专利名称：用热轧卷板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法
技术领域：
本发明属于冶金制造机械结构件热处理技术领域，特别涉及一种用热轧巻板制造高 强韧性吊臂钢管的制造方法。
背景技术：
高强度高韧性汽车吊吊臂用异型钢管(以下简称吊臂钢管)，通常是采用高强度高 韧性钢板，经过折弯成形后，再焊接成吊臂钢管。由于吊臂长，吊臂在不工作的时候， 所有各节吊臂都要收縮到最下面一节里，因此需要钢板的平直度《3%。以下，即便平直 度《3%。的钢板，经过折弯和焊接成汽车吊臂后，其平直度也很难满足制造需要。吊臂 焊接的焊接材料与母材之间成分差异很大，而且焊丝价格昂贵，焊接后的性能均匀性差， 焊缝、熔合线、热影响区部位冲击韧性比母材低很多，焊接时产生的内应力对吊臂的寿 命和安全性不利，焊接的焊缝影响吊臂的美观。传统的吊臂制作工艺繁杂，制造效率低， 制造成本高，吊臂整体性能一致性差，吊臂的形状精度差，吊臂平直度差。
吊臂钢管的机械性能、与钢种的化学成分组成有关、与焊丝的材质、焊接质量有关、 与制作吊臂异型钢管的钢质纯净度有关、钢板性能有关。若想得到高强度高韧性、性能 均匀、外形尺寸精确和具有良好平直度的吊臂钢管，需要研究出一套与传统工艺不同的 热处理工艺的发明来实现。
发明内容
为了解决传统工艺方法制造高强度高靭性汽车吊臂存在的不足，本发明的目是提供 一种用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管。
本发明的再一个目的是提供一种用热轧巻板制造高强韧性吊臂用钢管的制造方法， 它是采用感应加热对吊臂钢管进行热处理的工艺，不需要焊丝焊接、焊接处材质成分与 母材一致、热处理后吊臂钢管整体组织和性能均匀一致，并具有高强度高韧性、良好平 直度、内应力小的特点。本发明的制造方法制造效率高，制造成本低。 本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
本发明的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法，包括冶炼工艺过程、炉 外精炼、制成连铸板坯、釆用热连轧机组或炉巻轧机轧制成的热轧巻板，其特征在于首 先将热轧巻板用ERW焊管机组轧制成ERW焊管，然后把ERW焊管在异型管轧制机组孔型内
轧制成吊臂钢管精确尺寸和形状的管坯，然后对制成吊臂钢管整体进行感应加热、淬火、 回火热处理，所述的吊臂钢管各化学元素质量百分比为C: 0. 10-0. 20%、Si:0.10-0. 45%、 Mn: 0.70-1.45%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0,20-0.65%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-0.070%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S〈0. 010%、 N〈0. 0080%,其余为铁，其具体热处理步骤如下
1) 将上述吊臂钢管，送入感应加热设备进行感应加热，加热时间为60-140s内，加 热到910-96(TC奥氏体化；
2) 加热好的吊臂钢管进入水冷或汽雾冷却淬火机组淬火，淬火冷却速度为》5'C/s， 淬火后得到淬火马氏体组织；
3)对淬火后的吊臂钢管管坯进行回火，回火采用感应加热设备进行感应加热，其 加热温度为220-42(TC， 回火时间80-180s，得到回火马氏体组织；
4)最后进行矫直、探伤、表面检查、取样检验，最终得到性能优异的用巻板制造 吊臂钢管。
本发明所述的用巻板制造吊臂钢管制造方法过程可以是在线进行，也可以是离线进 行，离线进行的热处理所采用设备和热处理工艺参数与在线热处理完全相同。
按照本发明，当生产吊臂钢管的机械性能为Reh》900MPa、 Rm》950-1100MPa、 A% 》14%、 Akv -40°C》47J时，所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0.10-0.18%、 Si: 0.10—0.45%、 Mn: 0.80-1.45%、 Ni: 0.02-0.60%、 Cr: 0.15-0.55%、 Mo: 0. 20-0. 55%、 Cu: 0-0. 30%、 Nb: 0. 010-0. 060%、 V: 0. 020-0. 055%、 Ti: 0. 002-0. 030%、 Al: 0. 010-0. 065%、B: 0. 0005-0. 0040%、Zr: 0-0. 0005%、P〈0. 020%、S〈0. 010%、N<0. 0080%, 其余为铁。
