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1. 再结晶及其对组织性能的影响1. 再结晶过程
变形后的金属在较高温度加热时,由于原子扩散能力增大,被拉长(或压扁)、破碎的晶粒通过重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。这个过程称为再结晶。变形金属进行再结晶后,金属的强度和硬度明显降低,而塑性和韧性大大提高,加工硬化现象被,此时内应力全部消失,物理、化学性能基本上恢复到变形以前的水平。再结晶生成的新的晶粒的晶格类型与变形前、变形后的晶格类型均一样。
2. 再结晶温度
变形后的金属发生再结晶的温度是一个温度范围,并非某一恒定温度。一般所说的再结晶温度指的是 再结晶温度(T再), 通常用经大变形量(70%以上)的冷塑性变形的金属,经一小时加热后能完全再结晶的 温度来表示。 再结晶温度与该金属的熔点有如下关系:
T再=(0.35~0.4)T熔点
式中的温度单位为 温度(K)。 再结晶温度与下列因素有关:
(1)预先变形度 金属再结晶前塑性变形的相对变形量称为预先变形度。预先变形度越大, 金属的晶体缺陷就越多, 组织越不稳定, 再结晶温度也就越低。当预先变形度达到一定大小后, 金属的 再结晶温度趋于某一稳定值。
(2)金属的熔点 熔点越高, 再结晶温度也就越高。
(3)杂质和合金元素 由于杂质和合金元素特别是高熔点元素, 阻碍原子扩散和晶界迁移, 可显著提高 再结晶温度。如高纯度铝(99.999%)的 再结晶温度为80 ℃, 而工业纯铝(99.0%)的 再结晶温度提高到了290 ℃。
(4)加热速度和保温时间 再结晶是一个扩散过程, 需要一定时间才能完成。提高加热速度会使再结晶在较高温度下发生, 而保温时间越长, 再结晶温度越低。
制定管材冷轧冷拔生产的工艺流程及变形规程。在管材冷轧冷拔机组中,在产品投产以前必须对它的生产工艺流程、变形参数和加工设备选择等有一个明确的规定,作为组织生产和进行操作的依据,这项工作就是编制工艺程序表。根据所采用的冷加工方法,工艺程序表可分为拔制表(采用冷拔变形)和轧制表(采用冷轧变形)以及轧制和拔制表(采用冷轧冷拔两种方式变形),由于管材冷轧冷拔生产特点是多工序和循环性,而且品种很多,为了使生产能合理和有秩序地进行,编制工艺程序表是很重要的。工艺程序表的内容包括有:管料尺寸,变形方式和道次,每道次的变形量及变形后管子尺寸,选用的加工设备、辅助工序和工模具类型等。编制工艺程序表时,除根据材料加工特性和管子技术条件外,还必须考虑具体的生产条件。各冷拔冷轧机组都有根据自己生产条件制定的工艺程序表,并且在生产实践中不断地进行修改和完善。山东无缝钢管 冷加工方式的配置 按冷轧和冷拔使用情况,方式配置可有单一冷轧、单一冷拔和冷轧冷拔结合3种方案。 (1)单一冷轧方案。和冷拔相比,冷轧变形时应力状态好,道次变形量大,可减少中间工序并缩短生产周期,能降低消耗和降低成本,适宜加工塑性差的高合金钢管和难变形的有色金属。其缺点是生产力低,生产灵活性较小。 (2)冷轧冷拔结合的方案。是管材冷加工的合理方案,冷轧冷拔相结合可发挥冷轧变形量大和冷拔生产灵活的优点,以减少工序、缩短生产周期、提高生产力和扩大品种。采用冷轧冷拔结合方案时,通常是管料先在冷轧机上轧到定壁或定壁前的某个道次,然后进行拔制,直至成品道次。 (3)单一冷拔方案。由于冷拔的道次变形量较小,变形道次多,中间工序多,生产周期长,金属及辅助材料消耗大,单一冷拔方案不是 方案。但拔管机结构比冷轧机简单,投资少,操作容易掌握,工具的制造和更换方便,生产灵活性大,生产力也较高。故采用单一冷拔方案来加工碳钢、低合金钢管和一般有色金属管在实际生产中有广泛的应用。管料尺寸的选择 在冷加工管材生产中,管料的尺寸(直径和壁厚)决定着变形道次、成品管尺寸精度和表面质量。在能保证成品管质量的前提下尽可能选用接近成品尺寸的管料。管料的小壁厚应能保证管料和成品管的壁厚差(即总减壁量)能热轧管表面的螺纹道、划道等表面缺陷,改善壁厚不均,以获得尺寸公差和表面质量都符合要求的管材。在冷拔管生产中,冷拔的小总减壁量一般取0.5~1mm。对成品管质量(尺寸精度、表面质量)要求高时也可以将总减壁量取大一些。在可供应条件下,管料的直径一般比成品管的直径大5~20mm。主要是考虑减径量与减壁量的关系,即变形时有一定的减壁量必定有相应的减径量,才能保证顺利实现金属变形。选择冷轧管料与冷拔的原则基本相同,但在确定管料和中间管尺寸时则要考虑满足冷轧机孔型系统的要求。道次变形量的选择即确定每个加工道次的变形程度(断面压缩率、延伸系数)、减径量和减壁量。在条件允许时,应选取大的道次变形量,以减少加工道次。选择冷轧管机道次变形量时要考虑轧机主要部件强度、材料塑性、对管材的质量要求等。在实际生产中管材的尺寸精度、表面状态以及工具的寿命等常成为限制道次变形量的因素。为了保证产量和质量,成品道次的变形量应取小一些。在多辊式冷轧管机上道次变形量(特别是减径量)比二辊式冷轧管机的小。选择冷拔机道次变形量的影响因素有:金属的冷加工性能(包括金属的强度和塑性)、管身强度(拔制时不能出现拔断现象)、拔管机能力以及选用的拔制方式(见管材冷轧冷拔)和模具类型(见冷拔管工具)。在选择拔制道次变形量时还应考虑的因素有:连拔道次(道次中间不经热处理)的多少,热处理、酸洗、润滑质量的好坏。
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