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加热速度和保温时间对X70钢组织与性能的影响

发布时间:2018-12-17 浏览量:1978

随着我国冶金技术和制管技术的飞速发展,高频电阻焊钢管技术得到不断改进。由于高频电阻焊管具有高效率、低成本、壁厚均匀、性能可靠等优点,也日益受到人们的青睐1.它是利用10~500kHz高频电流经焊件连接面产生电阻热,陕西玻璃棉西安玻璃棉板西安保温材料白色无甲醛玻璃棉板http://www.xajxjc.com西安聚鑫建材有限公司并在施加或不施加压力的情况下,使连接面达到原子间结合的种焊接方法2.由于焊缝附近材料到达熔化状态,使焊缝及热影响区组织发生显著改变,导致其性能降低。为改善和提高该区域的性能,后续热处理工艺必不可少,合理制定热处理工艺是保证焊管性能的关键技术之一。

在高频电阻焊管生产过程中,焊速可高达15基金项目:河北省科技支撑计划项目(09276705D);河北省自然科学基管研究工作。联系电话:0335~8077110,E-mail:cyddys263.com通信作者:廖波(1955―),男,教授,博士生导师,主要从事材料加工过30m/min在这样高的焊速条件下,焊缝在线热处理只能通过感应加热方式实现0.这种高速加热接近“零”保温的工艺条件下,其工艺制定将于传统的热处理工艺不同,必须考虑加热速度对相变的影响3.因此,本文采用热模拟试验机研究了加热速度对X70管线钢相变温度及其冷却后组织和性能的影响,为高频电阻焊管热处理工艺制定提供。同时研究了高速加热条件下,保温时间对X70钢组织和性能的影响,也为高速加热条件下的“零”保温热处理工艺制定提供。

1试验材料和方法本试验所用材料为商用控轧控冷X70低碳微合金管线钢,其化学成分如表1所示。试样有圆柱形试样和方形试样两种,沿钢板的横向方向截取,其尺寸分别"10mmx100mm和10mmX10mmx55mm.热模拟试验在Gleeble-3500型热模拟试验机上进行。具体试验方案为:①试样以不同的加热速度(10 H瞧苒笤Ha陆f.瞧苒,琳择fHI陆fla痫;冰涝瞧苒t=t-pH铒fls;iswtb芸辣苒,罢油B搽芸瞧痫tfuMa啦瞧苒110n wtb)-s.辟造伞驾瞧苒斛)-瞧苒±裆,酿;葚涞苕3V01%3忠笈;1胳搿1菹加,斛Axiovs200MAT搽擦益萦珂1择辟造涝纷苕伞沏锄。

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对控制轧制控制冷却的X70管线钢,其原始组织为针状铁素体,组织中包含了多边形铁素体、准多边形铁素体、贝氏体、马氏体/奥氏体岛状组织及碳氮化合物等多种组织单元M.在加热奥氏体化的过程中,不同组织单元奥氏体化形成条件不同,在奥氏体形成后需要定的扩散时间,随加热速度的增加,组织单元中的马氏体/奥氏体岛状组织及碳化物来不急充分溶解,碳和合金元素的原子来不及充分扩散,未溶碳化物的数量增多,因而造成了奥氏体中碳及元素的不均匀性,从而影响了相变合金元素对相变的作用,导致冷却后室温组织不均匀性增大(见),降低了钢的强度和韧性。因此,对于高速加热条件下材料的热处理,还是应该考虑结合加热速度来适当的控制保温时间。

对保温时间的影响,在本试验条件下,不同加热温度条件下,保温时间对性能的影响规律略有所不同。

在加热温度为930°C时,强度在保温60s时达到最大值,但冲击韧性显著降低;而随保温时间的继续增加,强度韧性略降低,且随时间的增加,性能变化不显著。当加热温度为1000C时,在保温时间为1s时,强度较低,材料的强度和韧性低于930C加热时材料的性能,而随保温时间增加到60s,强度显著增加,但韧性变化不大;继续增加保温时间,强度和韧性均下降明显。这和不同加热温度及保温时间奥氏体状态的差异,及由此引起的冷却后的组织不同有关。