当生产吊臂钢管的机械性能为Reh》960MPa、 Rm》980-1150MPa、 A%》14%、 Akv -40°C ^47J时，所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0.12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0.80-1.45%、 Ni: 0.02-0.65%、 Cr: 0.15-0.60%、 Mo: 0.25-0.60%、 Cu: Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.025-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N〈0, 0080%, 其余为铁。
当生产吊臂钢管的机械性能为Reh》1030MPa、 Rm》1200-1480MPa、 A%>12%、 Akv -40°C》47J时，所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0.15%、 Si: 0.20%、 Mn: 1.45%、 Ni: 0,16%、 Cr: 0.18%、 Mo: 0.16%、 Cu: 0.25%、 Nb: 0.010%、 V: 0.005%、 Ti: 0.019%、 Al: 0.034%、 B: 0.0013%、 P: 0.012%、 S: 0.003%、 N: 0.0042%，其余为 铁。
当生产吊臂钢管的机械性能为Reh》1100MPa、 Rm》1270-1500MPa、 A%>12%、 Akv -40°C ^47J时，所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0.12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0.70-1.35%、 Ni: 0.02-0.75%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0.30-0.65%、 Cu:0-0. 30%%、Nb: 0. 010-0. 050%、V:0. 035-0. 065%、Ti: 0. 002-0. 030%、A1:0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%,其余为铁。
当生产吊臂钢管的机械性能为Reh^l300MPa、 Rm》1400-1680MPa、 A%》10%、 Akv -40°C ^47J时，所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0.12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0.70-1.35%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0,35-0.65%、Cu: O-O. 30%、Nb: 0. 010-0. 050%、V: 0. 030-0. 070%、Ti: 0. 002-0. 030%、Al: 0. 010-0.065%、 B: 0. 0005-0. 0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S〈0. 010%、 N〈0. 0080%,其余为铁。 本发明的冶金化学成分设计思想如下
吊臂钢管钢在成分设计上对C、 Mn、 Si、 Nb、 V、 Ti、 Ni、 Cr、 Mo、 Cu、 B、 Al等合金 元素的最佳组合进行了大量的研究，从而在较宽广的冷却速度范围内能够得到淬火马氏体， 通过合理的淬火得到淬火马氏体组织，经过合理的回火温度回火，得到回火马氏体组织， 屈服强度可达900-1300MPa、抗拉强度达到950-1680MPa、 Akv -40°C》47J的高强度高韧性 吊臂钢管。
本发明各元素成分设计范围和组合理由说明 0. 10%《C《0. 20%
碳是较强的固熔强化元素，能显著提高钢板强度，但C含量过高会使韧性和塑性明显 恶化，钢板的焊接性能变为困难，合金元素在奥氏体中固熔量减少。因此在设计钢成分 时尽可能降低碳的含量，以保证钢板具有良好的焊接性能、和低温冲击韧性和焊接性能。 因此C含量应在0.10-0. 20%。
0. 70%《Mn《l. 45%
Mn是弱碳化物形成元素，它在冶炼中的具有脱氧和消除硫的影响，可以降低奥氏体 转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益。同时还能固溶强化铁素体和增 加钢的淬透性。但含Mn量超过1. 5%左右时，则会有孪晶马氏体出现，使钢的延展性变坏。 因此在成分设计时Mn含量一般在0.80%-1.50%之间，最佳含量是控制范围是0.80 — 1. 40%。
