DOL:10.13374h.issn1001-053x.2012.s1.007 第34卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.34 Suppl.1 2012年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2012 热处理工艺对27SiMn钢力学性能的影响 杨栋杰”刘雅政)四 周乐育)李亚欣2》井溢农》杨维宇》 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科大中治技术发展有限公司，北京100029 3)包钢（集团）公司技术中心，包头014010 通信作者，E-mail:yzh@usth.cdu.cm 摘要27SiM液压支架管经过调质热处理来实现其良好的综合力学性能.采用四因素三水平的热处理正交试验，研究了 不同热处理工艺参数（淬火温度、淬火保温时间、回火温度和回火保温时间）对力学性能的影响，并确定了最优热处理工艺制 度为930℃，40min淬火和480℃，50min回火.经最优热处理工艺处理后，其力学性能为：屈服强度895MPa,抗拉强度1030 MPa,伸长率15%，断面收缩率54%，冲击功53.3J,满足了GB/T17396一1998标准中对27SiMn钢的性能要求. 关键词合金钢：钢管：热处理：力学性能：正交试验 分类号TG162.84 Effect of heat treatment on the mechanical properties of 27SiMn steel YANG Dongjie》,LIU Ya--heng》☒，ZHOU Le-yu》,lYa-in2,JING Yi-nong2》,YANG Wei-yu》 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)SinoMet Technologies Co.Ltd.,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100029,China 3)Baotou Iron and Steel Group Technology Center,Baotou 014010,China Corresponding author,E-mail:lyzh@ustb.edu.cn ABSTRACT Excellent mechanical properties of 27SiMn hydraulic support can be achieved by heat treatment.In this paper heat treatment orthogonal experiments with four factors and three levels were performed to investigate the effects of quenching temperature and holding time as well as tempering temperature and holding time on the mechanical properties of the hydraulic support.The heat treatment process was optimized as quenching after holding at 930C for 40 min and then tempering at 480C for 50min.At these opti- mized heat treatment parameters,the hydraulic support has excellent comprehensive mechanical properties:the yielding strength of 895 MPa,the tensile strength of 1030 MPa,the elongation of 15%,the area reduction of 54%,and the impact energy of 53.3J,which meet the requirements of 27SiMn steel according to the standard GB/T 17396-1998. KEY WORDS alloy steel:steel pipe:heat treatment:mechanical properties:orthogonal experiments 我国无缝钢管市场目前供求己基本平衡或略微 种或几种合金元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透 供大于求，但从品种、规格看，目前高质量、大规格 性能.这类钢在制成后，通常均需经过调质、化学热 (厚壁管)的无缝钢管仍有缺口，需要从国外进 处理和表面淬火等热处理。 口习.钢管外径和壁厚之比小于20的钢管为厚壁 27SiMn经过调质热处理来实现良好的综合力 钢管.液压支架管系无缝厚壁钢管，主要用于制作 学性能，而淬火和回火工艺参数会影响最终成品的 煤矿开采用的液压支架、汽车起重机的液压缸、柱塞 综合力学性能-习.本文所研究27SiMn无缝钢管尺 等，其中，液压支架用无缝钢管的需求量最大，其典 寸为直径375mm,壁厚35mm,属于无缝厚壁钢管， 型材质为27SiMn钢.27SiMn钢是根据我国资源研 对热处理工艺要求更为严格.因此为制定合理热处 制的低合金低碳调质钢，它具有良好的强韧性，广泛 理工艺参数，采用了四因素三水平的正交试验，研究 用于单体液压支柱的缸体和活柱筒的材料B). 了不同热处理工艺参数（淬火温度、淬火保温时间、 27SiMn是在优质碳素结构钢基础上，适当地加入一 回火温度和回火保温时间)对力学性能的影响，确 收稿日期：201202-19第 34 卷 增刊 1 2012 年 6 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 Suppl． 