结合相变测试结果看,在高速加热条件下,其Ac;点的温度高于930C温度,在短的保温时间中,材料仍处于两相区,部分基体仅发生回复再结晶((a)),因此强度较低。而随保温时间的延长,因该温度已高于相变温度,基体会发生完全的转变,因此强度升高,但因冷却后转变产物中出现大量岛状组织((b)),其韧性降低;随保温时间的继续增加,因加热温度比较低,同时该钢中有大量Ti、Nb、V等强碳化物形成元素所形成的碳化物,能有效抑制奥氏体晶粒长大°8,使组织粗化不明显((c)),因而性能变化也不大。

而对加热温度为1000C试样,在保温时间为1s时,其强度较低。对比,该试样的性能低于其它加热速度条件下试样的性能。从加热速度看,该试验条件下的加热速度高于相变点测试时的加热速度,导致奥氏体均匀性差,转变后以多边形铁素体为主((d)),强度较低,这也与加热速度研究结果相一致。随保温时间的增加,奥氏体均匀性得到改善,相变后的组织均匀性也得到改善((e)),强度得到提高,韧性也高于加热温度为930C的试样。随保温时间继续延长,因加热温度高,奥氏体晶粒长大明显,冷却后组织粗化((f)),导致试样的强韧性下降。

综上所述,采用快速加热方式,在工艺设计时,应考虑加热速度对相变点的影响,可以根据加热速度适当提高奥氏体化温度,并合理控制保温时间,避免奥氏体化不均匀导致的性能降低;以及保温时间过长,奥氏体晶粒的长大,使性能降低和不必要的能源浪费。

淬火钢回火特性函数的建立与节能热处理郭从盛,龙姝明,孛海娃,张士勇(陕西理工学院,陕西汉中723003)之间存在相关关系,若能获得描述这种相关关系的特性函数,就能准确给出淬火钢回火过程的硬度变化规律。利用高控温精度试验电炉和等温回火试验方法,采集50CrVA钢在不同回火条件下的硬度数据,通过非线性回归分析得到该钢种的回火特性函数。利用该函数关系可以对50CrVA钢回火工艺参数进行优化设计,即通过采用适当提高回火温度、减少回火时间的工艺方法,实现回火生产过程的节能热处理。

基金项目:陕西省自然科学基础研究项目(2007E2);陕西省教育厅科研计划项目(11K0818)热处理及材料的损伤与修复的研究,已发表论文30余篇。联系电话:3结论加热速度对奥氏体转变有显著影响。本试验X70钢,相变温度(Aq和Ac;)与加热速度(V,°C/s)的关系分别为:Aq(°C)=725.51(±2.76)+0.64(±0.06)V;Ac3(C)=894.19(±5.19)+0.64(±0.11)V.在快速加热热处理工艺设计时,应结合材料的成分和加热速度来设计加热温度。

加热速度对冷却后的组织和性能有定的影响。在本试验条件下下,当加热速度低到30C/s时,加热速度对性能影响不大;当高于30C/s时,随加热速度的增加,钢的强度和韧性均显著降低。

在加热温度为930C和1000C时,X70钢随着保温时间的延长,在保温60s时,强度达到最大值,但930C时的韧性降低明显,而1000C时,韧性变化不大;随保温时间继续增加到300s以上时,随保温时间的延长,930C时强度和韧性趋于平衡,而1000C在现代机械制造领域,热处理是被广泛应用的工艺技术,所有重要的零部件必须经过热处理才能达到所要求的力学性能和质量。由于热处理行业用电量约占机械制造业总用电量的20%源消耗巨大1.因此,对于如何有效降低热处理生时,强度和韧性均显著下降。