的位错及储存能，并细化金属内部的微观结构，在通过上述的热处理后，变形组织发生再结晶，晶粒转化为等轴晶组织，与图9相近。
[0045]5、此时毛坯长度为525mm，切除底部用于固定坯料的15mm长的部分及口部1mm的修边余量，得到满足尺寸要求的工件；晶粒尺寸为70nm-1000nm，为纳米/超细晶组织。
[0046]实施例2
[0047]无缝筒形毛坯，材料为20钢(含碳量0.2% )，形状如图1所示，其内径d = 68mm，壁厚δ = 1.8mm，长度I = 200mm。除尺寸要求外，还需获得平均晶粒尺寸小于I μπι的超细晶组织。
[0048]1、采用市场上可购买的规格为Φ76*4πιπι的20钢无缝钢管为毛坯，其内径为68mm，壁厚为4mm(如图4所示)，采用此规格的毛还成形所需零件，其壁厚由4mm减薄到1.8_，减薄率55%。因此，该零件拟通过淬火、错距旋压后，进行再结晶退火来制备(如图6所示)。此钢管毛坯的微观组织如图7所示，平均晶粒尺寸约50 μπι。
[0049]将毛还加长15mm作为底部固定的部分，工件口部留1mm作为修边余量，按照体积不变原理计算毛还长度应为139mm。
[0050]2、将毛坯放入温度为910°C的加热炉中(由于20钢含碳量较10钢要高，故20钢八(:3较10钢要低)，保温0.5小时，随后快速将坯料取出并侵入5% NaCl溶液中进行淬火处理，待其冷却到室温后将淬火毛坯取出(如图5所示)。
[0051]3、设计一个直径为68mm的芯模6，安装在主轴4上，将规格为Φ76*4πιπι，长度为IlOmm的20钢管坯套在芯模6上。采用错距旋压成形，通过2道次使其减薄率达到55%:轴向错距量a12= a 23= 2.5mm，径向错距量e 12= e 23= 0.3mm，第一道次旋压成形将壁厚由4mm减薄到2.6mm (减薄率35% )，将R3调整为R3= 34mm+2.6mm = 36.6mm完成第一次旋压成形；第二道次旋压成形将壁厚由2.6mm减薄到1.8_ (壁厚减薄率31 % )，即将R3调整为 R3= 34mm+1.8mm = 35.8mm。
[0052]4、根据试验，获得淬火毛坯的再结晶温度为480°C。将毛坯放入温度为480°C的加热炉中升温至480°C，并保温0.5小时，随后将毛坯取出并放入冷水中冷却至室温(如图5所示)。
[0053]5、此时毛坯长度为225mm，切除底部的15mm长的部分及口部1mm的修边余量，得到满足尺寸要求的工件；并且晶粒尺寸为70nm-300nm，平均晶粒尺寸达到160nm，为纳米/超细晶组织，如图8所示。
[0054]实施例3:
[0055]无缝筒形毛坯，材料为20钢(含碳量0.2%)，形状如图1所示，其内径d= 100mm，壁厚δ = 1mm，长度I = 200mm。除尺寸要求外，还需获得平均晶粒尺寸小于I μπι的超细晶组织。
[0056]1、市场上可购买的内径为10mm的无缝钢管的壁厚最薄为4mm，由于毛还强力旋压时的减薄率不能超过60%，否则会产生裂纹，而实例2中获得的纳米/超细晶筒形件具有较好的塑性，可用于后续的旋压成形，故采用规格为Φ 108*4mm的管坯，淬火后进行错距旋压，其壁厚由4mm减薄到2mm(减薄率50% )，随后进行再结晶退火，其塑性恢复，再进行错距旋压，其壁厚由2mm减薄到1mm。因此，该零件拟通过淬火、错距旋压、再结晶退火后再进行错距旋压来制备。此毛坯的微观组织如图8所示，平均晶粒尺寸约50 μπι。
[0057]将毛还加长15mm作为底部固定的部分，工件口部留1mm作为修边余量，按照体积不变原理计算毛还长度应为66mm。
[0058]2、将毛坯放入温度为910°C的加热炉中，保温0.5小时，随后快速将毛坯取出并侵入5% NaCl溶液中进行淬火处理，待其冷却到室温后将淬火毛坯取出(如图5所示)。
[0059]3、设计一个直径为10mm的芯模6，安装在主轴4上，将规格为Φ 108*4mm，长度为58mm的20钢管坯套在芯模上。采用错距旋压成形，通过2道次使其减薄率达到50%:轴向错距量a12= a 23= 2.5mm，径向错距量e 12= e 23= 0.3mm第一道次旋压成形将壁厚由4mm减薄到2.8mm(减薄率30% )，将R3调整为R3= 50mm+2.8mm = 52.8mm完成第一次旋压成形；第二道次旋压成形将壁厚由2.8_减薄到2_(壁厚减薄率28.6% )，即将R3调整为R3=50mm+2mm = 52mm0
[0060]4、将毛坯放入温度为480°C的加热炉中升温至480°C，并保温0.5小时，随后将毛坯取出并放入冷水中冷却至室温(如图5所示)。
