钢管热处理工艺技术热轧无缝钢管实用技术(4)

（7） 再结晶退火。

再结晶退火是指将经过冷变形加工的钢管加热至再结晶温度以上，保温一段时间后空冷，使已经发生了变形的晶粒发生再结晶，得到均匀一致的等轴晶粒的一种热处理工艺。其目的是通过再结晶，降低钢管强度，提高其塑性，恢复其变形能力。

2.3 淬 火

淬火是指将钢管加热到临界温度（亚共析钢Ac3，过共析钢Ac1）以上30～50 ℃，保温一段时间，使之全部奥氏体化后，以大于临界冷却速度的冷速快速冷却到Ms以下（或Ms附近等温），使其发生马氏体（或贝氏体）转变的一种热处理工艺。根据钢种的不同，常用的有水冷淬火、油冷淬火、淬火液淬火和空冷淬火等。

钢管淬火希望得到的组织是马氏体，以便在适当的回火温度下获得良好的综合性能。但在实际生产中，受钢种淬透性、钢管壁厚以及淬火冷却速度等因素的影响，一般淬火后的钢管组织难以达到完全的马氏体，尤其是厚壁钢管的管壁中心处常有少量铁素体、贝氏体及残余奥氏体。

（1） 淬火温度。

淬火温度的确定是以钢的相变临界点为依据的。加热时，要保证钢中形成细小、均匀的奥氏体晶粒，以便淬火后获得细小的马氏体组织。部分碳素钢和合金钢的淬火温度见表1。

表1 部分碳素钢和合金钢的淬火温度 ℃?

（2） 保温时间。

保温时间的长短应以钢管内部温度均匀和淬火后能获得良好的淬火组织为原则，既要保证全部奥氏体化，又要防止晶粒过分长大。奥氏体晶粒宜控制在5～8 级以上。

（3） 冷却速度。

冷却速度的选择应考虑以下两个因素：一是为了使钢管表面与心部都能淬成马氏体组织，冷却速度必须大于钢的临界冷却速度，且冷却速度大一些为好；二是如果冷却速度太快，钢管内部由于热胀冷缩不均匀，会造成内应力，可能使钢管变形或开裂。因而要合理选择淬火介质和冷却方式。

一般来说，过冷奥氏体最不稳定的温度区域在400～650 ℃。因此，合理的淬火冷却过程是：650℃以上温度时，可采用较低的冷却速度；400～650℃应当加大冷却速度，实现快冷；400 ℃以下，特别是通过马氏体转变区间时，冷却速度应缓慢，以防止过大的组织应力和热应力。

（4） 淬火介质。

钢在各温度区间的冷却速度取决于所用冷却剂的特性和冷却方式。常用冷却剂的冷却速度见表2。

表2 常用冷却剂的冷却速度 ℃/s?

若以静止水的冷却强度为1 计，常用冷却剂在静止和不同搅动程度下的冷却强度见表3。

表3 常用冷却剂在静止和不同搅动条件下的冷却强度?

2.4 回 火

回火是指将淬火后或正火后的钢管加热到临界温度Ac1以下的某一温度，并保温一定时间，再以适宜的速度冷却到室温的一种热处理工艺。回火的目的是消除钢管淬火或正火过程中产生的残余应力，防止变形和开裂；增加钢的塑性和韧性。回火过程中，会发生以下几种变化：碳偏聚导致晶格缺陷、碳化物沉淀、残余奥氏体转变、马氏体回复和再结晶。回火时，随着回火温度的升高，马氏体将转变成回火马氏体、屈氏体及索氏体。

回火分低温回火（加热温度为150～250 ℃）、中温回火（350～500 ℃）和高温回火（500～650 ℃）。制定回火工艺时要特别注意钢管的回火脆性，包括低温回火脆性和高温回火脆性。

（1） 低温回火脆性。

钢在250～400 ℃回火时发生的回火脆性叫低温回火脆性。钢管已经发生了低温回火脆性之后，不能用重新加热的方法予以消除。因此，又将低温回火脆性称为不可逆回火脆性。钢管淬火后在250～400 ℃回火时，渗碳体在原奥氏体晶界或在马氏体界面上析出，形成薄壳状碳化物是导致发生低温回火脆性的原因。合金元素Mn、Cr 会加剧脆化倾向，钢中加入Mo 或者降低P、Sb、Sn 等杂质元素含量，可以改善低温回火脆性，加入Si 可以扩大发生脆化的温度范围，使钢管的回火温度提高到300～320 ℃。

（2） 高温回火脆性。

钢管在450～550 ℃回火，或在600 ℃以上温度回火，并在450～550 ℃缓慢冷却所发生的脆性叫高温回火脆性。高温回火脆性的发生与保温时间无关，而与冷却速度有关。如果将钢管重新加热到600 ℃以上温度后快速冷却，则可减轻或避免其脆性。因此，高温回火脆性又叫做可逆回火脆性。

影响钢管高温回火脆性的因素主要有3 个：