[发明专利]一种高强耐疲劳气弹簧用钢管的加工工艺

说明书

本发明公开了一种高强耐疲劳气弹簧用钢管的加工工艺。本发明以304不锈钢棒为主体，利用动态压缩塑性变形技术将尺寸较小的纳米碳化硅栾晶填补在微米晶粒和纳米金属栾晶间隙，减少了位错滑移空间和滑移带间距；将微米晶粒细化在钢内部形成致密化结构，使得滑移活动具有较高的阻力，有效降低循环应变的局部化，成功抑制裂纹产生，增加了钢管的强度和耐疲劳性。在DPD过程中直接渗氮处理，一是提高了费米能级的电子态密度，促进金属原子无定向性键合，二是减少了后续用氮气对钢管淬火使结构致密化的步骤。我们采用低压冷喷涂在钢管表面形成Al/Zn薄膜保护层，增加钢管的耐腐蚀性，提高钢管的冲击韧性。

技术领域

本发明涉及冶金材料技术领域，具体为一种高强耐疲劳气弹簧用钢管的加工工艺。

背景技术

气弹簧是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的工业配件；其中升降气弹簧在日常生活中也得到了广泛的应用，作为可调整高度和角度的家具器械的主要构成部分，尤其在办公家具和医疗器械中得到了更为广泛的应用。而制作气弹簧所用的钢管，大部分应用于气缸、油缸运动执行部件中，且是一个运动频繁、操作过多的物质。而用于气弹簧中钢管的抗拉伸强度、耐疲劳性，都决定了气弹簧的使用寿命。

304不锈钢是近年来使用最广泛的耐热不锈钢，其良好的耐腐蚀和成型性等性能使其被广泛运用于食品用设备、化工用设备、原子能工业用设备中。但其存在抗拉强度中等，耐疲劳性不优异等缺点，因此如何提高304不锈钢的抗拉强度、耐疲劳性，使其可以用其气弹簧是很有必要的，其目前金属热处理过程复杂，时间较长，使得制备过程能耗较高，如何制备过程简单化，也是我们一直研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强耐疲劳气弹簧用钢管的加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高强耐疲劳气弹簧用钢管的加工工艺，包括以下步骤：

（1）动态压缩塑性变形技术喂入纳米碳化硅；

（2）钢棒加热穿孔；

（3）钢管退火；

（4）钢管低压冷喷涂层。

较为优化地，包括以下步骤：

（1）动态压缩塑性变形技术喂入纳米碳化硅：将304不锈钢棒置于氢气氛围处理箱中（氧含量小于0.3vol%），在1200~1400℃下退火2~3小时，得到粗晶粒尺寸均匀的304不锈钢棒；将其转移至氮气氛围的处理箱中，加入纳米碳化硅，设置氮气压力为100~150Mpa，反应温度为180~220℃，冲击能量为2.5KJ，以总应变量为ε=1.3，高应变率为10²~10³s^-1，执行多步动态压缩塑性变形过程，得到圆柱钢棒；

（2）钢棒加热穿孔：将所得圆柱钢棒置于氮气氛围炉中，控制穿孔偏心率，设置加热为1165~1175℃，执行穿孔，得到钢管；

（3）钢管退火：将所得钢管中，在氢气氛围中，以25~26℃/s的速度加热至1150~1180℃，保温30分钟，然后于氮气氛围下以100℃/h的速度降温至600℃，保温20~40分钟，然后，以20~22℃/s，降温至300℃，取出，空冷，得到高强耐疲劳气弹簧用钢管；

（4）钢管低压冷喷涂层：将铝粉和锌粉均匀混合，得Al/Zn混合粉，备用；将钢管表面用丙酮和乙醇清洗干净，并用石英喷砂预处理；采用低压冷喷工艺，将Al/Zn混合粉，以送粉速率为0.556g/s∼1.389g/s，喷雾温度为500℃，工作气体为氮气，气体压力为0.8Mpa，执行操作，得到具有Al/Zn薄膜的高强耐疲劳气弹簧用钢管。