45#冷拔無縫鋼管的熱處理技術(shù)

      45號(hào)冷拔無縫鋼管為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導(dǎo)柱等,但須熱處理 。 熱處理溫度：正火850，淬火840，回火600。 
        45號(hào)冷拔無縫鋼管淬火后沒有回火之前，硬度大于HRC55（ 可達(dá)HRC62）為合格。實(shí)際應(yīng)用的 硬度為HRC55（高頻淬火HRC58）。 45號(hào)鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。 
        調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度。 
       冷拔無縫鋼管 滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì)+表面淬火高。其表面含碳量0.8－－1.2%，芯部一般在0.1－－0.25%（特殊情況下采用0.35%）。經(jīng)熱處理后，表面可以獲得很高的硬度（HRC58－－62），芯部硬度低，耐沖擊。 
        如果用45號(hào)鋼滲碳，淬火后芯部會(huì)出現(xiàn)硬脆的馬氏體，失去滲碳處理的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在采用滲碳工藝的材料，含碳量都不高，到0.30%芯部強(qiáng)度已經(jīng)可以達(dá)到很高，應(yīng)用上不多見。0.35%從來沒見過實(shí)例，只在教科書里有介紹。可以采用調(diào)質(zhì)+高頻表面淬火的工藝，耐磨性較滲碳略差。 
        GB/T8162-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的45號(hào)鋼冷拔無縫鋼管熱處理制度為850℃正火、840℃淬火、600℃回火，達(dá)到的性能為屈服強(qiáng)度≥355MPa。GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定45鋼抗拉強(qiáng)度為600MPa，屈服強(qiáng)度為355MPa，伸長(zhǎng)率為16%，斷面收縮率為40%，沖擊功為39J

影響無縫鋼管材料疲勞強(qiáng)度的八大因素

    山東源利通無縫鋼管材料的疲勞強(qiáng)度對(duì)各種外在因素和內(nèi)在因素都極為敏感。外在因素包括零件的形狀和尺寸、表面光潔度及使用條件等，內(nèi)在因素包括材料本身的成分，組織狀態(tài)、純凈度和殘余應(yīng)力等。這些因素的細(xì)變化，均會(huì)造成材料疲勞性能的波動(dòng)甚至大幅度變化。 
   各種因素對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響是疲勞研究的重要方面，這種研究將為零件合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及正確選擇無縫鋼管材料和合理制訂各種冷熱加工工藝提供依據(jù)，以保證零件具有高的疲勞性能。 
1.應(yīng)力集中的影響
常規(guī)所講的疲勞強(qiáng)度，都是用精心加工的光滑試樣測(cè)得的，然而，實(shí)際機(jī)械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口，如臺(tái)階、鍵槽、螺紋和油孔等。這些缺口的存在造成應(yīng)力集中，使缺口根部的 實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)大于零件所承受的名義應(yīng)力，零件的疲勞破壞往往從這里開始。
理論應(yīng)力集中系數(shù)Kt ：在理想的彈性條件下，由彈性理論求得的，缺口根部的 實(shí)際應(yīng)力與名義應(yīng)力的比值。
有效應(yīng)力集中系數(shù)（或疲勞應(yīng)力集中系數(shù)）Kf：光滑試樣的疲勞極限σ-1與缺口試樣疲勞極限σ-1n的比值。
有效應(yīng)力集中系數(shù)不僅受構(gòu)件尺寸和形狀的影響，而且受材料的物理性質(zhì)、加工、熱處理等多種因素的影響。
有效應(yīng)力集中系數(shù)隨著缺口尖銳程度的增加而增加，但通常小于理論應(yīng)力集中系數(shù)。
疲勞缺口敏感度系數(shù)q：疲勞缺口敏感度系數(shù)表示材料對(duì)疲勞缺口的敏感程度，由下式計(jì)算。
q的數(shù)據(jù)范圍是0-1，q值越小，表征無縫鋼管材料對(duì)缺口越不敏感。試驗(yàn)表明，q并非純粹是材料常數(shù)，它仍然和缺口尺寸有關(guān)，只有當(dāng)缺口半徑大于一定值后，q值才基本與缺口無關(guān)，而且對(duì)于不同材料或處理狀態(tài)，此半徑值也不同。
