论文部分内容阅读
摘要：本文首先概述了精密管，然后分析了电子精密管材料的力学性能试验研究。
关键词：电子精密管；界面；力学性能
中图分类号： TG115 文献标识码： A
1精密管概述
精密管是一种通过冷拔或冷轧工艺生产的高精密度、高光亮度的无缝钢管。其内外径尺寸可精确至0.2mm以内，在搞弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以广泛用于制造精密机械零件和工程结构。
精密管特点：外径更小；精度高可做小批量生产；冷拔成品精度高，表面质量好；钢管横面积更复杂；钢管性能更优越，金属比较密。
根据精密管产生脆性的回火温度范围，可分为低温回火脆性和高温回火脆性。精密管低温回火脆性 合金钢淬火得到马氏体组织后，在250～400℃温度范围回火使钢脆化，其韧性一脆性转化温度明显升高。已脆化的精密管不能再用低温回火加热的方法消除，故又称为%26ldquo;不可逆回火脆性%26rdquo;。它主要发生在合金结构钢和低合金超高强度精密管等钢种。已脆化精密管的断口是沿晶断口或是沿晶和准解理混合断口。产生低温回火脆性的原因，普遍认为：(1)与渗碳体在低温回火时以薄片状在原奥氏体晶界析出，造成晶界脆化密切相关。(2)杂质元素磷等在原奥氏体晶界偏聚也是造成低温回火脆性原因之一。含磷低于0.005%的高纯精密管并不产生低温回火脆性。磷在火加热时发生奥氏体晶界偏聚，淬火后保留下来。磷在原奥氏体晶界偏聚和渗碳体回火时在原奥氏体晶界析出，这两个因素造成沿晶脆断，促成了低温回火脆性的发生。
精密管中合金元素对低温回火脆性产生较大的影响。铬和锰促进杂质元素磷等在奥氏体晶界偏聚，从而促进低温回火脆性，钨和钒基本上没有影响，钼降低低温回火精密管的韧性一脆性转化温度，但尚不足以抑制低温回火脆性。硅能推迟回火时渗碳体析出，提高其生成温度，故可提高精密管低温回火脆性发生的温度。
膨胀系数检查的方法可以用肥皂水抹在退火炉各个接头缝隙处，看是否跑气；其中最容易跑气的地方是退火炉进管子的地方和出管子的地方，这个地方的密封圈特别容易磨损，要经常检查经常换。提出了冷弯成型前对无锡精密钢管进行预处理的工艺方案;研究分析了正火温度、保温时间和冷却方式对原料管组织和力学性能的影响规律;确定了无锡精密钢管的常规正火工艺:加热(890±10)℃,保温6min后散置空冷。常规正火工艺可完全消除无锡精密钢管的魏氏组织,使其屈服强度和抗拉强度的匹配更加合理,屈强比σS/bσ≤0.78,延伸率5δ≥30%,冷成型性能大幅度提高并避免出现冷弯开裂现象。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。密度物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是kg/m3或1b/in3。残余拉应力主要来自设备在焊接过程中产生的残余拉应力。当前，工程上广泛采用焊接冷却后进行退火处理消除残余应力，而焊后冷却是残余应力产生的重要过程，这种做法既浪费了能源又容易产生较大的焊接残余应力。焊接后热处理是一种新的消除残余应力技术。焊前将无锡精密钢管预热至后热处理温度并在焊接过程中对焊件持续加热保持这一温度，焊接完成后使用保温棉对其进行保温使其缓慢冷却。淬火能增加钢管的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有水、油、碱水和盐类溶液等。无锡精密钢管的回火将已经淬火的无锡精密钢管重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。调质处理淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。
钢管内外壁高精度、高光洁度，热处理后钢管无氧化层，内壁清洁度高，钢管承受高压，冷弯不变形，扩口、压扁无裂缝，能作各种复杂变形及机械加工处理。钢管颜色：白中带亮，具有较高金属光泽。 汽车、机械配件等用对钢管的精度、光洁度有很高要求的机械。而现在的精密钢管用户不仅仅是对精度、光洁度要求比较高的用户了，因精密光亮管精度高，公差能保持在2--8丝，所以很多机械加工用户为了节省工、料、时的损耗，将精密光亮无缝管或者圆钢正慢慢的转变为精密光亮无缝钢管。
