CN105950996A - 盾构机刀圈材料工艺 - Google Patents

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刘春超
冯宝倪
吕俊
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Abstract

本发明公开了盾构机刀圈材料工艺，该刀圈的硬度可达到HRC:56‑58.5，制造该盾构机刀圈材料成分包括有；C 0.15‑0.23％、Si 1.0‑1.2％、Mn 0.4‑0.8％、V 0.5‑1.5％、Mo 1.2‑1.8％、Cr 4.2‑5.5％、稀土元素0.008‑0.05％，其它组分为Fe；金属机体的硬度是由马氏体的含碳量决定的，因此采用C含量走上限，淬火硬度大幅度提高，Cr、Mo、Si等合金元素走上限，提高金属机体的韧性和耐磨性，而且添加稀土元素进一步增加钢的韧性和耐磨性。

Description

盾构机刀圈材料工艺
技术领域
本发明涉及机械部件材料加工工艺，具体涉及盾构机刀圈材料工艺。
背景技术
盾构机工作原理是安装在盾构机刀盘上的盘型滚刀，在盾构机的强烈推理作用下压紧在岩石面上，随着刀盘的旋转，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自传，滚刀在刀盘的推力和扭矩作用下，在岩石面上切出一系列同心沟槽，当推力超过岩石的强度时，滚刀刀刃下的岩石直接破裂，刀刃插入岩石，形成压碎区和放射性裂纹，进一步加压，当滚刀间距满足一定条件时，相邻滚刀间内裂纹延展并相互贯通，形成岩石碎片而崩落，完成破岩。
盾构机刀圈在工作过程中与岩石表面直接接触，不仅承受刀盘对它的推力和扭矩及岩石对它的强烈冲击与磨损作用，还会因为很多不确定因素造成受力不均而磨损或断裂，复杂的地下环境会造成刀圈腐蚀，在与岩石的强烈冲击和摩擦过程中刀圈会产生高温而改变性能，冷却是会产生较大应力而造成破坏，刀圈的主要失效形式有崩刃、断裂和磨损。
发明内容
为解决背景技术中所述技术问题，本发明采用以下技术方案：盾构机刀圈材料工艺，其特征在于，该刀圈的硬度可达到HRC:56-58.5，制造该盾构机刀圈材料成分包括有；C 0.15-0.23％、Si 1.0-1.2％、Mn 0.4-0.8％、V 0.5-1.5％、Mo 1.2-1.8％、Cr 4.2-5.5％、稀土元素0.008-0.05％，其它组分为Fe。
2、根据权利要求1所述的盾构机刀圈材料工艺的制作方法，其特征在于，将刀圈材料的毛坯加热到850-880℃后保温200-300分钟，再经过成型处理后经过淬火处理中，先加热后保温时间为60-80分钟，再次加热后保温时间为50-80分钟，在第一次回火处理中经过加热保温时间为100-150分钟，第二次加热后工件的保温时间为100-120分钟。
C:钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23％超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20％。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性；
Si：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30％的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60％,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢；
Mn：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50％。在碳素钢中加入0.70％以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40％。含锰11－14％的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能；
Cr：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素；
Mo：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性；
V：钒是钢的优良脱氧剂，钢中加0.5％的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力；
稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能，可提高耐磨性。
本发明的有益效果是：金属机体的硬度是由马氏体的含碳量决定的，因此采用C含量走上限，淬火硬度大幅度提高，Cr、Mo、Si等合金元素走上限，提高金属机体的韧性和耐磨性，而且添加稀土元素进一步增加钢的韧性和耐磨性。
具体实施方式
实施例一
盾构机刀圈材料工艺，该刀圈的硬度可达到HRC:56，制造该盾构机刀圈材料成分包括有；C 0.2％、Si 1.0％、Mn 0.4％、V 0.5％、Mo 1.2％、Cr 4.2％、稀土元素0.008％，其它组分为Fe。
优选地，将刀圈材料的毛坯加热到850℃后保温200分钟，再经过成型处理后经过淬火处理中，先加热后保温时间为60分钟，再次加热后保温时间为50分钟，在第一次回火处理中经过加热保温时间为100分钟，第二次加热后工件的保温时间为100分钟。
实施例二
盾构机刀圈材料工艺，该刀圈的硬度可达到HRC:58.5制造该盾构机刀圈材料成分包括有；C 0.15％、Si 1.2％、Mn 0.8％、V 1.5％、Mo 1.8％、Cr 5.5％、稀土元素0.05％，其它组分为Fe。
优选地，将刀圈材料的毛坯加热到880℃后保温300分钟，再经过成型处理后经过淬火处理中，先加热后保温时间为80分钟，再次加热后保温时间为80分钟，在第一次回火处理中经过加热保温时间为150分钟，第二次加热后工件的保温时间为120分钟。
实施例三
盾构机刀圈材料工艺，该刀圈的硬度可达到HRC:56-58.5制造该盾构机刀圈材料成分包括有；C 0.22％、Si 1.1％、Mn 0.6％、V 1.2％、Mo 1.6％、Cr 4.4％、稀土元素0.01％，其它组分为Fe。
优选地，将刀圈材料的毛坯加热到860℃后保温260分钟，再经过成型处理后经过淬火处理中，先加热后保温时间为70分钟，再次加热后保温时间为60分钟，在第一次回火处理中经过加热保温时间为120分钟，第二次加热后工件的保温时间为110分钟。

Claims (2)

1.盾构机刀圈材料工艺，其特征在于，该刀圈的硬度可达到HRC:56-58.5，制造该盾构机刀圈材料成分包括有；C 0.15-0.23％、Si 1.0-1.2％、Mn 0.4-0.8％、V 0.5-1.5％、Mo 1.2-1.8％、Cr 4.2-5.5％、稀土元素0.008-0.05％，其它组分为Fe。
2.根据权利要求1所述的盾构机刀圈材料工艺的制作方法，其特征在于，将刀圈材料的毛坯加热到850-880℃后保温200-300分钟，再经过成型处理后经过淬火处理中，先加热后保温时间为60-80分钟，再次加热后保温时间为50-80分钟，在第一次回火处理中经过加热保温时间为100-150分钟，第二次加热后工件的保温时间为100-120分钟。
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