2.尺寸因素的影響
由于材料本身組織的不均勻性以及內(nèi)部缺陷的存在，尺寸增加造成材料破壞概率的增加，從而降低材料的疲勞極限。尺寸效應(yīng)的存在，是把試驗(yàn)室小試樣測(cè)得的疲勞數(shù)據(jù)運(yùn)用于尺寸實(shí)際零件中的一個(gè)重要問題，由于不可能把實(shí)際尺寸的零件上存在的應(yīng)力集中、應(yīng)力梯度等完全相似地在小試樣上再現(xiàn)出來，從而造成試驗(yàn)室結(jié)果與某些具體零件疲勞破壞之間的互相脫節(jié)。
3.表面加工狀態(tài)的影響
機(jī)加工的表面總存在著高低不平的加工痕跡，這些痕跡就相當(dāng)于小缺口，在材料表面造成應(yīng)力集中，從而降低材料的疲勞強(qiáng)度。試驗(yàn)表明，對(duì)于鋼和鋁合金，粗糙的加工（粗車）與縱向精拋光相比，疲勞極限要降低10%－20%甚至更多。材料的強(qiáng)度越高，則對(duì)表面光潔度越敏感。
4.加載經(jīng)歷的影響
實(shí)際上沒有任何零件是在 恒定的應(yīng)力幅條件下工作，材料實(shí)際工作中的超載和次載都會(huì)對(duì)材料的疲勞極限產(chǎn)生影響，試驗(yàn)表明，材料普遍存在著超載損傷和次載鍛煉現(xiàn)象。
所謂超載損傷是指材料在高于疲勞極限的載荷下運(yùn)行達(dá)到一定周次后，將造成材料疲勞極限的下降。超載越高，造成損傷所需的周次越短，如圖1所示。

    事實(shí)上，在一定條件下，少量次數(shù)的超載不僅不會(huì)對(duì)材料造成損傷，由于形變強(qiáng)化、裂紋 鈍化以及殘余壓應(yīng)力的作用，還會(huì)對(duì)材料造成強(qiáng)化，從而提高材料的疲勞極限。因此，應(yīng)對(duì)超載損傷的概念進(jìn)行一些補(bǔ)充和修正。所謂次載鍛煉是指材料在低于疲勞極限但高于某一限值的應(yīng)力水平下運(yùn)行一定周次后，造成材料疲勞極限升高的現(xiàn)象。次載鍛煉的效果和材料本身的性能有關(guān)，塑性好的材料，一般來說鍛煉周期要長(zhǎng)些，鍛煉應(yīng)力要高些方能見效。
5.化學(xué)成分的影響
材料的疲勞強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度在一定條件下存在著較密切的關(guān)系，因此，在一定條件下凡能提高抗拉強(qiáng)度的合金元素，均可提高材料的疲勞強(qiáng)度。比較而言，碳是影響材料強(qiáng)度的主要因素。而一些在鋼中形成夾雜物的雜質(zhì)元素則對(duì)疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。
熱處理和顯組織的影響不同的熱處理狀態(tài)會(huì)得到不同的顯組織，因此，熱處理對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響，實(shí)質(zhì)上就是顯組織的影響。同一成份的材料，由于熱處理不同，雖然可以得到相同的靜強(qiáng)度，但由于組織的不同，疲勞強(qiáng)度可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。
    在相同的強(qiáng)度水平時(shí)，片狀珠光體的疲勞強(qiáng)度明顯要低于粒狀珠光體。同是粒狀珠光體，其滲碳體顆粒越細(xì)小，則疲勞強(qiáng)度越高。
顯組織對(duì)材料疲勞性能的影響，除了和各種組織本身的機(jī)械性能特性有關(guān)外，還和晶粒度以及復(fù)合組織中組織的分布特征有關(guān)。細(xì)化晶?？商岣卟牧系钠趶?qiáng)度。
6.夾雜物的影響
夾雜物本身或由它而產(chǎn)生的孔洞相當(dāng)于小缺口，在交變載荷作用下將產(chǎn)生應(yīng)力集中和應(yīng)變集中，成為疲勞斷裂的裂紋源，對(duì)材料的疲勞性能造成不良影響。夾雜物對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響不僅取決于夾雜物的種類、性質(zhì)、形狀、大小、數(shù)量和分布，而且還取決于材料的強(qiáng)度水平以及外加應(yīng)力水平及狀態(tài)等因素。
不同類型的夾雜物其機(jī)械和物理性能不同，和母材性能之間的差異不同，對(duì)疲勞性能的影響也不同。一般說來，易變形的塑性?shī)A雜物（如硫化物）對(duì)鋼的疲勞性能影響較小，而脆性?shī)A雜物（如氧化物、硅酸鹽等）則有較大的危害。