2电子精密管材料的力学性能试验
材料的力学性能指标是控制材料质量的重要参数。材料的常规力学性能通常是指强度、弹塑性、韧性和硬度等。每种金属材料，除了规定的其化学成分范围之外，还对它在一定状态下的力学性能指标作出较详细的规定，这些性能指标不仅是结构设计、选材的基本依据，也是材料研发、工艺评定及内外贸易定货的主要依据。现阶段测量金属材料力学性能的试验一般有拉伸实验、弯曲试验、冲击试验和硬度实验等。通过这些实验，就可获知所测金属的一般力学性能指标，如弹性模量、屈服强度、抗拉强度、硬度、冲击韧度等。
2.1布氏硬度试验
金属的硬度表示金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力，硬度测量定量地给出金属材料的软硬程度。金属材料在其表面以下不同深处所承受的应力和所发生的变形程度都不同，所以硬度值用来综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、塑变强化能力、微量塑变抗力以及形变抗力等。硬度值越大，说明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料就越难产生塑性变形。此外，硬度值与其他机械性能之间有着一定的内在联系，因此，从某种意义上来说，硬度值的大小对机械零件或工具的使用寿命具有决定性的意义。
布氏硬度的试验原理，以一定大小的载荷P(kgf或N)将直径为D的球形压头压入试样表面，经规定保持时间后卸除载荷，根据压痕的表面积A (mm2)，计算出单位面积上所承受的载荷，并以此来表征硬度。
实验室中制取电子精密管材料的布氏硬度试样，试样表面光滑，厚度为7mm。对试样从内层管到外层管依次进行布氏硬度试验。
从试验结果分析，电子精密管材料基层的布氏硬度值为198-214HB，过渡层的硬度值为153-198HB，覆层的布氏硬度值为128-153HB。
2.2夏比缺口冲击试验
夏比缺口冲击试验也称为大能量一次冲击试验，常用于表征材料冲击性能和行为，可用来测定材料的冲击韧度，评定材料的韧脆性质。夏比缺口冲击试验的原理是:将待测定的材料先制备成带缺口的标准试样，然后放置在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座的正中间位置；将质量为G的摆锤举至一定的高度h，使其获得势能Gh，再将摆锤释放，摆锤下落至最低位置时试样被冲断，剩余的动能会将摆锤再扬起一定高度h'，即试样被冲断后摆锤剩余的能量为Gh' 。试样被冲断时所用的能量称为冲击功，以A表示。Ak=G (h-h' )。
用冲击功除以试样缺口截面积A0的值定义为冲击韧度，以ak表示。冲击韧度用来表征材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。ak值的大小表示材料的韧性的好坏，一般把ak值低的材料称为脆性材料，ak值高的材料称为韧性材料，ak值越高，说明材料的韧性越好。
电子精密管材料比单金属具有更大的冲击功和冲击韧度。这说明电子精密管材料的韧性显著优于单金属；与电子精密管相比，单金属更易发生脆性破坏而斷裂。
2.3单向静拉伸试验
单向静拉伸试验是指在室温、大气环境中，对长棒状试样(横截面可为圆形或矩形)沿轴向缓慢施加单向拉伸载荷，使其伸长变形直到断裂的过程。对试样加载的试验机有多种类型，一般带有载荷传感器、位移传感器和自动记录装置。可把作用于试样上的载荷(力)及所引起的伸长量自动记录下来， 绘出载荷—伸长曲线，简称拉伸曲线或拉伸图。除可以得到载荷—伸长曲线外，还可直接绘出工程应力与工程应变的关系曲线，简称应力—应变曲线。应力一应变曲线是表征材料拉伸行为的重要资料，可由它获得基本的拉伸性能指标。
电子精密管比单金属更易发生屈服，而其抗拉强度略小于单金属。这是因为电子精密管的屈服强度要小于单金属，所以在拉伸过程中电子精密管的内层先发生屈服，这样就降低了整个管体的屈服强度。
参考文献：
[1]先越蓉.俄罗斯双金属生产和应用概述[N].世界金属导报,2010
[2]张帆,周伟敏.材料性能学[M].上海:上海交通大学出版社,2009
[3]张宝庆.双金属复合管的制造技术浅析[J].机电工程技术,2009.38(3): 106-108