0. 10%《Si《0. 45%
Si具有脱氧作用和固溶强化作用，能极大延缓碳化物的形成，增加奥氏体稳定性。 但Si含量过高的钢种易出现夹杂物，Si含量过高对大线能量热输入时焊接区域局部脆性 有危害性。因此控制硅含量在O. 15-0. 45%。
P《0. 020%
P是钢中的有害元素。P在晶界偏析，会恶化韧性，P含量高低直接影响到钢板的塑 性和韧性。应尽量减少其含量，应保证P含量《0.020X以下。 S《0. 005%
S是钢中的有害元素。MnS的存在会降低钢的塑性和强韧性，降低钢的延伸率。MnS 有一定塑性，随轧制方向拉长延伸，加大了钢的各向异性,这对钢的横向性能非常不利。S 与Fe形成的FeS，使钢在热轧和焊接中产生热脆裂纹。应保证S含量《0. 005%以下。
0. 15%《Cr《0. 65%
添加Cr可以降低钢种的相变点，细化组织，有效地提高强度，还可以提高钢种抗 氧化性及高温耐腐蚀性能等，但是Cr添加过的多，析出的组织粗大，导致钢的脆化。 Cr的量最高不超过0. 65%为好，最佳含量在0. 60%左右。
0. 010%《Nb《0. 060%添加能显著细化晶粒和具有中度析出强化作用。Nb细化晶粒的强烈效果与在轧制时 碳氮化铌能效地提高奥氏体的再结晶温度。Nb的另一个重要作用是，在低碳钢中降低相 变变温度，使淬火时促进马氏体的形成。Nb的加入量与钢种的C含量有关，C含量在 0. 13-0.20%时，Nb的最大加入量为0. 050%，当Ti一Nb—Mo共存时会呈现良好的韧性。 因此添加Nb含量《0. 060% 。
0. 002%《Ti《0. 030%
Ti具有有效的固氮作用，在钢水中加入B元素之前，必须要加入Ti元素。Ti能够 以钛的氮化物形式固定游离氮原子，所以它可以阻止游离氮与B的形成了 BN在晶界析 出，防止钢的冲击韧性恶化。Ti同时能提高基体金属和焊接热影响区的低温韧性，Ti 对焊接热影响区处晶粒长大起到遏制作用，由于TiN的众多形核质点，可以有效地细化 焊缝处的晶粒组织，有效地提高焊缝、熔合线的强度和冲击韧性。但过多添加Ti会引 起钛的氮化物的粗化，对低温韧性不利，因此Ti的含量一般控制在0. 002—0. 030%左右， 最佳含量在0.015%左右。
0%《Cu《0. 030%
在钢中加入Cu可以提高钢的耐蚀性、强度，改善焊接性、成型性与机加工性能等。 按照强度要求，Cu含量应控制在0—0.030X之间。 0. 002%《Ni《0. 80%
Ni在钢中不但能很好的起到固溶强化的作用，还可以改善韧性，另外它可以很好地 提高钢的耐蚀性，以及减轻Cu的偏聚。但Ni是较贵的微合金元素，且加入量较多时与其 强度和韧性性能并不与加入量成正比。其含量应控制在O. 80%以下。
0. 20%《Mo《0.65%
Mo在钢中有固溶强化作用，可提高钢的淬透性。Mo属于縮小奥氏体相区的元素，Mo 在钢中存在于固溶体相和碳化物相中。在碳化物相中，当Mo含量较低时，与铁及碳形成复 合的渗碳体；当Mo含量较高时，则形成Mo的特殊碳化物。Mo促进马氏体转变,但Mo含量过 高会使焊接性能和延展性变差。因此控制Mo含量在O. 20_0. 65%。
0.0005%《B《0. 0040%
B是强淬透性元素和强化元素，少量的B加入之后会显著地提高异型钢管的淬透性， 能降低淬火时对冷却速度的要求。B加入时之前，应通过加入Ti将钢中的游离N元素固定， 然后再加入B元素，否则B会和钢中的N形成BN在晶界中析出，导致冲击严重恶化。
0.010%《Al《0.065%
Al是细化晶粒的元素，加入A1过量会形成A1N导致连铸时候形成表面裂纹，因此最 佳的加入量为O. 030-0. 050%。 0. 0%《Zr《0. 0005%
钢中添加Zr，钢板的强度，耐蚀性，耐磨性都会得到极大的改善和提高，微量的Zr 能在焊接时，在熔池中形成细小的形核质点，防止焊接过程中晶粒粗化，导致冲击韧性 恶化。添加过多的Zr会在钢板中形成夹杂物，在添加Ti元素的钢种中，可以不添加Zr元素，Zr的最佳的添加量为O. 0002%。 N《0. 0080%
少量的N可以与V形成氮化钒和碳氮化铌，能有效的阻止钢坯加热时奥氏体组织晶粒 长大，轧后可以起到析出强化作用。但N与B具有较强的亲和作用， 一旦形成BN在晶界析 出，就会严重恶化冲击韧性，为了防止形成BN形成。在加入B元素之前，先加入Ti元素 固N处理，因此要控制N含量N《0. 0080%。
本发明的优点是采用感应加热设备加热的热处理方法比采用传统的加热方法有着 无可比拟的优点。感应加热热效率高，它能让加热的异型钢管沿断面厚度同时加热，加 热均匀，感应回火后的吊臂钢管，在得到回火马氏体的同时将残余奥氏体分解，合金元 素充分析出。最终经过调质热处理获得高强度高韧性吊臂钢管，根据钢种成分的不同， 可以制造出屈服强度900-1300MPa，抗拉强度950-1680MPa，延伸率14-10%， Akv-40 'C冲击韧性》47J的高强韧性吊臂钢管。该热处理工艺加热温度控制精确，设备投资 低，设备维护费用少、占地面积小、环境污染小。