   比基體膨脹系數(shù)大的夾雜物（如硫化物）因在基體中產(chǎn)生壓應(yīng)力而影響小，而比基體膨脹系數(shù)小的夾雜物（如氧化鋁等）因在基體中產(chǎn)生拉應(yīng)力而影響大。
   夾雜物與母材結(jié)合的緊密程度也會(huì)影響疲勞強(qiáng)度。硫化物易于變形，和母材結(jié)合緊密，而氧化物易于脫離母材，造成應(yīng)力集中。由此可知，從夾雜物的類型來說，硫化物的影響較小，而氧化物、氮化物和硅酸鹽等則是危害較大的。
   不同加載條件下，夾雜物對(duì)材料疲勞性能的影響也不同，在高載條件下，無論有沒有夾雜物的存在，外加載荷均足以使材料產(chǎn)生塑性流變，夾雜物的影響較小，而在材料的疲勞極限應(yīng)力范圍，夾雜物的存在造成局部應(yīng)變集中成為塑性變形的控制因素，從而強(qiáng)烈地影響材料的疲勞強(qiáng)度。也就是說，夾雜物的存在主要是影響材料的疲勞極限，對(duì)高應(yīng)力條件下的疲勞強(qiáng)度影響不明顯。
材料的純凈度是由熔煉工藝過程決定的，因此，采用凈化冶煉方法（如真空熔煉、真空除氣和電渣重熔等）均可有效降低鋼中的雜質(zhì)含量，改善材料的疲勞性能。
7.表面性能變化及殘余應(yīng)力的影響
表面狀態(tài)的影響除前已提及的表面光潔度外，還包括表層機(jī)械性能的變化及殘余應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。表層機(jī)械性能的變化可以是表層化學(xué)成分和組織不同所引起，也可以是表層因形變強(qiáng)化而引起。
滲碳、氮化和碳氮共滲等表面熱處理除了可以增加零件的耐磨性之外，還是提高零件疲勞強(qiáng)度，特別是提高耐腐蝕疲勞和咬蝕的一種有效手段。
表面化學(xué)熱處理對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響主要取決于加載方式、滲層中的碳氮濃度、表面硬度及梯度、表面硬度與心部硬度之比、層深以及表面處理所形成的殘余壓應(yīng)力的大小和分布等因素。大量試驗(yàn)表明，只要是先加工缺口后經(jīng)化學(xué)熱處理，則一般說來缺口越尖銳，疲勞強(qiáng)度的提高也越多。
不同的加載方式下，表面處理對(duì)疲勞性能的影響也不同。軸向加載時(shí)，由于不存在應(yīng)力沿層深分布不均的現(xiàn)象，表層和層下的應(yīng)力相同。在這種情況下，表面處理只能改善表面層的疲勞性能，由于心部材料未得到強(qiáng)化，因而疲勞強(qiáng)度的提高有限。在彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下，應(yīng)力的分布集中于表層，表面處理形成的殘余應(yīng)力和這種外加應(yīng)力疊加，使表面實(shí)際承受的應(yīng)力降低，同時(shí)，由于表層材料的強(qiáng)化，因而能有效地提高彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下的疲勞強(qiáng)度。
    和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學(xué)熱處理相反，如果零件在熱處理過程中脫碳，使表層的強(qiáng)度降低，則會(huì)使源利通無縫鋼管材料的疲勞強(qiáng)度大幅度降低。同樣，表面鍍層（如鍍Cr、Ni等）由于鍍層中的裂紋造成的缺口效應(yīng)、鍍層在基體無縫鋼管中引起的殘余拉應(yīng)力以及電鍍過程中氫氣的浸入導(dǎo)到氫脆等原因，使疲勞強(qiáng)度降低。
    采用感應(yīng)淬火、表面火焰淬火以及低淬透性鋼的薄殼淬火，均可獲得一定深度的表面硬度化層，并在表層形成有利的殘余壓應(yīng)力，因而也是提高零件疲勞強(qiáng)度的有效方法。
   表面滾壓和噴丸等處理，由于能在試樣表面形成一定深度的形變硬化層，同時(shí)使表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，因而也是提高疲勞強(qiáng)度的有效途徑

橢圓形冷拔無縫鋼管的用途與使用價(jià)值觀

