大口径钢（gāng）管的淬火过程后如何冷却？

钢管不仅用于（yú）运送流体和粉状固体、交流（liú）热能、制作机械零件和容器，它（tā）还是一种经（jīng）济钢材。用钢管制作建筑结构网架、支柱和机械支架，能够减轻分量，节省金属20~40%，而且可实现（xiàn）工厂化机械化施工。用钢管制作公（gōng）路（lù）桥梁不但可（kě）节省钢材、简化施工，而且（qiě）可削减涂保护层的面积，节省投资和维护费用。大口径钢管（guǎn）具有空心截面（miàn），其长度远大于直（zhí）径（jìng）或周长的钢材。按截（jié）面形状分为圆形、方形（xíng）、矩形和异形钢管；按材质分为碳素结构钢钢管、低合金结构钢钢管、合金钢（gāng）钢管和复合钢管；按用途（tú）分为运送管道用、工程结构用、热工设备用、石油化工工业用（yòng）、机械制作用、地质钻探（tàn）用、高压设备用钢管等；按生产（chǎn）工艺（yì）分为无缝钢管和焊接钢管，其中（zhōng）无缝钢（gāng）管又分热轧和冷轧（拔（bá））两种，焊接钢管又分直缝焊接钢管和螺旋缝焊接钢管。

一、大口径钢（gāng）管的热处理过程是怎样的？

（1）在（zài）热处理过程中，引起大口径钢管几何（hé）形状改变（biàn）的原因，是热处理（lǐ）应力作用所致。热处理应力是比较复杂的（de）问题，它既是产（chǎn）生变形和裂纹等缺陷的原因，也是提高工件疲劳强度和使用寿（shòu）命的重要手段。

（2）因此，了解热处理应力产生（shēng）的机理（lǐ）和变化规律，并掌握控制内应力（lì）的方法是很重要的。热处（chù）理应力是指由于热处理因素（热过（guò）程和组织转变过（guò）程），在（zài）工件内部产生的应力。

（3）它是在工件的整体内或部分体积内自相平衡（héng）的，故称为内应力。热处理应力按（àn）其作用的性质（zhì）分为张应（yīng）力和压应力；按其作用的时间可分为瞬时应力和残余应（yīng）力y而（ér）按其形成的原（yuán）因（yīn）则分为热（rè）应力和组织应力。

（4）热应（yīng）力（lì）是由于在加热或冷却过程中，工件内（nèi）各部位温度变化的不（bú）同时性所形（xíng）成的。例如对于一个实心（xīn）工件来说，加热时总是表面要比（bǐ）心部热得（dé）快，而冷却时心部要比表面冷得慢，这（zhè）是因（yīn）为热量的吸收和散失（shī）都是通（tōng）过表面进行传（chuán）导（dǎo）的。

（5）成（chéng）分和组织状态都（dōu）不发生变（biàn）化的（de）大口径钢管，处于不同温度时，只要线膨胀系数不等于（yú）零，都（dōu）会引起比容（róng）的变化，因而在加热或冷却过程，在（zài）工件（jiàn）表心之间会产生相互张压的（de）内应力（lì）。显然，工件内产生的温度差愈大，热应力愈大（dà）。

二、大口径钢管的淬火过程后如何冷却（què）？

（1）淬火过程工件要加热至较高的（de）温度（dù），采取较快的速度冷却，故在（zài）淬火时（shí），尤其是在淬火冷（lěng）却过程（chéng），会产生很（hěn）大的热应力。直径为26毫米的（de）钢球，经700°C加热后在水中冷（lěng）却时，表面和心部的温度变化情况。

（2）冷却初期，表面的冷却速度显着超过心部（bù），表（biǎo）心温度差不断增大。继续（xù）冷却时，表面的冷却速度减慢，而心部的冷却速度相对地增快，当表面和（hé）心部（bù）的冷速近于相等时，它们的温度差（chà）达到（dào）了大值。

（3）随后，心部的冷却速度大于表面的冷却速度，表心（xīn）的温度差逐渐减（jiǎn）小，直至心部冷透（tòu）时，温度差也全部（bù）消失。在急（jí）冷情（qíng）况（kuàng）下产生热（rè）应力（lì）的过程。

（4）冷却初期，表层冷却（què），它与心部之间开始产生温度差。由于（yú）热胀冷缩的（de）物理特性，表层体积要收缩，而心（xīn）部（bù）温度尚（shàng）高，比容较大，会阻（zǔ）碍表层向内自（zì）由收缩，因而形成了表层受（shòu）张、心部（bù）受（shòu）压的热应力。

（5）随着冷却的进行，上述温（wēn）度差继（jì）续（xù）增大，产生的热应力也相应增加，当（dāng）温度差达到较大值时，热应力也大。如果这时的热应力，低于钢在相应温度条件下的屈服强度，不会引起塑性变形，仅产生微量的（de）弹性变形。

（6）进一步（bù）冷却时，表层冷却速度减慢，心部的冷速相应地加快，温度差趋于减小，热应力也逐渐（jiàn）降低。随着热应力的降低，上（shàng）述弹性变形也相应减（jiǎn）小。