(shù)據(jù),通過非線性回歸分析得到該鋼種的回火特性函數(shù)。利用該函數(shù)關(guān)系可以對50CrVA鋼回火工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,即通過采用適當(dāng)提高回火溫度、減少回火時間的工藝方法,實現(xiàn)回火生產(chǎn)過程的節(jié)能熱處理。
基金項目:陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)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(fù)的研究,已發(fā)表論文30余篇。聯(lián)系電話:3結(jié)論加熱速度對奧氏體轉(zhuǎn)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(guān)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(shè)計時,應(yīng)結(jié)合材料的成分和加熱速度來設(shè)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(dāng)加熱速度低到30C/s時,加熱速度對性能影響不大;當(dāng)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(dá)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(xù)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(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域,熱處理是被廣泛應(yīng)用的工藝技術(shù),所有重要的零部件必須經(jīng)過熱處理才能達(dá)到所要求的力學(xué)性能和質(zhì)量。由于熱處理行業(yè)用電量約占機(jī)械制造業(yè)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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