[0061]5、经过再结晶退火后，毛坯的塑性恢复。将减薄到2mm的毛坯再次套在芯模6上。采用错距旋压成形，通过2道次将使其壁厚减薄到1mm。将径向错距量调整为e12= e 23 =
0.2_将R3调整为R3= 50mm+1.4mm = 51.4mm (壁厚减薄率30% )完成第一次旋压成形；第二道次旋压成形将壁厚由1.4mm减薄到Imm(壁厚减薄率28.5% )，即将R3调整为R 3 =50mm+1mm = 51mm0
[0062]6、此时毛坯长度为225mm，切除底部的15mm长的部分及口部1mm的修边余量，得到满足尺寸要求的工件；且平均晶粒尺寸达到310nm，为纳米/超细晶组织，如图9所示。
[0063]在本发明的实施过程中，重点是要保证淬火时获得板条马氏体组织，并在旋压时通过塑性变形来进一步细化板条马氏体中细小的板条晶结构，从而获得具有较大储存能的变形组织，为后续的在结晶退火提供足够大的驱动力；错距旋压时，其减薄率不能太大，以免使淬火件旋压时产生裂纹；再结晶退火时，在较高的储存能的驱动下，变形后形成的纤维组织发生再结晶，从而形成等轴晶组织。在再结晶退火时，即要保证金属再结晶过程的完成，又需防止晶粒的长大，故再结晶退火时的温度和保温时间较为重要。再结晶退火的温度和保温时间受多种因素的影响，如变形量越大，含碳量越低，再结晶温度越低，保温时间越短，具体的退火温度及保温时间还需通过试验确定。
[0064]如上所述，便可较好地实现本发明。
[0065]本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种小应变制备纳米/超细晶筒形件的成形方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)根据金属筒形件零件壁厚和零件长度，按照材料体积不变原理，预制无缝筒形毛坯； (2)将无缝筒形毛坯进行淬火，获得板条马氏体组织，淬火介质采用5%的NaCl溶液； (3)将淬火后的无缝筒形毛坯安装在旋压机的主轴上，经过多道次错距旋压成形，使无缝筒形毛坯的壁厚减薄率达到50%?60% ; (4)将步骤(3)得到的无缝筒形毛坯放入温度为450°C?500°C的加热炉中加热升温至再结晶温度，保温0.5h左右，然后水冷。2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于:所述步骤(3)将无缝筒形毛坯安装在旋压机的主轴上，经过多道次错距旋压成形，具体方法如下: 旋压成形时，将三个旋轮调整到所需减薄率的位置，随后无缝筒形毛坯在主轴的带动下旋转，当旋轮座向左移动时，三个旋轮依次接触毛坯，三个旋轮产生自转并向无缝筒形毛坯外表面施加压力使无缝筒形毛坯外表面同时产生变形，使其厚度减小；为防止在变形过程中无缝筒形毛坯与芯模之间打滑，在芯模的根部固定一个端部带齿的挡圈，在无缝筒形毛坯受力向左顶紧挡圈时，挡圈的齿便紧咬无缝筒形毛坯。3.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于:所述步骤(I)预制无缝筒形毛坯时，在预制无缝筒形毛还底部应留15_的余量，在口部应留10_的余量。4.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于:所述步骤(I)无缝筒形毛坯的材料为含碳量0.1 % -0.2 %的低碳钢。5.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于:步骤(3)所述错距旋压成形是在卧式旋压机床上成形，3个旋轮沿无缝筒形毛坯外圆周面呈间隔120°角均匀设置。6.权利要求1至5中任选一项所述成形方法获得的一种纳米/超细晶筒形件。
【专利摘要】本发明公开了一种小应变制备纳米/超细晶筒形件的成形方法：(1)根据金属筒形件零件壁厚和零件长度，按照材料体积不变原理，预制无缝筒形毛坯；(2)将无缝筒形毛坯进行淬火，获得板条马氏体组织，淬火介质采用5％的NaCl溶液；(3)将淬火后的无缝筒形毛坯安装在旋压机的主轴上，经过多道次错距旋压成形，使无缝筒形毛坯的壁厚减薄率达到50％～60％；(4)将步骤(3)得到的无缝筒形毛坯放入温度为450℃～500℃的加热炉中加热升温至再结晶温度，保温0.5h左右，然后水冷。本发明可以在变形量较小的情况下获得具有整体纳米/超细晶结构的筒形件，无需经过剧烈的塑性变形，有利于成形质量的控制。
【IPC分类】C21D7/00, C21D1/18, B21D22/16
【公开号】CN104998949
【申请号】CN201510317889
【发明人】肖刚锋, 夏琴香, 程秀全, 徐腾
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月11日