16Mn精密無縫管是含碳量為0.1%-0.25%,加入主要合金元素錳、矽、釩、鈮和鈦等; 它的含合金總量<3%。按強度分為300、350、400和450MPa等4個級別。主要有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。:“Q”是屈服的“屈”字的漢語拼音大寫字頭,其後數字為該牌號最小屈服點(σs)值,其後的符號是按照該鋼雜質元素(硫、磷)含量由高到低並伴隨碳、錳元素的變化而分為A、B、C、D四等。其中A、B級鋼通常稱16Mn
精密管是一種通過冷拔或冷軋工藝生產的高精密度、高光亮度的無縫鋼管。其內外徑尺寸可精確至0.2mm以內,在搞彎、抗扭強度相同時,重量較輕,所以廣泛用於製造精密機械零件和工程結構。也常用作生產各種常規武器、槍管、炮彈等。
16Mn精密無縫管的化學成分:
C:0.12~0.20; Mn:1.20~1.60; Si:0.20~0.55; 抗拉強度:470~660牛/平方毫米; 屈服強度:275~345牛/平方毫米; 伸長率:21%。具體值要根據鋼材的厚度或直徑,以上數據對應鋼材的厚度或直徑為:16~100mm
16Mn精密無縫管的用途:
用於橋樑的專用鋼種為“16Mnq”,汽車大梁的專用鋼種為“16MnL”,壓力容器的專用鋼種為“16MnR”。
16Mn精密無縫管管標準:
GB/T8163-2008(輸送流體用) GB6479-2000(高壓化肥設備用無縫鋼管)
此類鋼是依靠調整含碳(C)量來改善鋼的力學性能,因此,根據含碳量的高低,此類鋼又可分為:
低碳鋼--含碳量一般小於0.25%,如10、20鋼等;
中碳鋼--含碳量一般在0.25~0.60%之間,如35、45鋼等;
高碳鋼--含碳量一般大於0.60%。此類鋼一般不用於製造鋼管。
16Mn精密無縫管重量計算公式:
[(外徑-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)
16Mn無縫管工藝流程
管坯——檢驗——剝皮——檢驗——加熱——穿孔——酸洗——修磨——潤滑風乾——焊頭——冷拔——固溶處理——酸洗——酸洗鈍化——檢驗——冷軋——去油——切頭——風乾——內拋光 ——外拋光——檢驗——標識——成品包裝 1、生產製造方法
按生產方法不同可分為熱軋管、冷軋 管、冷拔管、擠壓管等。
1.1、16Mn無縫管一般在自動軋管機組上生產。實心管坯經檢查並清除表面缺陷,截成所需長度, 在管坯穿孔端端面上定心,然後送往加熱爐加熱,在穿孔機上穿孔。在穿孔同時不斷旋轉和前進,在軋輥和頂頭的作用下,管坯內部逐漸形成空腔,稱毛管。再送至 自動軋管機上繼續軋制。最後經均整機均整壁厚,經定徑機定徑,達到規格要求。利用連續式軋管機組生產熱軋無縫鋼管是較先進的方法。
1.2、若欲獲得尺寸更小和質量更好的無縫管,必須採用冷軋、冷拔或者兩者聯合的方法。冷軋通 常在二輥式軋機上進行,鋼管在變斷面圓孔槽和不動的錐形頂頭所組成的環形孔型中軋制。冷拔通常在0.5~100T的單鏈式或雙鏈式冷拔機上進行。
1.3、擠壓法即將加熱好的管坯放在密閉的擠壓圓筒內,穿孔棒與擠壓桿一起運動,使擠壓件從較 小的模孔中擠出。此法可生產直徑較小的鋼管。
熱處理
16Mn精密無縫鋼管熱處理工藝一般包括加熱 、保溫、冷卻三個過程,有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接,不可間斷。這個過程可以藉助陶瓷換熱器來實現,陶瓷換熱器的生產工藝與窯具的生產工藝基本相同,導熱性與抗氧化性能是16Mn精密無縫鋼管的主要套用性能。它的原理是把陶瓷散熱器放置在煙道出口較近,溫度較高的地方,不需要摻冷風及高溫保護,當窯爐溫度1250-1450℃時,煙道出口的溫度應是1000-1300℃,陶瓷換熱器回收餘熱可達到450-750℃,將回收到的的熱空氣送進窯爐與燃氣形成混合氣進行燃燒,這樣直接降低生產成本,增加經濟效益。
陶瓷換熱器在16Mn精密無縫鋼管換熱器的使用局限下得到了很好的發展,因為它較好地解決了耐腐蝕,耐高溫等課題,成為了回收高溫餘熱的最佳換熱器。經過多年生產實踐,表明陶瓷換熱器效果很好。它的主要優點是:導熱性能好,高溫強度高,抗氧化、抗熱震性能好。壽命長,維修量小,性能可靠穩定,操作簡便。是目前回收高溫煙氣餘熱的最佳裝置。
加熱16Mn精密無縫鋼管是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多,最早是採用木炭和煤作為熱源,進而套用液體和氣體燃料。電的套用使加熱易於控制,且無環境污染。利用這些熱源可以直接加熱,也可以通過熔融的鹽或金屬,以至浮動粒子進行間接加熱。
