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中碳微合金非调质钢精密小口径无缝钢管的主要缺点

中碳微合金非调质钢精密小口径无缝钢管的应用结构通常是铁素体-珠光体,其发展始于20世纪70年代。这类精密小口径无缝钢管通常是在中碳锰钢中单一或复合加入微合金化元素钒、铌、钛等而产生的。钒、铌、钛等均是强碳化物产生元素,在钢的加温流程中,还有一些固溶入奥氏体,在以后的冷却流程中,即在奧氏体-铁素体相界面或铁素体晶内析出弥散分布的碳化物质点,产生显著的沉淀强化效应。

加温时未溶的碳化物对奥氏体晶界钉扎,阻止其粗化,细晶强化功效十分明显。为了使沉淀强化效应更加强烈,在一些小口径精密钢管中加入了少量的氮,以产生弥散度更大的碳氮化合物。由于微合金化元素的沉淀强化和细晶强化功效,辅之以锰的间溶强化功效,中碳微合金非调质钢精密小口径无缝钢管的強度已贴近或超出通常的调质钢精密小口径无缝钢管。

中碳微合金非调质钢精密小口径无缝钢管的关键缺陷是撞击韧性较低,现阶段选用的改善措施是降碳升锰——降碳可明显提高精密小口径无缝钢管的韧性,因降碳引起的強度损失由增加的锰量得以补偿。由于锰减少奥氏体转变溫度,具有细化铁素体和珠光体团的功效,又能减薄珠光体中碳化物片的厚度,因此在升锰降碳的同时,不会对韧性带来损害。

另外需要注意的是,对调质钢精密小口径无缝钢管的热处理回火溫度选择应根据机器零部件运行前提和失效分析来确定。对在小动能数次撞击前提下运行的零部件,即高周疲劳时,应尽可能减少热处理回火溫度,以激发小口径精密管的強度潜质;唯有针对大动能撞击前提下的零部件,即低周疲劳时,才适于选用较高的热处理回火溫度,以确保有足够的塑性和韧性。例如,某煤机厂M211型一吨模锻锤锤杆(外径120mmx2000mm),原选用40Cr精密钢管油淬和650℃热处理回火,硬度为227〜238HB,αk=130J·cm-2,应用中常常折断,寿命仅20d左右。

后来,将热处理回火溫度减少到450〜500℃,硬度提高到38~45HRC,αk=40J•cm-2,却可使寿命提高到1年左右。因此,对调质钢精密小口径无缝钢管热处理回火溫度应根据零部件的失效分析而有针对性地区別对待。

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