CN112458247A - 凿岩钎具钢的调质热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及凿岩钎具用钢处理工艺领域，尤其是一种有效提高钎具产品的强度和韧性的凿岩钎具钢的调质热处理方法，包括如下步骤：坯料锻造、预先热处理、粗车、精车、钻孔、去毛刺、调质热处理、喷漆并获得成品。本发明通过优化凿岩钎具钢的调质热处理工艺，并针对各个工艺步骤进行了技术的改进和创新，从而有效提高了最终的钎具产品的强度和韧性，也有效解决现有钎具产品使用寿命短、易断裂等问题，同时也能够满足各种使用时的环境条件。本发明尤其适用于凿岩钎具钢的调质热处理工艺之中。

Description

凿岩钎具钢的调质热处理方法
技术领域
本发明涉及凿岩钎具用钢处理工艺领域，尤其是一种凿岩钎具钢的调质热处理方法。
背景技术
凿岩钎具是矿山开采，隧道等施工钻爆作业中必须的工具消耗品之一。在国内外矿山开采、铁路、公路建设、港口、电站施工以及城建、采石等工程领域中大量使用着各种不同类型的钎具产品。钎具用钢的调质热处理技术、机械性能、物理性能参数和质量的优劣是制造钎具产品的关键，凿岩钎具应用在高频率、高冲击功凿岩机施加的拉压、弯曲、扭转等循环应力作用下，承受着巨大的冲击载荷和剧烈的磨损，服役条件比较苛刻。为了提高钎具产品的使用寿命，对钎具用钢强度、韧性等提出了极高的要求。生产一种钎具钢作为凿岩钎具用钢的代表之一，因其具备高强度、高韧性等被用于钎具产品的生产。现有生产一种钎具钢的制造方法冶炼浇注、锻造及退火，退火坯料用于加工成钎具产品，钎具产品需经过调质热处理提高强度和韧性用于实际生产中。
目前国内在凿岩钎具用钢及其制造方法方面的专利或文章较多，但针对钎具钢产品的调质热处理工艺方法尚属首例。与一种凿岩钎具钢的调质热处理方法有关的专利主要有以下几项：一、专利CN105821371A，名称为：一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺，该专利涉及一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺,可实现渗碳后钎具由表面到基体具有合理的硬度梯度分布。该专利包括以下步骤：将渗碳后的钎具在800℃±10℃淬火保温60分钟,保温完成后分三段进行冷却,首先采用油冷至400℃±10℃,随后随炉冷却至200℃,冷速0.05～0.1℃/s,而后在200℃以下空冷至室温。然后在200℃回火保温120分钟,保温完成后空冷至室温。通过该专利的实施,使得渗碳后钎具形成表面高硬度的高碳马氏体组织(HV640～660)、心部高韧性的下贝氏体组织(无缺口冲击功115～120J)及较宽过渡层(宽度0.5～1.0mm)的下贝氏体和低碳马氏体复相组织,获得钎具强韧性良好匹配,从而有效的提高了钎具的使用寿命。该专利是通过热处理工艺对组织的转变，从而获得钎具强韧性和钎具使用寿命，而本发明通过生产加工调质热处理也能获得钎具产品强度和韧性，具有实施简单，效果显著，节约成本，易操作的特点。二、专利CN105695679A，名称为：一种具有高韧性复相组织分布的钎具钢XGQ25的等温淬火工艺，该专利的等温淬火工艺,可实现渗碳后钎具表面为高碳马氏体、基体为下贝氏体组织,而过渡区为竹叶状下贝氏体与低碳马氏体的复相组织。该专利包括以下步骤：将渗碳后的钎具加热奥氏体化保温完成后分两阶段等温淬火,首先快速冷却至钎具基体的下贝氏体转变温度进行盐浴保温,随后再快速冷却至钎具过渡区的下贝氏体转变温度进行盐浴保温,最后取出试样空冷至室温。然后再回火,并空冷至室温。通过该专利的实施,使得渗碳后钎具表面形成高碳马氏体组织、心部形成高韧性的下贝氏体组织(无缺口冲击功120～130J),并在过渡层形成明显的下贝氏体和低碳马氏体复相组织,使钎具获得良好的组织性能匹配,从而达到与国外高品质钎具同等的质量水平。该专利通过等温淬火工艺、盐浴、回火等工艺，使钎具获得良好的组织性能匹配，而本方案直接从生产工艺中进行调质，同时也能获得高的强度和韧性，能达到同等的水平。