图l为用热轧巻板制造出的高强韧性吊臂钢管，屈服为1030MPa钢的CCT曲线图； 图2为用热轧巻板制造出的高强韧性吊臂钢管,屈服为1030MPa钢在冷速为2(TC/s的 典型组织形貌图3为用热轧巻板制造出的高强韧性吊臂钢管，屈服为1030MPa钢35(TC回火后的典 型组织形貌图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明
本发明的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法，包括冶炼工艺过程、炉外 精炼、制成连铸板坯、采用热连轧机组或炉巻轧机轧制成的热轧巻板，其特征在于首先
将热轧巻板用ERW焊管机组轧制成ERW焊管，然后把ERW焊管在异型管轧制机组孔型内轧 制成吊臂钢管精确尺寸和形状的管坯，然后对制成吊臂钢管整体进行感应加热、淬火、 回火热处理，所述的吊臂钢管各化学元素质量百分比为C: 0. 10-0. 20%、Si: 0.10-0. 45%、 Mn: 0.70-1.45%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0.20-0.65%、 Cu: O-O. 30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-0.070%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S〈0. 010%、 N〈0. 0080%,其余为铁，其具 体热处理步骤如下
1) 将上述吊臂钢管，送入感应加热设备进行感应加热，加热时间为60-140s内，加 热到910-96(TC奥氏体化；
2) 加热好的吊臂钢管进入水冷或汽雾冷却淬火机组淬火，淬火冷却速度为》5TVs， 淬火后得到淬火马氏体组织；
3)对淬火后的吊臂钢管管坯进行回火，回火采用感应加热设备进行感应加热，其
加热温度为220-440°C，回火时间80-180s，得到回火马氏体组织；4)最后进行矫直、探伤、表面检査、取样检验，最终得到性能优异的用巻板制造 吊臂钢管。
对巻板的轧制技术的说明
本发明的巻板制造工艺采用热连轧或炉巻轧机进行制造，轧制工艺与轧制普通板巻 基本相同，吊臂钢管的制造方法是将巻板采用ERW焊管机组即高频直缝焊管机给将巻板 制造成ERW焊管，并将ERW焊管在异型管轧制机组孔型内轧制成吊臂钢管精确尺寸和形 状的管坯，终轧温度控制在小88(TC,终轧后空冷，目的是降低板巻的轧制状态强度， 为后续吊臂钢管的成型创造条件。 对吊臂钢管轧制技术的说明-
吊臂钢管的制造是用ERW钢管机组将热轧板制造成ERW钢管，ERW钢管的焊接是利用
高频感应的集肤效应和邻近效应，使成型后的钢管接缝处金属熔化，在压力辊的压力下 将熔化金属挤压出去，ERW钢管的焊接就完成了，这种焊缝是一种锻轧焊接，不需要焊 接材料，焊缝处材质就是母材材质，因此经过热处理之后，吊臂用异型钢管不存在性能 不均匀的问题。将焊接好的ERW钢管内外毛刺刮除，然后在异型管轧制机组，将ERW钢管 轧制成汽车吊臂异型钢管的尺寸形状，异型钢管轧机孔型可以保证制造出来的异型钢管 形状精确。
对热处理技术的说明
本发明采用的是在感应加热设备中感应加热，将吊臂钢管在60-140s内加热到奥氏 体淬火温度，加热到910-96(TC奥氏体化，该种加热方式热效率高，设备投资低，将感 应加热圈密闭充氮气，会保证加热的吊臂钢管实现无氧化的效果，感应加热加热速度快， 奥氏体化后的组织细化，碳化物成细小弥散分布，经过水冷或气雾淬火机组淬火后，得 到更加细化的淬火马氏体组织，在感应加热设备内加热到回火温度回火后，可以把淬火 马氏体组织转变为回火马氏体组织，这种细小的回火马氏体组织对冲击韧性和强度提高 作用明显。 对感应加热的说明
感应加热是电加热中，电能转化成热能效率最高的一种加热方式，它是通过高频感 应线圈在钢板中产生涡流电流使钢板加热，根据钢板不同厚度，选择不同频率的感应电 源以保证热透性。这种加热方法是沿钢板厚度方向所有断面同时加热，彻底改变了过去 加热炉加热是从钢板外面向钢板心部传热的方式，加热速度快，加热质量好，钢板在奥 氏体高温区停留时间短，奥氏体晶粒来不及长大，可以得到细化的奥氏体晶粒，经过淬 火后得到的淬火马氏体晶粒将更细化，回火后钢板的机械性能，优于传统的热处理方法 的钢板性能。
对于不同机械性能要求的吊臂钢管，应选用不同的组分重量百分比和不同的热处理 工艺参数。 实施例l
