带状组织是钢管中的一种缺陷组织 ,当带状组织 严重时 ,钢管的力学性能出现明显的各向异性 ,使钢 管横向断面收缩率降低较多 ,纵向冲击功与横向冲击 功约相差一倍 ,钢管的塑性或韧性达不到技术标准的
收稿日期 : 2010 - 04 - 13 作者简介 :王松林 (1938 - ) ,男 ,高级工程师 ,主要从事热处理工艺技术及锻件质量控制分析工作 。
174～206 195～227 172～204
4# 正火空冷
头部 中部 尾部
394 ～409 370 ～396 387 ～398
119～132 104～120 112～130
备注
※ 布氏 硬度为 里氏硬 度的换 算值
第 4期
王松林等 :消除钢管中带状组织的热处理
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图 3 钢管截面的硬度分布 Fig. 3 Hardness distribution on section of the steel tube
冷的金相组织见图 4。 钢管正火在水中强化冷却后 ,形成了热应力和
组织应力 ,为了消除应力和稳定组织 ,正火强冷后还 应进行高温回火处理 ,回火温度根据钢管的技术要 求确定 。表 2列出了钢管在不同热处理条件下的力 学性能 。由表 2 可知 ,经正火水冷 +高温回火的钢 管 ,综合力学性能匹配良好 ,强度和塑性都很高 ,充 分发挥出材料的潜力 。
第 31卷第 4期 2010年 8月
·工艺研究 ·
热处理技术与装备 RECHUL I J ISHU YU ZHUANGBE I
Vol. 31, No. 4 Aug. 2010
消除钢管中带状组织的热处理
王松林 1 ,陈俊德 2 ,赵成英 2
(1. 张家港海锅重型锻件有限公司 江苏 张家港 215628; 2. 无锡德新钢管有限公司 江苏 无锡 214177)
把 1 #、2 #、3 #试料放入电阻炉 ,加热到 900 ℃, 1#试料出炉后水冷 , 2# 试料出炉后空冷 , 3# 试料炉 冷到 750 ℃,保温 0. 5 h,再继续炉冷到 660 ℃,保温 0. 5 h后空冷 。
从 1#、2 #、3 # 试料中间切割 ,制作金相试样 ,经
腐蚀后观察金相组织 。从正火温度保温后进行水 冷 、空冷 、炉冷的显微组织见图 2。试验结果分析 ,从 正火温度出炉后的冷却速度对消除或改善带状组织 有明显影响 。对 A106C钢而言 ,冷却速度越大 ,带状 组织消除得越彻底 。由于水冷时过冷度大 ,因而钢 的实际晶粒也越细小 。在 1 # 试料经水冷的显微组 织中 ,带状组织已彻底消除 。对不同钢种而言 ,每一 种钢都有一个临界冷却速度 ,如果在生产中 ,正火冷 却速度大于该钢的临界冷却速度时 ,则钢管中就不 会出现带状组织 。钢管中带状组织的严重程度 ,与 正火的实际冷却速度有关 。
3 生产实践 如何将试验结果应用到实际生产中 ,还需经生产
实践验证 。我们选用 A106C 钢 , <762 mm ×45 mm 的钢管 ,放在车底式热处理炉中 ,加热到 920 ℃,保 温 110 m in,出炉后在水中冷却 2 m in,然后空冷 。钢 管正火水冷和正火空冷的表面硬度检查结果列入表 1。由表 1可知 ,正火水冷比正火空冷的表面硬度提 高 65. 4% ～73. 5% ,这充分说明钢管水冷时 ,冷却速 度快 ,抑制了铁素体软相组织的析出 ,所以硬度高 。 硬度在钢管截面上的分布见图 3。钢管正火水冷的
Hea t Trea tm en t for Elim ina ting Banded Structure in the Steel Tube
WAN G Song2lin1 , CHEN Jun2de2 , ZHAO Cheng2ying2
(1. Zhangjiagang Haiguo Heavy Forged Piece Co. , L td. , Zhangjiagang J iangsu 215628 China; 2. W uxi Special M aterial Co. , L td. , W uxi J iangsu 214177 China)
摘 要 :本文介绍了低碳钢经热轧或热扩后 ,在无缝钢管的显微组织中存在带状组织缺陷 ,为了消除 这种组织缺陷 ,我们在实验室条件下进行了工艺性试验 。试验结果表明 ,只要严格控制从正火温度 出炉后的冷却速度大于该钢铁素体析出的临界冷却速度 ,则显微组织中的带状组织就不再出现 。经 过生产实践验证 ,消除带状组织的热处理方法是有效和实用的 。探讨了低碳变形钢显微组织中带状 组织的形成原因及消除机理 。 关键词 :低碳变形钢 ;无缝钢管 ; 带状组织 ; 临界冷却速度 中图分类号 : TG115. 21 + 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1673 - 4971 (2010) 04 - 0026 - 05
图 4 钢管的显微组织 ( a) 5# 管正火水冷状态的显微组织 ( b) 5# 管正火水冷 +高温回火状态的显微组织 ( c) 7# 管正火水冷状态的显微组织 ( d) 7# 管正火水冷 +高温回火状态的显微组织