关键词：电子精密管；界面；力学性能
中图分类号： TG115 文献标识码： A
1精密管概述
精密管是一种通过冷拔或冷轧工艺生产的高精密度、高光亮度的无缝钢管。其内外径尺寸可精确至0.2mm以内，在搞弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以广泛用于制造精密机械零件和工程结构。
精密管特点：外径更小；精度高可做小批量生产；冷拔成品精度高，表面质量好；钢管横面积更复杂；钢管性能更优越，金属比较密。
根据精密管产生脆性的回火温度范围，可分为低温回火脆性和高温回火脆性。精密管低温回火脆性 合金钢淬火得到马氏体组织后，在250～400℃温度范围回火使钢脆化，其韧性一脆性转化温度明显升高。已脆化的精密管不能再用低温回火加热的方法消除，故又称为%26ldquo;不可逆回火脆性%26rdquo;。它主要发生在合金结构钢和低合金超高强度精密管等钢种。已脆化精密管的断口是沿晶断口或是沿晶和准解理混合断口。产生低温回火脆性的原因，普遍认为：(1)与渗碳体在低温回火时以薄片状在原奥氏体晶界析出，造成晶界脆化密切相关。(2)杂质元素磷等在原奥氏体晶界偏聚也是造成低温回火脆性原因之一。含磷低于0.005%的高纯精密管并不产生低温回火脆性。磷在火加热时发生奥氏体晶界偏聚，淬火后保留下来。磷在原奥氏体晶界偏聚和渗碳体回火时在原奥氏体晶界析出，这两个因素造成沿晶脆断，促成了低温回火脆性的发生。
精密管中合金元素对低温回火脆性产生较大的影响。铬和锰促进杂质元素磷等在奥氏体晶界偏聚，从而促进低温回火脆性，钨和钒基本上没有影响，钼降低低温回火精密管的韧性一脆性转化温度，但尚不足以抑制低温回火脆性。硅能推迟回火时渗碳体析出，提高其生成温度，故可提高精密管低温回火脆性发生的温度。
膨胀系数检查的方法可以用肥皂水抹在退火炉各个接头缝隙处，看是否跑气；其中最容易跑气的地方是退火炉进管子的地方和出管子的地方，这个地方的密封圈特别容易磨损，要经常检查经常换。提出了冷弯成型前对无锡精密钢管进行预处理的工艺方案;研究分析了正火温度、保温时间和冷却方式对原料管组织和力学性能的影响规律;确定了无锡精密钢管的常规正火工艺:加热(890±10)℃,保温6min后散置空冷。常规正火工艺可完全消除无锡精密钢管的魏氏组织,使其屈服强度和抗拉强度的匹配更加合理,屈强比σS/bσ≤0.78,延伸率5δ≥30%,冷成型性能大幅度提高并避免出现冷弯开裂现象。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。密度物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是kg/m3或1b/in3。残余拉应力主要来自设备在焊接过程中产生的残余拉应力。当前，工程上广泛采用焊接冷却后进行退火处理消除残余应力，而焊后冷却是残余应力产生的重要过程，这种做法既浪费了能源又容易产生较大的焊接残余应力。焊接后热处理是一种新的消除残余应力技术。焊前将无锡精密钢管预热至后热处理温度并在焊接过程中对焊件持续加热保持这一温度，焊接完成后使用保温棉对其进行保温使其缓慢冷却。淬火能增加钢管的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有水、油、碱水和盐类溶液等。无锡精密钢管的回火将已经淬火的无锡精密钢管重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。调质处理淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。
钢管内外壁高精度、高光洁度，热处理后钢管无氧化层，内壁清洁度高，钢管承受高压，冷弯不变形，扩口、压扁无裂缝，能作各种复杂变形及机械加工处理。钢管颜色：白中带亮，具有较高金属光泽。 汽车、机械配件等用对钢管的精度、光洁度有很高要求的机械。而现在的精密钢管用户不仅仅是对精度、光洁度要求比较高的用户了，因精密光亮管精度高，公差能保持在2--8丝，所以很多机械加工用户为了节省工、料、时的损耗，将精密光亮无缝管或者圆钢正慢慢的转变为精密光亮无缝钢管。
