[发明专利]一种内表面轴径双向梯度强化钢管及制备方法

权利要求书

1.一种内表面轴径双向梯度强化钢管的制备方法，其特征在于，所述内表面轴径双向梯度强化钢管，包含钢管基体及内表面强化层，沿钢管轴向和径向方向内表面强化层的硬度和韧性均呈现梯度变化；在保证壁厚不变的前提下，通过氮化技术实现内壁的梯度强化；钢管一端内壁具有高强度和高硬度，具有极为优异的耐磨损性能；钢管的另一端具有高韧性，具备极佳的耐冲击性能；

所述强化层为氮化层、软氮化层中的一种；

所述钢管两端内表面硬度差不小于100HV_0.05，同时所述内表面硬度比基体硬度大，且硬度差不小于300HV_0.05；该制备方法包括如下步骤：

S1：钢管前处理；前处理步骤包括采用喷砂除油除锈或碱水除油、水清洗、预氧化；

S2：从钢管的一端开始，分阶段将钢管置于盐浴氮化介质中进行内表面氮化，获得沿钢管轴向和径向方向内表面的强度、硬度和韧性均呈现梯度变化的钢管内表面强化层；

S3：钢管后处理；

所述S2步骤，可细分为如下步骤：

S2.11先将钢管一端插入温度为T1的盐浴氮化介质中，保证钢管总长A%浸没在盐浴氮化介质中，氮化保温60~600min，5A95，T1：400~600℃；

S2.12将钢管取出，随后将另一端插入温度为T2的盐浴氮化介质中，保证钢管总长B%浸没在盐浴氮化介质中，氮化保温60~600min，A+B=100，T2：400~600℃，T2≠T1；

或者所述S2步骤，可细分为如下步骤：

S2.21先将钢管一端插入盐浴氮化介质中，保证钢管总长A%浸没在盐浴氮化介质中，氮化保温60~600min，5A95；

S2.22随后将整根钢棒浸没于盐浴氮化介质，氮化保温60~600min。

2.根据权利要求1所述的一种内表面轴径双向梯度强化钢管的制备方法，其特征在于，所述S1步骤，前处理包含对钢管进行预先整体氮化。

3.根据权利要求1所述的一种内表面轴径双向梯度强化钢管的制备方法，其特征在于，所述S2步骤，可细分为如下步骤：

S2.01先将钢管一端插入盐浴氮化介质中，保证钢管总长A%浸没在盐浴氮化介质中，氮化保温时间为t1，5A95，t1：60~600min；

S2.02将钢管取出，随后将另一端未氮化部分插入与S2.01相同的盐浴氮化介质中，保证钢管总长B%浸没在盐浴氮化介质中，氮化保温时间为t2，A+B=100，t2：60~600min，t1≠t2。

4.根据权利要求1所述的一种内表面轴径双向梯度强化钢管的制备方法，其特征在于，所述S2步骤为将钢管一端以1mm/min的速度插入盐浴氮化介质中，插入运动时间30min，完全浸没后氮化保温60~300min。

5.根据权利要求1所述的一种内表面轴径双向梯度强化钢管的制备方法，其特征在于，所述S2步骤为先将钢管完全浸没在盐浴氮化介质中氮化保温60~300min，随后将一端以1mm/min的速度从盐浴氮化介质中取出，取出运动时间30min。