[发明专利]一种金属钢管的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于热处理方法领域，具体地说是涉及一种金属钢管的热处理工艺。

背景技术

本发明涉及钢管的热处理工艺。钢管与人类生活、生产活动密不可分，从日常的用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开钢管。钢管还可用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，是一种经济型钢材。用钢管还可以制造建筑结构网架、支柱和机械支架，实现工厂化机械化施工。为了保证钢管的质量，延长钢管的使用寿命，需要对钢管进行热处理。现有的热处理工艺很难满足对钢管的抗疲劳寿命，耐磨性，耐腐蚀性，无缝无裂纹方面的要求。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种热处理后的金属钢管质量好，抗疲劳寿命长，节约成本，耐磨性好，无缝无裂纹，绿色环保的热处理工艺。

为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是采用铁素体化学热处理和奥氏体热处理相结合的方法。先将钢管进行硫氮共渗的低温化学热处理；再在临界温度以上，进行碳氮共渗的高温化学热处理；同时在临界温度以上，进行渗硼的高温化学热处理；再施行奥氏体渗氮；最后在施行调质。采用本发明的技术，热处理后的钢管具有较高的硬度，耐磨性，抗疲劳性，耐腐蚀性，热稳定性，在整个热处理过程中绿色环保。

本发明的具体过程是：

（1）将氨气经过净化，通过螺旋管道加热至500℃±50℃，氨气经加热析出氮离子，在混合器中加入硫代硫酸钠，并使温度保持在650℃±50℃之内，并施加0.15±0.05Pa大气压力，硫氮离子经旋流管道形成涡流慢速地充满待处理的钢管四周，经过2小时后，降温，在温度降至450℃±50℃时，停止氨气通入，继续降温至钢管冷却。

（2）将氨气经过净化，将通过螺旋管道加热至500℃±50℃，氨气经加热析出氮离子，在混合器中通入渗碳剂，待1.5±0.5小时后，渗碳深度达到要求后，使温度保持在650℃±50℃范围之内，并施加0.06±0.02 Pa大气压力，碳氢气和氮离子经旋流管道形成涡流慢速地充满待处理的钢管四周，经过3±0.5小时后，停止渗碳剂通入。

（3）将工业级硼砂在500℃±50℃干燥4±0.5小时，在同温度650℃±50℃范围下进行熔化；将工业级氯化钠在300℃±50℃干燥3±0.5小时，加入到硼砂中混合均匀，混合比例为硼砂比氯化钠为19：7，升温至750℃±50℃，使其充满待处理的钢管四周，保持3±0.5小时。

（4）继续降温至550℃±50℃范围内，进行奥氏体渗氮，将氨气经过净化，通过螺旋管道加热至550℃±50℃，氨气经加热析出氮离子，待氨分解得到最高氮浓度时，可达到饱和的高氮奥氏体层。

（5）快速降温至200℃±50℃范围内，抽至真空，进行等温淬火处理，保温2±0.5小时；再升温至550℃±50℃范围内，保持真空状态，进行高温回火，保温6～7小时，再降至室温，完成了整个热处理过程。

由于本发明采用铁素体化学热处理和奥氏体热处理相结合的技术，满足了对钢管的抗疲劳度，耐磨性，耐腐蚀性，精度方面的要求，从而保证了所制钢管的质量，延长了钢管的使用寿命，降低了施工成本，整个过程绿色环保，是一种具有推广价值的新技术。

具体实施方式

本发明所采用的技术解决方案采用铁素体化学热处理和奥氏体热处理相结合的方法。先将钢管进行硫氮共渗的低温化学热处理；再在临界温度以上，进行碳氮共渗的高温化学热处理；同时在临界温度以上，进行渗硼的高温化学热处理；再施行奥氏体渗氮；最后在施行调质。整个热处理工艺的具体过程是：

（1）将氨气经过净化，通过螺旋管道加热至500℃±50℃，氨气经加热析出氮离子，在混合器中加入硫代硫酸钠，并使温度保持在650℃±50℃之内，并施加0.15±0.05Pa大气压力，硫氮离子经旋流管道形成涡流慢速地充满待处理的钢管四周，经过2小时后，降温，在温度降至450℃±50℃时，停止氨气通入，继续降温至钢管冷却。

（2）将氨气经过净化，将通过螺旋管道加热至500℃±50℃，氨气经加热析出氮离子，在混合器中通入渗碳剂，待1.5±0.5小时后，渗碳深度达到要求后，使温度保持在650℃±50℃范围之内，并施加0.06±0.02 Pa大气压力，碳氢气和氮离子经旋流管道形成涡流慢速地充满待处理的钢管四周，经过3±0.5小时后，停止渗碳剂通入。