2电子精密管材料的力学性能试验
材料的力学性能指标是控制材料质量的重要参数。材料的常规力学性能通常是指强度、弹塑性、韧性和硬度等。每种金属材料，除了规定的其化学成分范围之外，还对它在一定状态下的力学性能指标作出较详细的规定，这些性能指标不仅是结构设计、选材的基本依据，也是材料研发、工艺评定及内外贸易定货的主要依据。现阶段测量金属材料力学性能的试验一般有拉伸实验、弯曲试验、冲击试验和硬度实验等。通过这些实验，就可获知所测金属的一般力学性能指标，如弹性模量、屈服强度、抗拉强度、硬度、冲击韧度等。
2.1布氏硬度试验
金属的硬度表示金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力，硬度测量定量地给出金属材料的软硬程度。金属材料在其表面以下不同深处所承受的应力和所发生的变形程度都不同，所以硬度值用来综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、塑变强化能力、微量塑变抗力以及形变抗力等。硬度值越大，说明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料就越难产生塑性变形。此外，硬度值与其他机械性能之间有着一定的内在联系，因此，从某种意义上来说，硬度值的大小对机械零件或工具的使用寿命具有决定性的意义。
布氏硬度的试验原理，以一定大小的载荷P(kgf或N)将直径为D的球形压头压入试样表面，经规定保持时间后卸除载荷，根据压痕的表面积A (mm2)，计算出单位面积上所承受的载荷，并以此来表征硬度。
实验室中制取电子精密管材料的布氏硬度试样，试样表面光滑，厚度为7mm。对试样从内层管到外层管依次进行布氏硬度试验。
从试验结果分析，电子精密管材料基层的布氏硬度值为198-214HB，过渡层的硬度值为153-198HB，覆层的布氏硬度值为128-153HB。
2.2夏比缺口冲击试验
夏比缺口冲击试验也称为大能量一次冲击试验，常用于表征材料冲击性能和行为，可用来测定材料的冲击韧度，评定材料的韧脆性质。夏比缺口冲击试验的原理是:将待测定的材料先制备成带缺口的标准试样，然后放置在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座的正中间位置；将质量为G的摆锤举至一定的高度h，使其获得势能Gh，再将摆锤释放，摆锤下落至最低位置时试样被冲断，剩余的动能会将摆锤再扬起一定高度h'，即试样被冲断后摆锤剩余的能量为Gh' 。试样被冲断时所用的能量称为冲击功，以A表示。Ak=G (h-h' )。
用冲击功除以试样缺口截面积A0的值定义为冲击韧度，以ak表示。冲击韧度用来表征材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。ak值的大小表示材料的韧性的好坏，一般把ak值低的材料称为脆性材料，ak值高的材料称为韧性材料，ak值越高，说明材料的韧性越好。
电子精密管材料比单金属具有更大的冲击功和冲击韧度。这说明电子精密管材料的韧性显著优于单金属；与电子精密管相比，单金属更易发生脆性破坏而斷裂。
2.3单向静拉伸试验
单向静拉伸试验是指在室温、大气环境中，对长棒状试样(横截面可为圆形或矩形)沿轴向缓慢施加单向拉伸载荷，使其伸长变形直到断裂的过程。对试样加载的试验机有多种类型，一般带有载荷传感器、位移传感器和自动记录装置。可把作用于试样上的载荷(力)及所引起的伸长量自动记录下来， 绘出载荷—伸长曲线，简称拉伸曲线或拉伸图。除可以得到载荷—伸长曲线外，还可直接绘出工程应力与工程应变的关系曲线，简称应力—应变曲线。应力一应变曲线是表征材料拉伸行为的重要资料，可由它获得基本的拉伸性能指标。
电子精密管比单金属更易发生屈服，而其抗拉强度略小于单金属。这是因为电子精密管的屈服强度要小于单金属，所以在拉伸过程中电子精密管的内层先发生屈服，这样就降低了整个管体的屈服强度。
参考文献：
[1]先越蓉.俄罗斯双金属生产和应用概述[N].世界金属导报,2010
[2]张帆,周伟敏.材料性能学[M].上海:上海交通大学出版社,2009
[3]张宝庆.双金属复合管的制造技术浅析[J].机电工程技术,2009.38(3): 106-108