李成鑫

(天津賽瑞機器設(shè)備有限公司，天津300301)

芯棒是一種用于無縫鋼管擴孔定型的重要工具。國際上通常采用的芯棒材質(zhì)為H13鋼，對應(yīng)我國的4Cr5MoSiV1鋼。H13鋼具有高淬透性、高韌性、優(yōu)良的抗熱裂性和抗軟化能力等優(yōu)點。芯棒工作條件相當(dāng)惡劣，承受壓縮應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，脫模時也承受一定的拉應(yīng)力，還受到?jīng)_擊載荷的作用。在軋制鋼管時，芯棒與熱管坯接觸時間長，因此芯棒需要具有較高的高溫強度、足夠的韌性、良好的耐熱疲勞性和較高的耐磨性。在熱處理調(diào)質(zhì)后要對芯棒的性能進行理化檢驗。文章主要介紹我廠在選取取樣位置時的思路與爭議。

1 兩種取樣方式分析

在芯棒本體帽口端與錠尾端取試片，再在芯棒的橫切試片上取沖擊試樣。GB/T2975—1998規(guī)定了力學(xué)試樣取樣位置及試樣制備要求。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，在選定沖擊試樣取樣位置時要具有代表性，選取的沖擊試樣能代表整個取樣芯棒的沖擊性能。GB/T2975—1998明確規(guī)定了圓鋼的取樣位置，如圖1所示。由于芯棒直徑均大于50 mm，因此在芯棒橫切片的一條半徑的1/2處取沖擊試樣。但標(biāo)準(zhǔn)中給出的只是一個沖擊試樣的取樣位置，而具有代表性的一組沖擊試樣是由至少三個沖擊試樣構(gòu)成的。對于這一問題我廠存在兩種不同的意見：

(1)一點取樣：在芯棒切片任一條半徑線的1/2位置堆疊取三個沖擊試樣，如圖2所示。

圖1 圓鋼的取樣位置Figure 1 The sampling position of round steel

圖2 一點取樣示意圖Figure 2 The sketch of one sampling point

圖3 三點取樣示意圖Figure 3 The sketch of three sampling points

(2)三點取樣：在芯棒切片上互成90°的3條半徑線上1/2位置分別取一個沖擊試樣，試樣開口方向朝向試片圓心，如圖3所示。

堅持第一種意見的技術(shù)人員認(rèn)為，一組三個沖擊試樣是為了更好的代表取樣這一點的沖擊值。因為力學(xué)試驗過程中存在著很多不確定因素，如操作、設(shè)備、人員等，而在同一點并排取三個沖擊試樣就是為了更好的代表這一點的沖擊功。

而堅持三點取樣的技術(shù)人員則認(rèn)為，進行沖擊試驗就是為了得出對整支芯棒具有代表性的沖擊功，可以更好的代表整只芯棒的沖擊性能，而三個取樣點恰恰是對應(yīng)芯棒的三個互成90°的三個面。熱處理生產(chǎn)的過程中往往存在著一些問題：例如芯棒哪一個面靠近熱處理爐的燒嘴，受熱就快一些；哪一個面靠近墊鐵，受熱就慢一些：在淬火液冷時，如兩支芯棒一同出爐入液，兩支芯棒靠近的面就會冷卻的慢。受熱、冷卻的快慢會影響芯棒在熱處理過程中組織轉(zhuǎn)變的程度，對沖擊性能造成一定的影響。因此，為了更好的代表芯棒的沖擊性能，要求進行三點取樣。

一點取樣是基于直徑較小芯棒，認(rèn)為外界干擾因素對沖擊性能影響不大。而三點取樣是基于直徑較大的芯棒，認(rèn)為外界干擾因素可以直接影響芯棒加熱冷卻速度并產(chǎn)生陰陽面。對兩種觀點不好盲目下定論，因此我們決定做一組試驗以驗證芯棒直徑的大小是否會導(dǎo)致芯棒的沖擊性能不均勻。

2 實驗驗證

由于我廠生產(chǎn)的芯棒以?198 mm、?352.8 mm規(guī)格居多，因此選取5支直徑為?198 mm的芯棒及5支直徑為?352.8 mm的芯棒進行試驗。取樣圖見圖4，試片厚度為45 mm。沖擊試驗結(jié)果見表1、表2。

表1 ?198 mm芯棒的沖擊功Table 1 The impact energy of ?198 mm mandril

圖4 試驗取樣示意圖Figure 4 The sketch of sampling for test

芯棒序號取樣位置試樣1沖擊功/J試樣2沖擊功/J試樣3沖擊功/J1樣點1取樣點2取樣點317.7914.3424.0320.6317.3621.4119.4717.0922.082取樣點1取樣點2取樣點315.3819.0820.0714.1721.9718.8718.9621.7418.433取樣點1取樣點2取樣點316.4124.4924.1718.7419.5726.1316.5120.8525.194取樣點1取樣點2取樣點328.2124.8419.1232.6826.5420.8729.1223.4723.115取樣點1取樣點2取樣點317.3621.0720.6317.5220.418.9816.7320.1519.63

從表1、表2可以看出，?352.8 mm芯棒存在沖擊性能不均勻現(xiàn)象，而?198 mm芯棒的沖擊性能較相近。

3 結(jié)論

對于?352.8 mm芯棒，外界因素對芯棒性能影響較大，應(yīng)采取三點取樣的方式取沖擊試樣，以獲得芯棒每一面的沖擊性能值。而?198 mm芯棒在一點取樣即可。

[1] GB/T2975—1998，鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗取樣位置及試樣制備.