16Mn精密無縫鋼管加熱時,工件暴露在空氣中,常常發生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低),這對於熱處理後零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱,也可用塗料或包裝方法進行保護加熱。
加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數之一,選擇和控制加熱溫度,是保證16Mn精密無縫鋼管熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異,但一般都是加熱到相變溫度以上,以獲得高溫組織。另外轉變需要一定的時間,因此當16Mn精密無縫鋼管表面達到要求的加熱溫度時,還須在此溫度保持一定時間,使內外溫度一致,使顯微組織轉變完全,這段時間稱為保溫時間。採用高能密度加熱和表面熱處理時,加熱速度極快,一般就沒有保溫時間,而化學熱處理的保溫時間往往較長。
冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟,冷卻方法因工藝不同而不同,主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢,正火的冷卻速度較快,淬火的冷卻速度更快。但還因精密無縫鋼管材質不同而有不同的要求,例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。
硬度與變形
【1】取兩塊式樣,一塊用於研究不同形變程度對硬度的影響,另一塊研究不同溫度對性能的影響 。
【2】 研究16Mn精密鋼管的硬度與變形的關係:
測量變形程度為0%,40%,50%,64%的硬度記錄在表3-1中。
根據表中的數據,以變形度(%)為橫坐標,硬度(HRB)為縱坐標,繪製出硬度與變形曲線關係,
【3】研究變形後的16Mn精密鋼管加熱是硬度的變化:
以同一變形程度51%的16Mn精密鋼管試樣,測量其硬度後,分別加熱至100℃,300℃,500℃,550℃,600℃,700℃,800℃保溫30分鐘後測量硬度,將數據列入表3-2中。
根據表中的數據,以加熱溫度為橫坐標,硬度為縱坐標,繪製出加熱溫度與硬度的曲線關係如圖3-2。
同一塑性變形後16Mn精密鋼管加熱時硬度的變化:
編號 | 加熱溫度 | 保溫時間 | 硬度(HRB) |
1 | 100℃ | 30min | 98 |
2 | 300℃ | 30min | 95 |
3 | 500℃ | 30min | 94 |
4 | 550℃ | 30min | 72 |
5 | 600℃ | 30min | 55 |
6 | 700℃ | 30min | 51 |
7 | 800℃ | 30min | 45 |
隨著16Mn精密鋼管塑性變形後加熱溫度升高,硬度減小,
加熱溫度小於500℃時,硬度減小不明顯
加熱溫度大於500℃時,隨著加熱溫度升高,硬度急劇減小
16Mn精密鋼管在外力作用下,將發生尺寸及形狀的改變,即變形。變形一般包括彈性變形和塑性變形兩種。彈性變形是可逆的,當外力去除後,變形可完全恢復;塑性變形是不可逆的,當外力去除後,仍有殘留變形。
16Mn精密鋼管進行塑性變形時,金屬的強度和硬度升高,而其塑性和韌性下降的現象稱為冷變形強化(也稱為加工硬化)。產生冷變形強化的原因,通常被認為在塑性變形過程中,隨變形量的增加,位錯密度增加,並發生一系列互動作用,使位錯運動受阻;同時晶粒也會出現破碎,變成細條狀,晶界變得模糊不清,形成所謂的"纖維組織"。16Mn精密鋼管的變形程度愈大,位錯密度愈高,位錯運動的阻力愈大,塑性變形抗力也愈大,則其強度和硬度升高,而塑性韌性下降。
冷變形強化在實際生產中具有重要的意義。首先這是一種重要的強化材料的手段,尤其對用熱處理不能強化的材料來說,顯得更為重要。其次,冷變形強化有利於金屬的變形均勻。因為16Mn精密鋼管的變形部分產生硬化,將使變形向未變形或變形較少的部分繼續發展。第三,冷變形強化可以提高構件在使用過程中的安全性,構件一旦超載,產生塑性變形,由於強化作用,可防止構件突然斷裂。但是,冷變形強化也給16Mn精密鋼管的繼續變形帶來困難,甚至出現裂紋。因此,在16Mn精密鋼管變形和加工過程中常進行"中間退火",以消除它的不利影響。