当制造各化学元素质量百分比为C: 0. 10-0.賜、Si: 0. 10-0. 45%、Mn: 0. 80-1. 45%、Ni: 0.02-0.60%、 Cr: 0.15-0.55%、 Mo: 0.20-0.55%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0. 0005-0. 0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0.020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%，其余为铁的吊臂钢管时，其热处理工艺 为把ERW钢管在异型钢管机组孔型内轧制成吊臂钢管的精确尺寸和形状管坯，在感应 加热设备内加热到910-960°C奥氏体化，加热时间为60-140s，加热淬火冷却速度》5°C /s，在感应加热设备内加热370-42(TC进行回火，回火时间80-180s，得到回火马氏体组 织。获得机械性能为Reh》900MPa、 Rm》950-1100MPa、 A%》14%、 Akv -40°C》47J 的高强韧性吊臂钢管。 实施例2
当制造各化学元素质量百分比为C: 0. 12-0. 20%、 Si: 0. 10-0. 45%、Mn: 0. 80-1. 45%、 Ni: 0. 02-0. 65%、 Cr: 0. 15-0. 60%、 Mo: 0. 25-0. 60%、 Cu: Cu: 0-0. 30%、 Nb: 0. 010-0. 060%、 V: 0.025-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%，其余为铁的热轧巻板制造吊臂钢管时， 其热处理工艺过程为在感应加热设备内加热到910-96(TC奥氏体化，加热时间为 60-140s，加热淬火冷却速度》5'C/s，在感应加热设备内加热340-39(TC进行回火，回 火时间80-180s，得到回火马氏体组织。获得机械性能为Reh》960MPa、 Rm》 980-1150MPa、 A%》14%、 Akv -40°C》47J的高强韧性吊臂钢管。 实施例3
当制造各化学元素质量百分比为C:0.17%、 Si: 0.25%、 Mn: 1.25%、 Ni: 0.05%、 Cr: 0.21%、 Mo: 0.61%、 Cu: 0.01%、 Nb: 0.015%、 V: 0.038%、 Ti: 0.025%、 Al: 0.035%、 B: 0.0015%、 P: 0.018%、 S: 0.004%、 N: 0.0035%,其余为铁的12mm厚热轧巻板制造屈 服强度Reh》1030MPa高强度高韧性钢板时，其热处理工艺过程为在感应加热设备内加 热到940'C奥氏体化，加热时间为100s，淬火冷却速度20'C/s，在感应加热设备内加热 到290。C进行回火，回火时间120s。获得机械性能为Reh: 1080MPa、 Rm: 1280MPa、 A%: 13%、 Akv -40°C : 98J的高强韧性吊臂钢管。
图l示出了利用Formastor-F热膨胀仪，结合金相组织观察及硬度测试，绘制出用热 轧巻板制造出的Reh为1030MPa高强韧性吊臂钢管的CCT曲线图。当冷速为20。C/s时，所 得完全的马氏体组织，如图2所示；图3为300'C回火100s后的典型组织形貌图。 实施例4
当制造各化学元素质量百分比为C: 0.12-0. 20%、Si: 0. 10-0. 45%、Mn: 0. 70-1. 35%、 Ni: 0. 02-0. 75%、 Cr: 0.15-0. 65%、 Mo: 0. 30-0. 65%、 Cu: 0-0. 30%%、 Nb: 0. 010-0. 050%、 V: 0.035-0.065%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0.020%、 S〈0. 010%、 N<0. 0080%,其余为铁的热轧巻板制造吊臂钢管时， 其热处理工艺过程为在感应加热设备内加热到910-96(TC奥氏体化，加热时间为 60-140s，加热淬火冷却速度》5"C/s，在感应加热设备内加热到280-33(TC进行回火，回火马氏体组织。获得机械性能为Reh》1100MPa、 Rm^
1270-1500MPa、 A%》12%、 Akv -40°C》47J的高强韧性吊臂钢管。
实施例5
