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冷拔无缝钢管的力学性能及抗拉强度

2018-08-31   来源:   点击数:170次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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   中国无缝管网据新闻报道:钛合金作为一种先进的轻量化结构材料,具有优异的综合性能,其密度小、比强度高、疲劳强度和抗裂纹扩展能力好,抗蚀性能优异,焊接性能良好等,因此在航空、航天、汽车、造船、能源等行业具有日益广阔的应用前景。TC4钛合金是目前应用最广泛的钛合金之一。目前,市场上TC4钛合金轧制产品主要是以温轧为主,即在轧管机上安装感应加热装置,一般温度控制在再结晶温度以下100℃左右,因而造成加工设备复杂、工艺复杂、生产成本高。采用传统的热挤压方式生产中、高强度钛合金厚壁管,性能难以达到使用要求。如能解决冷轧成型过程中的一些关键技术问题,采用直接冷轧成型工艺生产高强度钛合金管材,不仅大大降低生产成本,同时可满足对钛合金高性能应用场合的要求。为提高TC4合金的塑性变形能力,冷轧前需对TC4合金进行热处理,热处理可改变合金的组织形态,使其具有良好的伸长率,从而提高其塑性变形能力。本文将对TC4管材冷轧前的热处理工艺进行探索。通过研究材料经不同温度热处理后的显微组织和力学性能的变化,制定管材冷轧前最佳的热处理方案。
  
  实验所用原材料为Φ48mm×5mm的TC4管坯。因为TC4合金高温下易氧化,且钛合金在高温下极易吸氢造成氢脆。本实验在WZS-6000型真空热处理炉中进行真空退火处理,退火温度分别为800、860和920℃,保温时间均为1h,冷却方法为炉冷至500℃空冷至室温。对原始材料和退火后的管材进行显微组织观察和性能测试。
  
  中国无缝管网据新闻报道:随加热温度的升高,TC4管材的硬度呈先降低后上升的趋势,在860℃达到最低。TC4管材的强度随加热温度的升高呈波动变化,在920℃达到最低点。TC4管材的伸长率随加热温度的升高先升高后降低,在860℃达到最高。
  
  试样在拉伸过程中,在拉断时所承受的最大力(Fb),两种工艺流程概述
  
  热轧(挤压无缝钢管):圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径(或减径)→冷却→坯管→矫直→水压试验(或探伤)→标记→入库。
  
  冷拔(轧)无缝钢管:圆圆管坯→加热→穿孔→打头→退火→酸洗→涂油(镀铜)→多道次冷拔(冷轧)→坯管→热处理→矫直→水压试验(探伤)→标记→入库。除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为: 长沙钢管
  
  式中:Fb--试样拉断时所承受的最大力,N(牛顿); So--试样原始横截面积,mm2。
  
  ②冷拔无缝钢管屈服点(σs)
  
  具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点。若力发生下降时,则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2(MPa)。
  
  上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的最大应力; 下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的最小应力。
  
    屈服點的計算公式為:
  
  式中:S0--试样原始横截面积,mm2; S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积,mm2。
  
  式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恆定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm2。
  
  ③冷拔无缝鋼管斷後伸長率(σ)
  
  中国无缝管网据新闻报道:在拉伸試驗中,試樣拉斷後其標距所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為:
  
  式中:L1--試樣拉斷後的標距長度,mm; L0--試樣原始標距長度,mm。
  
  ④冷拔鋼管斷面收縮率(ψ)
  
  在拉伸試驗中,試樣拉斷後其縮徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。計算公式如下:
  
  ⑤冷拔无缝钢管硬度指标   金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种
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