熱處理工藝設(shè)計(jì)?

一、16Mn無縫管熱處理概述?

熱處理的目的是改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以改變鋼的性能，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機(jī)械性能，延長機(jī)器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強(qiáng)化金屬材料，充分挖掘材料性能潛力，降低結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省和能源，而且能夠提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度延長機(jī)械零件的使用壽命。?

熱處理的三階段：加熱，保溫，冷卻。?

這三個(gè)階段決定了材料熱處理后的組織和性能。加熱是熱處理的第一道工序。不同的材料，其加熱工藝和加熱溫度都不同。加熱分為兩種，一種是在臨界點(diǎn)A1以下的加熱，此時(shí)不發(fā)生組織變化。另一種是在A1以上的加熱，目的是為了獲得均勻的奧氏體組織，這一過程稱為奧氏體化。?

保溫的目的是要保證工件燒透，防止脫碳、氧化等。保溫時(shí)間和介質(zhì)的選擇與工件的尺寸和材質(zhì)有直接的關(guān)系。一般工件越大，導(dǎo)熱性越差，保溫時(shí)間就越長。?

冷卻是熱處理的最終工序，也是熱處理最重要的工序。鋼在不同冷卻速度下可以轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌慕M織。?

16Mn無縫管無縫管是目前國內(nèi)建筑用主要鋼材之一，以熱軋狀態(tài)交貨。16Mn無縫管屬于低合金鋼板系列，在此系列中為最普通材質(zhì)或者牌號(hào)的鋼板。根據(jù)特殊要求，可以對(duì)鋼板進(jìn)行一些特殊的處理：熱處理和Z向性能。這里我們只討論熱處理。其熱處理一般為控扎，正火等等。?二、16Mn無縫管熱處理設(shè)計(jì)?

采用膨脹法并結(jié)合金相-硬度法，膨脹曲線在G?leeb-1500熱模擬機(jī)上測定。為使加熱溫度接近16Mn無縫管無縫管的開軋溫度保證微合金元素的充分溶解，根據(jù)已有文獻(xiàn)，試樣的奧氏體化溫度定為1000℃（在2min內(nèi)將試樣加熱至此溫度），保溫15min。分別以13種不同的冷卻速度（0.1～75℃/s）將試樣冷卻，獲取其膨脹曲線，再由膨脹曲線確定相變溫度。以噴水冷卻（冷卻速度約為400℃/s）測定其Ms點(diǎn)。用DTA方法（以2℃/min由500℃升溫到1000℃）確定其臨界點(diǎn)Ac1和Ac3，最后在POLYVAR-MET金相顯微鏡進(jìn)行組織觀察，并測得顯微硬度（HV2）。?

測定結(jié)果為Ac1=917℃，Ac3=770℃，Ms≈400℃。根據(jù)不同冷卻速度膨脹曲線上的拐點(diǎn)（切點(diǎn)或極值點(diǎn)），結(jié)合金相組織，確定的箱變溫度見表二。將表二中的相變點(diǎn)繪制到溫度-時(shí)間半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，用連線法將個(gè)物理意義相同的點(diǎn)連接起來同時(shí)在該坐標(biāo)上標(biāo)出Ac1,Ac3和Ms即可繪制出CCT圖（圖一），冷卻曲線?-?5?-? 旁的數(shù)字為冷卻速度，冷卻曲線下端的數(shù)字為以此冷卻速度冷卻后試樣的室溫維氏硬度值（HV2）16Mn無縫管一般是淬火+低溫回火熱處理，250℃以下回火時(shí)為回火馬氏體，450以上回火時(shí)為回火索氏體。已經(jīng)測出的16Mn無縫管無縫管過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT圖)有多個(gè).由于所用試樣的化學(xué)成分和奧氏體化工藝的差別,不同測試者可獲得不加熱到770+（20～30）℃,短時(shí)間保溫或者不保溫,油淬,然后250℃回火(+10-10),可以保證硬度在45-49之間,回火最好在淬后有余熱時(shí)馬上進(jìn)行,這樣可以最小程度減小變形.如果對(duì)疲勞性能有更高要求,可以在回火后再進(jìn)行噴丸處理,這樣光潔度也會(huì)好一點(diǎn)，出爐馬上就得進(jìn)油，不用水。?16Mn無縫管是結(jié)構(gòu)鋼低溫回火，770淬火150～250回火淬火+低溫回火,所得組織為回火馬氏體。其目的是獲得高的屈服強(qiáng)度，彈性極限和較高的韌性。淬火后低溫回火。可獲得比較優(yōu)良的綜合性能。?（1）16Mn無縫管無縫管的預(yù)熱處理? 根據(jù)不同板厚及不同環(huán)境溫度下16Mn無縫管無縫管的預(yù)熱溫度?以下?不低于－10℃不預(yù)熱,－10℃以下預(yù)熱100～150℃；??16～24?不低于－5℃不預(yù)熱,－5℃以下預(yù)熱100～150℃；??25～40?不低于0℃不預(yù)熱,0℃以下預(yù)熱100～150℃；??40以上?均預(yù)熱100～150℃。? 給定試樣16Mn無縫管無縫管預(yù)先熱處理工藝示意圖16Mn無縫管

鋼的退火? 將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋匾欢〞r(shí)間，隨后緩慢冷卻，從而獲得接近平衡狀態(tài)的組織與性能的金屬熱處理工藝。? 16Mn無縫管屬于低合金結(jié)構(gòu)鋼，為低碳鋼，若采用通常的完全退火，則其硬度太低，切削性能不好。為改善切削性能，可采用高溫退火，即在比通常完全退火更高的溫度下加熱，獲得

4?~6級(jí)的粗晶粒，以提高切削性能。? 16Mn無縫管無縫管屬于亞共析鋼，合金元素含量較低，具有良好的韌性，強(qiáng)度和抗冷熱疲勞性能與一定的耐磨性。溫度選擇為Ac3+（20~30）℃。一般先把鋼管加熱到?870-880?度?再爐冷至?500?度?然后爐外空冷。? ? 圖4??16Mn無縫管退火后的顯微組織? （3）16Mn無縫管無縫管的正火? 正火是將鋼加熱到Ac3或Accm以上30~50℃——保溫——出爐空冷。低碳鋼正火的目的之一是提高切削性能。但是對(duì)16Mn無縫管這樣碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.20

的鋼，即使按通常正火溫度正火后，自由鐵素體量仍過多，硬度過低，切削性能仍較差。為了提高硬度，應(yīng)提高加熱溫度（可比Ac3高

100℃，以增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，而且應(yīng)該增大冷卻速度，以獲得較細(xì)的珠光體和分散度較大的鐵素體。16Mn無縫管無縫管一般正火熱處理,加熱到560℃，保溫2小時(shí)，再加熱到850℃，保溫3小時(shí)，爐冷。