当制造各化学元素质量百分比为C: 0. 12-0. 20%、Si: 0. 10-0. 45%、Mn: 0. 70-1. 35%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0. 15—0. 65%、 Mo: 0.35-0.65%、 Cu: 0—0.30%、 Nb: 0.010—0.050%、 V: 0.030-0.070%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%,其余为铁的热轧巻板制造吊臂钢管时， 其热处理工艺过程为在感应加热设备内加热到900-930'C奥氏体化，加热时间为 60-140s，加热淬火冷却速度》5。C/s，在感应加热设备内加热到240-30(TC进行回火， 回火时间80-180s，得到回火马氏体组织。获得机械性能为Reh》1300MPa、 Rm》 1400-1680MPa、 A%》10%、 Akv -40°C》47J的高强韧性吊臂钢管。
权利要求
1、一种用热轧卷板制造高强韧性吊臂钢管，其特征在于所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C0.10-0.20％、Si0.10-0.45％、Mn0.70-1.45％、Ni0.02-0.80％、Cr0.15-0.65％、Mo0.20-0.65％、Cu0-0.30％、Nb0.010-0.060％、V0.020-0.070％、Ti0.002-0.030％、Al0.010-0.065％、B0.0005-0.0040％、Zr0-0.0005％、P＜0.020％、S＜0.010％、N＜0.0080％，其余为铁。
2、 根据权利要求l所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管，其特征在于当生产吊 臂钢管的机械性能为Reh》900MPa、 Rm》950-llOOMPa、 A%》14%、 Akv-40°C》47J 时，所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0.10-0.18%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0.80-1.45%、 Ni: 0.02-0.60%、 Cr: 0.15-0.55%、 Mo: 0.20-0.55%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S〈0. 010%、 N<0. 0080%，其余为铁。
3、 根据权利要求l所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管，其特征在于当生产吊 臂钢管的机械性能为Reh》960MPa、 Rm》980-1150MPa、 A%》14%、 Akv -40°C》47J 时，所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0.12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mn: 0. 80-1. 45%、 Ni: 0. 02-0. 65%、 Cr: 0.15-0. 60%、 Mo: 0. 25-0. 60%、 Cu: Cu: 0-0. 30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.025-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S〈0. 010%、 N<0. 0080%，其余为铁。
4、 根据权利要求l所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管，其特征在于当生产吊 臂钢管的机械性能为Reh》1030MPa、 Rm》1200-1480MPa、 A%》12%、 Akv-40°C》47J 时，所述的吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0.15%、 Si: 0.20%、 Mn: 1.45%、 Ni: 0.16%、 Cr: 0.18%、 Mo: 0.16%、 Cu: 0.25%、 Nb: 0.010%、 V:'0. 005%、 Ti: 0.019%、 Al: 0.034%、 B: 0.0013%、 P: 0.012%、 S: 0.003%、 N: 0.0042%，其余为铁。
5、 根据权利要求l所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管，其特征在于当生产吊 臂钢管的机械性能为Reh》1100MPa、 Rm》1270-1500MPa、线>12%、 Akv -40°C >47J 时，所述吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0. 12-0.20%、 Si: 0.10-0.45%、 Mm 0.70-1.35%、 Ni: 0.02-0.75%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0.30-0.65%、 Cu: 0-0.30%%、 Nb: 0.010-0.050%、 V: 0.035-0.065%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%，其余为铁。