Fig. 4 M icrostructure of the steel p ipe ( a) normalized water cooling of 5# p ipe ( b) normalized water cooling + high temperature of 5# p ipe ( c) normalized water cooling of 7# p ipe ( d) normalized water cooling + high temperature of 7# p ipe
状组织 ,我们进行过正火和多次正火处理 ,但是效果 都不理想 。因此 ,探索消除或减轻低碳变形钢中带 状组织的热处理工艺是非常迫切的任务 。
图 1 钢管中的带状组织 ( a) < 406 mm ×17 mm 热轧管 ,材质 A106B ( b) < 406 mm ×25 mm 热扩管 ,材质 A106C
( c) < 530 mm ×12 mm 热轧管 ,材质 20G ( d) < 406 mm ×22 mm 热扩管 ,材质 20
Fig. 1 Banded structure in the steel p ipe ( a) < 406 mm ×17 mm hot2rolled p ipe, material A106B ( b) < 406 mm ×25 mm hot2expanded p ipe, material A106C
1 问题的提出 对热轧无缝钢管或再经热扩无缝钢管的金相检
查时 ,在 20、20G、A106B、A106C的低碳变形钢中 ,经 常发现带状组织缺陷 ,严重时达到 4 ～5 级 (图 1 ) 。 对钢管不同部位取样进行检查结果表明 ,在钢管圆 周表面带状组织较轻 ,内孔表面带状组织明显 ,壁厚
二分之一处带状组织严重 。在材质相同 、工艺相同 的条件下 ,厚壁钢管较薄壁钢管中的带状组织严重 。
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热处理技术与装备
第 31卷
图 2 试样的显微组织 ( a) 1# 纵向试样的显微组织 ( b) 1# 横向试样的显微组织 ( c) 2# 纵向试样的显微组织 ( d) 2# 横向试样的显微组织 ( e) 3# 纵向试样的显微组织 ( f) 3# 横向试样的显微组织
Fig. 2 M icrostructure of the specimen ( a) longitudinal section of 1# specimen ( b) transverse section of 1# specimen ( c) longitudinal section of 2# specimen ( d) transverse section of 2# specimen ( e) longitudinal section of 3# specimen ( f) transverse section of 3# specimen
Abstract: This article describes that there are the banded structure defect in m icrostructure of the seam less steel tube of low carbon steel after hot2rolled or hot2expanded. In order to elim inate the structure defect we carried out a p rocess test in laboratory. The test results show that as long as strictly control cooling rate to be greater than the critical cooling rate of the ferrite after the nomalization, the banded structure in the m i2 crostructure appears no longer. After verification of p roduction p ractices, the method elim inated banded structure by the heat treatm ent is effective and app licable. It is discussed formation and its elim ination m echanism of banded structure in m icrostructure of low carbon deform ation steel. Key words: low deform ation carbon steel, seam less steel tube, banded structure structure, critical cooling ra te