1 Jun． 2012 热处理工艺对 27SiMn 钢力学性能的影响 杨栋杰1) 刘雅政1) 周乐育1) 李亚欣2) 井溢农3) 杨维宇3) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 北京科大中冶技术发展有限公司，北京 100029 3) 包钢( 集团) 公司技术中心，包头 014010 通信作者，E-mail: lyzh@ ustb． edu． cn 摘 要 27SiMn 液压支架管经过调质热处理来实现其良好的综合力学性能． 采用四因素三水平的热处理正交试验，研究了 不同热处理工艺参数( 淬火温度、淬火保温时间、回火温度和回火保温时间) 对力学性能的影响，并确定了最优热处理工艺制 度为 930 ℃，40 min 淬火和 480 ℃，50 min 回火． 经最优热处理工艺处理后，其力学性能为: 屈服强度 895 MPa，抗拉强度 1 030 MPa，伸长率 15% ，断面收缩率 54% ，冲击功 53. 3 J，满足了 GB/T 17396—1998 标准中对 27SiMn 钢的性能要求． 关键词 合金钢; 钢管; 热处理; 力学性能; 正交试验 分类号 TG162. 84 Effect of heat treatment on the mechanical properties of 27SiMn steel YANG Dong-jie 1) ，LIU Ya-zheng1) ，ZHOU Le-yu1) ，LI Ya-xin2) ，JING Yi-nong3) ，YANG Wei-yu3) 1) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) SinoMet Technologies Co． Ltd． ，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100029，China 3) Baotou Iron and Steel Group Technology Center，Baotou 014010，China Corresponding author，E-mail: lyzh@ ustb． edu． cn ABSTRACT Excellent mechanical properties of 27SiMn hydraulic support can be achieved by heat treatment． In this paper heat treatment orthogonal experiments with four factors and three levels were performed to investigate the effects of quenching temperature and holding time as well as tempering temperature and holding time on the mechanical properties of the hydraulic support． The heat treatment process was optimized as quenching after holding at 930 ℃ for 40 min and then tempering at 480 ℃ for 50 min． At these opti￾mized heat treatment parameters，the hydraulic support has excellent comprehensive mechanical properties: the yielding strength of 895 MPa，the tensile strength of 1 030 MPa，the elongation of 15% ，the area reduction of 54% ，and the impact energy of 53. 3 J，which meet the requirements of 27SiMn steel according to the standard GB/T 17396—1998． KEY WORDS alloy steel; steel pipe; heat treatment; mechanical properties; orthogonal experiments 收稿日期: 2012--02--19 我国无缝钢管市场目前供求已基本平衡或略微 供大于求，但从品种、规格看，目前高质量、大规格 ( 厚壁 管) 的无缝钢管仍有缺口，需 要 从 国 外 进 口［1--2］． 钢管外径和壁厚之比小于 20 的钢管为厚壁 钢管． 液压支架管系无缝厚壁钢管，主要用于制作 煤矿开采用的液压支架、汽车起重机的液压缸、柱塞 等，其中，液压支架用无缝钢管的需求量最大，其典 型材质为 27SiMn 钢． 27SiMn 钢是根据我国资源研 制的低合金低碳调质钢，它具有良好的强韧性，广泛 用于单体液压支柱的缸体和活柱筒的材料［3--5］． 27SiMn 是在优质碳素结构钢基础上，适当地加入一 种或几种合金元素，用来提高钢的强度、韧性和淬透 性能． 这类钢在制成后，通常均需经过调质、化学热 处理和表面淬火等热处理． 27SiMn 经过调质热处理来实现良好的综合力 学性能，而淬火和回火工艺参数会影响最终成品的 综合力学性能［6--7］． 本文所研究 27SiMn 无缝钢管尺 寸为直径 375 mm，壁厚 35 mm，属于无缝厚壁钢管， 对热处理工艺要求更为严格． 因此为制定合理热处 理工艺参数，采用了四因素三水平的正交试验，研究 了不同热处理工艺参数( 淬火温度、淬火保温时间、 回火温度和回火保温时间) 对力学性能的影响，确 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.s1.007