6、 根据权利要求l所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管，其特征在于当生产吊 臂钢管的机械性能为Reh^l300MPa、 Rra>1400-1680MPa、 A%》10%、 Akv-40°C》47J 时，所述吊臂钢管的各化学元素质量百分比为C: 0. 12-0.20%、 Si: 0.10—0.45%、 Mn:,0.70-1.35%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0.15-0.65%、 Mo: 0.35-0.65%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.050%、 V: 0.030-0.070%、 Ti: ,0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S〈0. 010%、 N<0. 0080%，其余为铁。
7、 一种权利要求l所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法，包括冶 炼工艺过程、炉外精炼、制成连铸板坯，采用热连轧机组或炉巻轧机轧制成的热轧巻板， 其特征在于首先将热轧巻板用ERW焊管机组轧制成ERW焊管，然后把ERW焊管在异型管轧制机组孔型内轧制成吊臂钢管精确尺寸和形状的管坯，再对制成吊臂钢管整体进行感应 加热、淬火、回火热处理，所述的吊臂钢管各化学元素质量百分比为C: 0.10-0.20%、 Si: 0.10-0. 45%、 Mn: 0. 70-1. 45%、 Ni: 0. 02-0. 80%、 Cr: 0. 15-0. 65%、 Mo: 0. 20-0. 65%、 Cu: 0-0. 30%、 Nb: 0. 010—0. 060%、 V: 0. 020-0. 070%、 Ti: 0. 002-0. 030%、 Al: 0. 010-0. 065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P〈0. 020%、 S<0. 010%、 N〈0. 0080%,其余为铁，其 具体热处理步骤如下1) 将上述吊臂钢管，送入感应加热设备进行感应加热，加热时间为60-140s内，加 热到910-960。C奥氏体化；2) 加热好的吊臂钢管进入水冷或汽雾冷却淬火机组进行淬火，淬火冷却速度为》5 TVs,淬火后得到淬火马氏体组织；3) 对淬火后的吊臂钢管进行回火，回火采用感应加热设备进行感应加热，其加热 温度为240-42(TC，回火时间80-180s，得到回火马氏体组织；4) 最后进行矫直、探伤、表面检査、取样检验，最终得到性能优异的吊臂钢管。
8、 根据权利要求2或7所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法，其特 征在于制造各化学元素质量百分比为C: 0.10-0.18%、 Si: 0. 10-,0. 45%、Mn: 0. 80-1. 45%、 Ni: 0.02-0.60%、 Cr: 0.15-0.55%、 Mo: 0.20-0.55%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.020-,0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0. 0005-0. 0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0.020%、 S<0.010%、 N<0.0080%,其余为铁的吊臂钢管时，其热处理工艺 为在感应加热设备内加热到930-960'C奥氏体化，加热时间为60-140s，加热淬火冷却 速度》5TVs，在感应加热设备内加热到240-330'C进行回火，回火时间80-180s，得到 回火马氏体组织。