     冷拔無縫鋼管按照無縫鋼管截面形狀的不同，分為三種：矩形冷拔無縫鋼管、圓形冷拔無縫鋼管及橢圓形冷拔無縫鋼管。國(guó)內(nèi)目前大多使用的是矩形無縫鋼管及圓形無縫鋼管。相較于前兩種無縫鋼管，橢圓形無縫鋼管有漏風(fēng)率低，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，剛性好，占用空間高度小等優(yōu)點(diǎn)，橢圓形無縫鋼管的使用也逐漸增加。橢圓形無縫鋼管的制作，是經(jīng)過橢圓無縫鋼管機(jī)一次性擴(kuò)張成型至客戶所需的橢圓無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，具有成型好，效率高，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是通無縫鋼管道生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備。螺旋無縫鋼管換成橢圓無縫鋼管前工序之用· 原理是：先將圓無縫鋼管逐步壓成橢圓形，然后進(jìn)入橢圓無縫鋼管機(jī)，擴(kuò)張成型。橢圓無縫鋼管成型能滿足大多數(shù)冷拔無縫鋼管加工生產(chǎn)的要求，加工長(zhǎng)度為3米，橢圓冷拔無縫鋼管除外形美觀優(yōu)點(diǎn)外、強(qiáng)度更高氣密性更好且大大降低無縫鋼管安裝空間（高度）擴(kuò)展了橢圓無縫鋼管應(yīng)用范圍，代替目前矩形無縫鋼管理想的產(chǎn)品。橢圓無縫鋼管自投放市場(chǎng)以來，因其本身具有卓越性能及低廉的成本，在通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用不斷得到推廣，目前大部分產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于造船、通風(fēng)、凈化、紡織、會(huì)展、隧道等通風(fēng)除塵領(lǐng)域。
橢圓冷拔無縫鋼管的優(yōu)點(diǎn)：
1. 全自動(dòng)機(jī)械化工廠生產(chǎn)，產(chǎn)品潔凈無灰塵。
2. 鎖縫嚴(yán)密，冷拔無縫鋼管內(nèi)鎖縫隙平滑且無泄漏；鎖縫具有加強(qiáng)的作用。
3. 斷面濕周小，冷拔無縫鋼管漏風(fēng)率極低，僅0.02% ，安裝輔材造價(jià)降低30%。
4. 有較長(zhǎng)的連續(xù)長(zhǎng)度（一般管長(zhǎng)為 3M ），無縫鋼管尺寸一致性好，安裝簡(jiǎn)便。
5. 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、剛性好、避免二次噪聲產(chǎn)生。優(yōu)于矩形無縫鋼管，使系統(tǒng)通風(fēng)質(zhì)量大大提高。
6. 占用空間高度小，適應(yīng)層高不足的建筑空間的通風(fēng)無縫鋼管。不僅經(jīng)濟(jì)，而且節(jié)約空間 。
7、其強(qiáng)度、氣密度更優(yōu)于一般圓管、管壁內(nèi)側(cè)接縫平滑，大幅度提高無縫鋼管剛性，明顯降低顫震噪音。
8、采用高速飛式切割機(jī)、無毛邊、無須二次加工、施工，管徑精密度高。
9.螺旋無縫鋼管經(jīng)濟(jì)，可節(jié)省材料。重量輕，施工方便。施工時(shí)吊裝效率比矩形無縫鋼管提高一倍。
10.管端200mm以下采用CRIMPER(浪紋式)接頭，免用法蘭，結(jié)合迅速，氣密度高。
11、同等條件下滿狀輔材（吊架等）結(jié)果簡(jiǎn)單，數(shù)量少，安裝輔材造價(jià)降低30%。
12、機(jī)械成型無縫鋼管的制作使優(yōu)質(zhì)鍍鋅板不受傷害，鍍鋅層不被破壞，延長(zhǎng)了使用壽命。
13、規(guī)格統(tǒng)一，尺寸標(biāo)準(zhǔn)，保證了管道內(nèi)壁平整，光滑，因而便于潔凈，使物料輸送流暢。
14、自成型法蘭能使管道材質(zhì)統(tǒng)一，不再使用角鋼法蘭，減輕管道重量達(dá)20%以上。
15、建筑物的承荷能力可大大減小，從而減少了建筑物的總體造價(jià)。
橢圓冷拔無縫鋼管的用途：
(1)通風(fēng)系統(tǒng)：送新風(fēng)和排氣，將有害氣體排出室外，把室外新鮮空氣送至室內(nèi)。一般而言，通風(fēng)系統(tǒng)的流量都很大，因此要求使用阻力較小的空氣輸送冷拔無縫鋼管，以節(jié)省造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用——橢圓無縫鋼管就適用。一般情況下使用鍍鋅鐵管，有腐蝕性及特別潮濕的場(chǎng)所使用不銹無縫鋼管。(2)空調(diào)系統(tǒng)：橢圓無縫鋼管可內(nèi)貼保溫材料，外表美觀。  (3)排油煙系統(tǒng)：飯店、酒樓、賓館的廚房均有大量油煙產(chǎn)生，需要排出，采用橢圓無縫鋼管是合適的，強(qiáng)度好，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。(4)除塵系統(tǒng)：除塵裝置的收集和輸送，可使用橢圓無縫鋼管。(5)散裝物料輸送：氣力輸送系統(tǒng)種，一些較細(xì)些松散的物料顆粒，可使用橢圓無縫鋼管輸送，造價(jià)低、效果好。（6）使用范圍跨足以下領(lǐng)域:1. 半導(dǎo)體集成 2. 光電廠 3.生物科技. 4制藥 5.食品. 6醫(yī)療. 7發(fā)電廠. 8 實(shí)驗(yàn)室暨研究單位等