三、专利CN111074042A，名称为：一种大厚度超宽07MnMoVR钢板的调质热处理方法，该专利公开了一种大厚度超宽07MnMoVR钢板的调质热处理方法,采用淬火+回火的调质工艺生产,淬火加热在车底式炉中进行,淬火工艺：保温温度为870～930℃,保温时间为2.5～4.0min/mm,钢板出炉入大型水槽进行水冷,在水槽中停留90～120min,冷却至常温；回火工艺：回火保温温度为560～610℃,保温时间为1.2～2.0min/mm,出炉后置于专用的冷却台架上,空冷至常温。该专利可以热处理钢板的最大厚度达140mm、最大宽度达3880mm,韧性优良,-20℃横向冲击功达到180J以上,满足了水电、建筑结构等市场需求。该专利属于07MnMoVR钢板的调质热处理方法，最终获得优良的韧性，满足水电、建筑结构等市场需求。而本发明是针对钎具钢产品的调质热处理工艺方法，钻具产品一般用于矿山开采，隧道等施工钻爆作业所以与该专利有所区别。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效提高钎具产品的强度和韧性的凿岩钎具钢的调质热处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：凿岩钎具钢的调质热处理方法，包括如下步骤：坯料锻造、预先热处理、粗车、精车、钻孔、去毛刺、调质热处理、喷漆并获得成品，其中：坯料锻造步骤：将所下坯料放置于加热炉内，在500℃-800℃温度区间保温至少2h，再升温至1200±10℃，并保温≥4h，然后出炉快锻，开锻温度≥1050℃，压模成型；预先热处理步骤：将压模成型的初期产品进行正火，随后出炉空冷，然后回火，然后加热并保温后出炉空冷的热处理执行；粗车、精车步骤：上车床进行粗车，车掉表面氧化层，然后精车完成成品形状；钻孔步骤：使用钻床钻取孔洞，去掉孔洞周围毛刺，并保证能让钎杆和钎具产品正常配套使用；调质热处理步骤：先加热，所述加热温度950±10℃，先保温，然后油冷；随后回火，所述回火温度范围200±10℃，然后保温，空冷，并检测力学性能；喷漆并获得成品步骤：喷保护漆，并完成钎具成品。
进一步的是，坯料锻造步骤中，升温至1200±10℃的速率为100℃/h。
进一步的是，预先热处理步骤中，将压模成型的初期产品进行正火时，按840℃保温4h执行。
进一步的是，预先热处理步骤中，出炉空冷时按炉冷至300℃执行。
进一步的是，预先热处理步骤中，回火完成后，按加热温度480℃以及保温8h，然后出炉空冷的热处理执行。
进一步的是，调质热处理步骤中，加热温度950±10℃后的保温时间为45min。
进一步的是，调质热处理步骤中，回火温度范围200±10℃后的保温时间为2h。
本发明的有益效果是：本发明通过优化凿岩钎具钢的调质热处理工艺，并针对各个工艺步骤进行了技术的改进和创新，从而有效提高了最终的钎具产品的强度和韧性，也有效解决现有钎具产品使用寿命短、易断裂等问题，同时也能够满足各种使用时的环境条件。本发明尤其适用于凿岩钎具钢的调质热处理工艺之中。
具体实施方式
凿岩钎具钢的调质热处理方法，包括如下步骤：坯料锻造、预先热处理、粗车、精车、钻孔、去毛刺、调质热处理、喷漆并获得成品，其中：坯料锻造步骤：将所下坯料放置于加热炉内，在500℃-800℃温度区间保温至少2h，再升温至1200±10℃，并保温≥4h，然后出炉快锻，开锻温度≥1050℃，压模成型；预先热处理步骤：将压模成型的初期产品进行正火，随后出炉空冷，然后回火，然后加热并保温后出炉空冷的热处理执行；粗车、精车步骤：上车床进行粗车，车掉表面氧化层，然后精车完成成品形状；钻孔步骤：使用钻床钻取孔洞，去掉孔洞周围毛刺，并保证能让钎杆和钎具产品正常配套使用；调质热处理步骤：先加热，所述加热温度950±10℃，先保温，然后油冷；随后回火，所述回火温度范围200±10℃，然后保温，空冷，并检测力学性能；喷漆并获得成品步骤：喷保护漆，并完成钎具成品。
