CN103409602A - 微脱碳高强度高耐磨缸套用合金钢管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以提高成品缸套用管的质量以及成材率和材料利用率的微脱碳高强度高耐磨缸套用合金钢管的制造方法，其步骤为：1)对管坯依次进行酸洗、珩磨、抛光和制头；2)对管坯依次进行磷化和皂化后，对管坯进行第一次拉拔，拉拔时，管坯壁厚的减薄量控制在1毫米之内;然后对管坯进行调质处理，接着对管坯依次进行酸洗、磷化和皂化，然后对管坯进行第二次拉拔，将管坯拉拔至所需尺寸即拉拔成型，拉拔时，管坯壁厚的减薄量控制在2～3毫米之间;3)对拉拔成型的管坯依次进行时效热处理、矫直和微抛光。本发明尤其适用于采用牌号为27SiMn合金钢管来制造缸套用管。

Description

微脱碳高强度高耐磨缸套用合金钢管的制造方法

技术领域

本发明涉及到合金钢管的制造工艺，尤其涉及到一种微脱碳高强度高耐磨缸套用合金钢管的制造方法。

背景技术

液压油缸的缸套(也称缸筒)的材质通常为优质碳素结构钢或者合金结构钢。根据金属材料特性，优质碳素结构钢采用去应力或正火热处理工艺即可满足缸套使用要求，而对于合金结构钢，当液压机械设备在极其恶劣环境下工作时，缸套的综合性能指标显得尤为重要，直接决定了液压机械设备失效模式的发生几率。因此，需要缸套具备耐高压、耐腐蚀、耐疲劳、耐磨、强度高等一系列苛刻的技术指标。

如图1所示，传统的缸套用合金钢管的制造方法，其步骤为：首先将管坯制头，然后对管坯进行酸洗、磷化和皂化，接着对管坯进行第一次拉拔，拉拔时，管坯壁厚的减薄量通常控制在1毫米之内；然后对管坯进行退火处理，接着对管坯进行酸洗、磷化和皂化，然后对管坯进行第二次拉拔，将管坯拉拔至所需尺寸即拉拔成型，拉拔时，管坯壁厚的减薄量通常控制在1毫米之内；最后对拉拔成型的管坯依次进行正火或调质处理、矫直、切割和倒角。由于常规的正火热处理工艺无法获取苛刻而优良的技术指标，无法满足缸套的使用要求。实践中，对拉拔成型的管坯往往采取调质(高温淬火+回火)热处理工艺。然而，调质处理属于高温热处理工艺，高温淬火时，由于受到因冷却介质急冷而产生的瞬间热胀冷缩以及钢管本身由于冷加工而残余的应力的影响，原本几何尺寸精准的钢管经过调质之后会产生严重变形，表面粗糙度下降，表面产生氧化皮和麻点，直接影响到金属材料的利用率。缸套用合金钢管经过调质后会产生变形这一弊端，一直以来是国际热处理界无法突破的技术瓶颈，只能做到适度地控制，无法从根本上消除和避免。因此，从宏观上来看，调质后的合金钢管在性能指标上颇具优势，能够满足缸套工作需求，但是，从金属材料利用率、缸套生产效率和能源消耗等方面来看，则是缸套生产企业前进发展的巨大阻碍，更是与国家产业发展方向和转型升级背道而驰。

此外，由于雏形管坯的内、外表面存在诸如麻点、凹坑、翘皮等先天性缺陷以及肉眼难以发现的细微瑕疵，很难从根源上保证管坯壁厚的同心度，传统的制造方法中，对其直接进行拉拔，对成品缸套用管的质量以及成材率和材料利用率造成不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以提高成品缸套用管的质量以及成材率和材料利用率的微脱碳高强度高耐磨缸套用合金钢管的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：微脱碳高强度高耐磨缸套用合金钢管的制造方法，其步骤为：

1)对管坯依次进行酸洗、珩磨、抛光和制头；

2)对管坯依次进行磷化和皂化后，对管坯进行第一次拉拔，拉拔时，管坯壁厚的减薄量控制在1毫米之内；然后对管坯进行调质处理，接着对管坯依次进行酸洗、磷化和皂化，然后，对管坯进行第二次拉拔，将管坯拉拔至所需尺寸即拉拔成型，拉拔时，管坯壁厚的减薄量控制在2～3毫米之间；

3)对拉拔成型的管坯依次进行时效热处理、矫直和微抛光。

所述的调质工序，其具体过程为：以10～15℃/min加热速度，使温度达到930～935℃，保温50～60min，使组织完全奥氏体化；然后，以190～200℃/s的速度急速水冷至320～325℃，并空冷至100～150℃；最后加热至500～510℃温度，保温230～240min。

所述的时效热处理工序采用了低温时效热处理工艺，其过程为：将拉拔成型的钢管加热至300～320℃，保温250～300min，以达到沉淀硬化目的。

所述的微抛光为机械微抛光。

所述的合金钢管，按质量百分比计，其成分中含有0.24-0.32％的碳，1.1-1.4％的硅，1.1-1.4％的锰，而且，磷的含量≤0.035％，硫的含量≤0.035％，铬的含量≤0.3％。