9、 根据权利要求3或7所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管的热处理工艺，其 特征在于制造各化学元素质量百分比为C: 0.12-0.20%、 Si: ,0.10-0.45%、 Mn: 0.80-1.45%、 Ni: 0.02-0.65%、 Cr: 0.15-0.60%、 Mo: 0.25-0.60%、 Cu: Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.060%、 V: 0.025-0.055%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S〈0. 010%、 N〈0. ,0080%,其余为铁的吊臂 钢管时，其热处理工艺过程为在感应加热设备内加热到930-960'C奥氏体化，加热时间为60-140s，加热淬火冷却速度》5'C/s，在感应加热设备内加热300-33(TC进行回火， 回火时间80-180s，得到回火马氏体组织。
10、 根据权利要求4或7所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法，其特 征在于制造各化学元素质量百分比为C: 0.17%、 Si: 0.25%、 Mn: 1.25%、 Ni: 0.05%、 Cr: 0.21%、 Mo: 0.61%、 Cu: 0.01%、 Nb: 0.015%、 V: 0.038%、 Ti: 0.025%、 Al: 0.035%、 B: 0.0015%、 P: 0.018%、 S: 0.004%、 N: 0.0035%,其余为铁的12mm厚热轧巻板制造屈 服强度Reh》1030MPa高强度高韧性钢板时，其热处理工艺过程为在感应加热设备内加 热到94(TC奥氏体化，加热时间为100s，淬火冷却速度20'C/s，在感应加热设备内加热 到29(TC进行回火，回火时间120s。获得机械性能为Reh:薩MPa、 Rm:腦MPa、 A%: 13%、 Akv -40°C : 98J的高强度高韧性钢板。
11、 根据权利要求5或7所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法，其特 征在于制造各化学元素质量百分比为C: 0. 12-0. 20%、Si:0. 10-0. 45%、Mn:0. 70-1.35%、 Ni: 0.02-0. 75%、 Cr: 0.15-0, 65%、 Mo: 0.30-0. 65%、 Cu: 0_0.30%%、 Nb: 0.010-0. 050%、 V: 0.035-0.065%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: O-O. 0005%、 P<0. 020%、 S<0. 010%、 N<0. 0080%,其余为铁。其余为铁的热轧巻板制造吊 臂钢管时，其热处理工艺过程为在感应加热设备内加热到910-94(TC奥氏体化，加热 时间为60-140s，加热淬火冷却速度》5°C/s,在感应加热设备内加热到270-300°C进行 回火，回火时间80-180s，得到回火马氏体组织。
12、 根据权利要求6或7所述的用热轧巻板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法，其特 征在于制造各化学元素质量百分比为C: 0. 12-0. 20%、Si:0. 10-0. 45%、Mn:0. 70-1.35%、 Ni: 0.02-0.80%、 Cr: 0. 15-0.65%、 Mo: 0.35-0.65%、 Cu: 0-0.30%、 Nb: 0.010-0.050%、 V: 0.030-0.070%、 Ti: 0.002-0.030%、 Al: 0.010-0.065%、 B: 0.0005-0.0040%、 Zr: 0-0.0005%、 P<0. 020%、 S<0.010%、 N<0. 0080%,其余为铁的热轧巻板制造吊臂钢管时， 其热处理工艺过程为在感应加热设备内加热到900-93(TC奥氏体化，加热时间为 60-140s，加热淬火冷却速度》5。C/s，在感应加热设备内加热到240-270。C进行回火， 回火时间80- 180s，得到回火马氏体组织。
全文摘要
本发明涉及一种用热轧卷板制造高强韧性吊臂钢管的制造方法。首先是将热轧卷板用ERW焊管机组轧制成ERW焊管，并将其在感应加热设备中感应加热，加热时间为60-140s内，加热到910-960℃奥氏体化；然后进入水冷或汽雾冷却淬火机组淬火，其淬火冷却速度为≥5℃/s，淬火后得到淬火马氏体组织；对淬火后进行回火，回火采用感应加热设备进行感应加热，其加热温度为220-440℃，回火时间80-180s，得到回火马氏体组织；最后进行矫直、探伤、表面检查、取样检验，最终得到性能优异的高强韧性吊臂钢管。本发明的优点是采用感应加热的热处理方法能使加热的吊臂钢管加热均匀，感应回火后得到回火马氏体的同时将残余奥氏体分解，且设备投资低，设备维护费用少、占地面积小、环境污染小。
文档编号C21D1/18GK101603156SQ200910012359
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者马景怡 申请人:马景怡