其中，锻造工序变形温度和变形量的合理控制，使奥氏体晶粒能够得到充分的回复再结晶细化，为钢材韧性的提高作充分准备。对锻后冷却速率进行控制，慢冷，使形变奥氏体转变过程中，先共析铁素体能充分形核并长大，为锻坯硬度值的降低提供必要条件。精锻后增加炉内冷却，炉冷后组织以板条贝氏体为主，板条间距较粗大，有部分粒贝组织出现。为退火做好充分准备，退火完成后得到最终坯料提供给用户。故此，通过该热处理方法生产的钎具钢坯料，按GB/T 231.1-2018检测其硬度值分布在240HB-250HB之间，完全能满足后续加工的要求；再经调质热处理后试样能达到抗拉强度≥1721MPa，冲击功AKu2≥75J。该发明实施后为社会创造出明显经济效益。
为了进一步提高处理工艺，从而获得更优的产品品质，优选如下的方案：一、坯料锻造步骤中，升温至1200±10℃的速率为100℃/h。二、预先热处理步骤中，将压模成型的初期产品进行正火时，按840℃保温4h执行。三、预先热处理步骤中，出炉空冷时按炉冷至300℃执行。四、预先热处理步骤中，回火完成后，按加热温度480℃以及保温8h，然后出炉空冷的热处理执行。五、调质热处理步骤中，加热温度950±10℃后的保温时间为45min。六、调质热处理步骤中，回火温度范围200±10℃后的保温时间为2h。
实施例
处理工艺为：坯料锻造、预先热处理、粗车、精车、钻孔、去毛刺、调质热处理、喷漆并获得成品。其中：
一、坯料锻造：将所下坯料放置于加热炉内，在500℃-800℃温度区间保温≥2h，再以100℃/h的升温速率升温至1200±10℃，保温≥4h。出炉快锻，开锻温度≥1050℃，压模成型；
二、预先热处理：压模成型的的初期产品进行正火，840℃保温4h，炉冷至300℃，出炉空冷，然后回火，加热温度480℃保温8h后出炉空冷的热处理，为下步工序打基础；
三、粗车、精车：上车床进行粗车，车掉表面氧化层，然后精确控制尺寸，精车完成成品形状；钻孔，使用钻床钻取孔洞，去掉孔洞周围毛刺，能让钎杆和钎具产品正常配套使用；
四、调质热处理：加热温度950±10℃，保温45min，油冷；回火温度200±10℃，保温2h，空冷，检测力学性能，抗拉强度达到1721MPa，冲击韧性为75J，布氏硬度达到492HB；
五、喷漆并获得成品步骤：喷保护漆，制成钎具产品。
通过上述实施例可以得出，本发明可以显著提高钎具产品强度和韧性，从而解决现有钎具产品使用寿命短、易断裂等问题，技术优势十分明显，市场推广前景十分广阔。

Claims (7)

1.凿岩钎具钢的调质热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：坯料锻造、预先热处理、粗车、精车、钻孔、去毛刺、调质热处理、喷漆并获得成品，其中：
坯料锻造步骤：将所下坯料放置于加热炉内，在500℃-800℃温度区间保温至少2h，再升温至1200±10℃，并保温≥4h，然后出炉快锻，开锻温度≥1050℃，压模成型；
预先热处理步骤：将压模成型的初期产品进行正火，随后出炉空冷，然后回火，然后加热并保温后出炉空冷的热处理执行；
粗车、精车步骤：上车床进行粗车，车掉表面氧化层，然后精车完成成品形状；
钻孔步骤：使用钻床钻取孔洞，去掉孔洞周围毛刺，并保证能让钎杆和钎具产品正常配套使用；
调质热处理步骤：先加热，所述加热温度950±10℃，先保温，然后油冷；随后回火，所述回火温度范围200±10℃，然后保温，空冷，并检测力学性能；
喷漆并获得成品步骤：喷保护漆，并完成钎具成品。
2.如权利要求1所述的凿岩钎具钢的调质热处理方法，其特征在于：坯料锻造步骤中，升温至1200±10℃的速率为100℃/h。
3.如权利要求1所述的凿岩钎具钢的调质热处理方法，其特征在于：预先热处理步骤中，将压模成型的初期产品进行正火时，按840℃保温4h执行。
4.如权利要求1所述的凿岩钎具钢的调质热处理方法，其特征在于：预先热处理步骤中，出炉空冷时按炉冷至300℃执行。
5.如权利要求1所述的凿岩钎具钢的调质热处理方法，其特征在于：预先热处理步骤中，回火完成后，按加热温度480℃以及保温8h，然后出炉空冷的热处理执行。
6.如权利要求1所述的凿岩钎具钢的调质热处理方法，其特征在于：调质热处理步骤中，加热温度950±10℃后的保温时间为45min。
7.如权利要求1所述的凿岩钎具钢的调质热处理方法，其特征在于：调质热处理步骤中，回火温度范围200±10℃后的保温时间为2h。
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