高強度馬氏體鋼管制作的淬火技術(shù)

  具有馬氏體比率高的組織（具體而言，馬氏體比率為80%以上）的高強度的鋼管我們稱為馬氏體鋼，這是從不銹鋼金相結(jié)構(gòu)而言，比如奧氏體含量為主的稱為奧氏體不銹鋼、奧氏體和鐵素體含量各占對半或者將近對半的比例稱為雙相不銹鋼或者雙聯(lián)鋼，也有稱為鐵素體不銹鋼的。就馬氏體含量而言代表著高強度鋼的方向，本文我們簡單介紹新日鐵公司的鋼管的淬火方法，對中、高碳鋼管（以低合金鋼或者中合金鋼為主的鋼管）或Cr系不銹鋼管能夠不產(chǎn)生淬火裂紋地用急冷手段（水淬火）實施淬火處理。 新日鐵的這項技術(shù)的淬火方法當然能夠應(yīng)用于將鋼管從常溫起再加熱而進行的所謂再加熱淬火，但也可作為無縫鋼管的制造時從剛熱軋后的、鋼管為A以上的溫度的狀態(tài)進行淬火的所謂直接淬火、進而可作為在熱軋后鋼管的保有熱量未大幅降低的階段以A點以上的溫度均熱（補熱）后進行淬火的、所謂在線熱處理（在線淬火）的淬火方法來應(yīng)用。利用新日鐵的這項技術(shù)的淬火方法，能夠有效地防止淬火裂紋，因此能夠穩(wěn)定地制造具有馬氏體比率高的組織的高強度的鋼管。

具體實施方式，將含高碳的低合金鋼和Cr系不銹鋼的鋼管試驗片加熱到A相變點溫度以上，從鋼管的外表面進行水冷。

1、若用強的水淬火對鋼管全體進行冷卻到馬氏體相變停止溫度（Mf點）以下，則以高概率產(chǎn)生淬火裂紋。 

2、由于淬火裂紋時的龜裂大致在鋼管的軸方向上伸展，因此可認為擴大裂紋的主要力為周方向的拉伸應(yīng)力。 

3、關(guān)于前述周方向的拉伸應(yīng)力的產(chǎn)生源，可認為是因為在冷卻過程中產(chǎn)生的壁厚方向上的溫度差（溫度不均勻）導(dǎo)致在鋼管的外表面?zhèn)扰c內(nèi)表面?zhèn)鹊鸟R氏體相變的時機有偏差。 

4、特別是在溫度不均勻較大（即，與內(nèi)表面?zhèn)鹊臏囟炔畲螅┑睦鋮s面附近，容易產(chǎn)生基于脆性破壞的微裂紋，其容易成為龜裂伸展的起點。 

5、龜裂在絕大部分情況下是以鋼管端部為起點而伸展的。其理由可認為是因為具有自由表面的端部的應(yīng)力增大系數(shù)與端部以外的該系數(shù)相比更大。 

6、不進行水冷地抑制冷卻速度的情況下，含高碳的低合金鋼和Cr系不銹鋼的情況均不產(chǎn)生淬火裂紋。需要說明的是，對于含高碳的低合金鋼，抑制馬氏體化、制成貝氏體主體的組織的情況下不產(chǎn)生淬火裂紋。總之可認為，淬火裂紋在絕大多數(shù)情況下以產(chǎn)生于具有自由表面的鋼管端部的龜裂為起點，該龜裂是作為通過微裂紋而發(fā)展的結(jié)果產(chǎn)生的，所述微裂紋是在冷卻過程中產(chǎn)生的起因于壁厚方向的溫度不均勻的熱應(yīng)力、進而相變應(yīng)力導(dǎo)致的周方向上的拉伸應(yīng)力（以下也將“拉伸應(yīng)力”簡稱為“應(yīng)力”）發(fā)生作用而在冷卻面附近產(chǎn)生的。 

7、即使是由水淬火中容易產(chǎn)生淬火裂紋的低合金鋼或者中合金鋼形成的鋼管，如果不對鋼管的端部進行水冷，而是在除了端部以外的部分以能夠確保充分的馬氏體比率的冷卻速度進行水冷，則能夠不產(chǎn)生淬火裂紋地穩(wěn)定地進行水淬火。 

8、將上述的水淬火方法應(yīng)用于由馬氏體類不銹鋼制作的鋼管時，也能夠不產(chǎn)生淬火裂紋地確保高性能。新日鐵的這項技術(shù)如前所述，為一種鋼管的淬火方法，其特征在于，其為將鋼管從外表面進行水冷而淬火的淬火方法，其中，不對管端部進行水冷，而對所述管端部以外的部分的少一部分進行水冷。需要說明的是，前述的“管端部”是指鋼管的兩端部。 

  高強度馬氏體鋼管制作的淬火技術(shù)這項技術(shù)中等進而利用考慮了熱應(yīng)力與相變應(yīng)力的FEM（有限元法）分析，計算了鋼管的周方向上產(chǎn)生的大應(yīng)力。該FEM分析中，假設(shè)鋼管軸方向均勻地進行冷卻，并應(yīng)用了以鋼管2維截面為分析對象的廣義平面應(yīng)變模型。如以上說明的那樣，根據(jù)FEM分析的結(jié)果也判明，通過對管端部進行空冷、即不進行水冷，能夠大幅降低管端部的周方向應(yīng)力。 新日鐵的高強度馬氏體鋼管制作的淬火技術(shù)中，以將鋼管從外表面進行水冷而淬火為前提，這是因為：與內(nèi)表面冷卻相比，外表面冷卻不會伴隨技術(shù)的困難性，另外，在將Cr系不銹鋼管作為處理的對象時，如果能夠從外表面進行水冷而不產(chǎn)生淬火裂紋地進行淬火處理，則可顯著提高生產(chǎn)率。 

不銹鋼檢測儀器導(dǎo)讀：超聲高溫耦合劑、鐵素體測試儀。