所述的合金钢管，按质量百分比计，其成分中镍的含量≤0.3％，铜的含量≤0.3％。

本发明的有益效果是：本发明利用了合金钢含有合金元素具备淬透性强的特性，经过上百次的反复论证和试验，将原来对成品进行调质热处理，调整为对拔制成品的上一道半成品，即在第一次拉拔之后进行调质，由于冷加工后钢管的精度取决于拔制模具和拔制后的热处理工艺等因素，此时的形变不会对成品缸套用管精度造成任何影响，并且，经上述调质热处理工艺后，钢管具备了强度高、硬度高、耐磨性好、塑性强、疲劳性能优良等优点，完全满足缸套在复杂恶劣环境下工作的技术要求；而在拉拔成型后，采取了成品低温时效热处理工艺，达到了沉淀硬化的目的。这样，不仅使钢管依然具备强度高、疲劳寿命长、硬度高和承受压力大等综合性能优势，并巧妙绕开成品高温调质热处理工艺所存在的缺陷，不仅使钢管依然具备强度高、硬度高和承受压力大等综合性能优势，而且具备了微脱碳而耐磨性好的特性，使得缸套能够适应恶劣复杂环境下工作。除此之外，由于在拉拔之前，对雏形管坯的内、外表面分别进行珩磨和抛光，清除了雏形管坯内、外表面上的诸如麻点、凹坑、翘皮等先天性缺陷，以及肉眼难以发现的细微瑕疵，不仅可以提高雏形管坯内外表面质量，更重要的是从根源上提高管坯壁厚同心度，以利于后续冷加工工艺顺利进行和提高成品缸套用管质量、成材率及材料利用率；达到了成品钢管几何尺寸精度高、内外表面光洁度优良等目的。另外，在对成型钢管进行抛光，使得钢管外表面呈现镜面态，完全满足缸套外表面使用要求，在制造缸套时，无需再经过外圆车削加工，钢管外表面直接作为缸套外表面使用。

附图说明

图1是背景技术中所述传统的缸套用合金钢管的制造方法的示意图。

图2是本发明所述缸套用合金钢管的制造方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案：

选取牌号为27SiMn的合金钢管，按质量百分比计，其成分中含有0.24-0.32％的碳，1.1-1.4％的硅，1.1-1.4％的锰，而且，磷的含量≤0.035％，硫的含量≤0.035％，铬的含量≤0.3％；最好，其成分中镍的含量≤0.3％，铜的含量≤0.3％；将该合金钢管作为管坯按照本发明所述的制造方法来制造微脱碳高强度高耐磨缸套，如图2所示，其具体步骤为：

1)对管坯依次进行酸洗、珩磨、抛光和制头；

2)对管坯依次进行磷化和皂化后，对管坯进行第一次拉拔，拉拔时，管坯壁厚的减薄量控制在1毫米之内；然后，对管坯进行调质处理，其过程为：以10～15℃/min加热速度，使温度达到930～935℃，保温50～60min，使组织完全奥氏体化；然后，以190～200℃/s的速度急速水冷至320～325℃，并空冷至100～150℃；最后加热至500～510℃温度，保温230～240min；经调质后的管坯依次进行酸洗、磷化和皂化，然后，对管坯进行第二次拉拔，将管坯拉拔至所需尺寸即拉拔成型，拉拔时，管坯壁厚的减薄量控制在2～3毫米之间；

3)对拉拔成型的管坯依次进行时效热处理、矫直和机械微抛光，所述的时效热处理工序采用了低温时效热处理工艺，其过程为：将拉拔成型的钢管加热至300～320℃，保温250～300min，以达到沉淀硬化目的；将得到的合金钢管进行切割和倒角后，得到微脱碳高强度高耐磨缸套，其力学性能如下：

抗拉强度(Rm)：＞860Mpa；屈服强度(ReH)：＞760Mpa；延伸率A5≥12％；收缩率Ψ≥40％；

其工艺性能如下：

冲击功KV2(J)20℃≥27；疲劳寿命≥200000次；硬度(HBW)达到240～280；常温下水压试验：耐受25～30MPa压力(持续压力)；

其金相组织为：带状F+P，F晶粒9级。

Claims (6)

1.微脱碳高强度高耐磨缸套用合金钢管的制造方法，其步骤为：

1)对管坯依次进行酸洗、珩磨、抛光和制头；

2)对管坯依次进行磷化和皂化后，对管坯进行第一次拉拔，拉拔时，管坯壁厚的减薄量控制在1毫米之内；然后对管坯进行调质处理，接着对管坯依次进行酸洗、磷化和皂化，然后，对管坯进行第二次拉拔，将管坯拉拔至所需尺寸即拉拔成型，拉拔时，管坯壁厚的减薄量控制在2～3毫米之间；

3)对拉拔成型的管坯依次进行时效热处理、矫直和微抛光。

2.如权利要求1所述的缸套用合金钢管的制造方法，其特征在于：所述的调质工序，其过程为：以10～15℃/min加热速度，使温度达到930～935℃，保温50～60min，使组织完全奥氏体化；然后，以190～200℃/s的速度急速水冷至320～325℃，并空冷至100～150℃；最后加热至500～510℃温度，保温230～240min。

3.如权利要求1所述的缸套用合金钢管的制造方法，其特征在于：所述的时效热处理工序采用了低温时效热处理工艺，其过程为：将拉拔成型的钢管加热至300～320℃，保温250～300min，以达到沉淀硬化目的。

4.如权利要求1所述的缸套用合金钢管的制造方法，其特征在于：所述的微抛光为机械微抛光。

5.如权利要求1、2或3所述的缸套用合金钢管的制造方法，其特征在于：所述的合金钢管，按质量百分比计，其成分中含有0.24-0.32％的碳，1.1-1.4％的硅，1.1-1.4％的锰，而且，磷的含量≤0.035％，硫的含量≤0.035％，铬的含量≤0.3％。

6.如权利要求5所述的缸套用合金钢管的制造方法，其特征在于：所述的合金钢管，按质量百分比计，其成分中镍的含量≤0.3％，铜的含量≤0.3％。

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