CN110628999A - 大规格凿岩钎具用锻钢的软化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是金属热处理领域的一种大规格凿岩钎具用锻钢的软化方法，包括以下步骤：将红送钢锭放置于加热炉内，通过特定温度的保温和升温后出炉快锻，再转精锻直接成材；然后将型材送炉内缓冷，温度为600±10℃，待料齐后保温≥1h，炉冷至≤300℃出炉空冷至室温；最后放置于退火炉内，加热至720±10℃，保温20‑30h，再冷却至≤450℃出炉，空冷至室温。本发明主要利用锻后控冷，可以充分利用锻造形变后晶体缺陷和结构不均匀性，以及更弥散细小的残留碳化物质点，加快非均匀形核过程，促进珠光体的形核和长大，进而控制奥氏体组织状态、相变条件及碳化物析出行为，达到控制相变后钢的硬度的目的，最终缓冷退火后钢的硬度值分布在235HB‑250HB之间，完全满足机械加工要求。

Description

大规格凿岩钎具用锻钢的软化方法

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，尤其涉及一种大规格凿岩钎具用锻钢的软化方法。

背景技术

凿岩钎具是矿山开采，基础设施建设中使用的工具。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，对钎具用钢疲劳强度、韧性等提出了极高的要求。目前大多数钢种通过添加Ni合金来满足极高的疲劳强度和韧性要求，但Ni在钢中除提高残余奥氏体的机械稳定性，细化贝氏体板条，使其排列杂乱，增加位错密度从而提高强度、韧性之外，还是非碳化物形成元素，退火软化过程仅固溶于铁素体基体，并强烈地阻碍铁素体再结晶，使其组织保持极为细小的形态，增加了钢材退火软化难度。

传统锻件采用锻后空冷，再经高温退火缓冷后硬度分布在280HB-300HB之间，机械加工难度较大，加工过程刀具磨损严重，增加刀具消耗，同时降低了加工效率。故此，多数用户对钢材供货硬度做了特别规定。

因此，设计合理有效的软化工艺以降低钎具钢硬度显得非常重要。目前国内在钢材软化控制方面的专利或文章较多，与凿岩钎具用锻钢的软化方法有关的专利主要有以下几项：

(1)CN 102876855A一种超高强度贝氏体钢软化工艺

该方法描述的是一种超高强度贝氏体钢软化工艺，所解决的是提供一种能够大幅低降低抗拉强度为1300-1500MPa超高强度空冷贝氏体钢的硬度、提高钢的切削加工效率的问题。工艺过程是：抗拉强度1300-1500MPa的超高强度空冷贝氏体钢经完全退火后，再进行高温回火，回火加热到650℃，保温1.5h后空冷至室温。其优点是：软化工艺耗能少，硬度能够降到170-250HB之间、硬度降幅大，可提高试样加工效率、提高加工刀具使用寿命，节能降耗。但对于凿岩钎具用钢，如采用同种方法(完全退火+高温回火)不能降低硬度值，且能耗较高，周期长，生产成本高。

(2)CN 107604136A 17-4PH钢软化热处理工艺及应用

该方法描述的是17-4PH钢软化热处理工艺及应用，所解决的是提供17-4PH的软化热处理工艺，以降低17-4PH钢的抗拉强度，便于镦压成形，提高产品质量问题。具体工艺包括：1)：固溶步骤：采用真空气淬炉加热至1060±10℃，保温50min，然后气冷至70℃以下出炉；2)：调整处理：采用真空气淬炉加热至815±10℃，保温30min，然后气冷至70℃以下出炉；3)：退火步骤：采用真空气淬炉加热至650±10℃，保温240min，然后气冷至70℃以下出炉。凿岩钎具用钢的软化重点在于降低钢的硬度便于切削加工，不涉及固溶、调质等步骤，两者软化机理不一致。

发明内容

为克服现有金属软化处理工艺对凿岩钎具用锻钢不适用，且存在工序复杂、效果差和耗能高等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种工艺简单的专门针对凿岩钎具用锻钢的软化热处理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

大规格凿岩钎具用锻钢的软化方法，其特征是，包括以下步骤：

a、锻造处理，将红送钢锭放置于加热炉内，在500℃-800℃温度区间保温≥2h，再升温至1200±10℃，保温≥8h，出炉快锻，开锻温度≥1050℃，压机直接拔长到350mm八角，冒口烂料切除90％，平均中切，转精锻直接成材，精锻终锻温度为880±10℃；

b、锻后控冷，将步骤一的产物立即送炉内缓冷，控制炉内温度为600±10℃，待料齐后保温≥1h，关火，炉冷至≤300℃出炉空冷至室温；

c、缓冷退火，将步骤二的产物放置于退火炉内，加热至720±10℃，保温20-30h，再冷却至≤450℃出炉，空冷至室温。

进一步的是，步骤c中对钢材进行加热回火时，按100℃/h的加热速率进行加热，在冷却时，按30℃/h的冷速进行冷却。

本发明的有益效果是：首先经过锻后控冷，可以充分利用锻造形变后晶体缺陷和结构不均匀性，以及更弥散细小的残留碳化物质点，加快非均匀形核过程，促进珠光体的形核和长大，进而控制奥氏体组织状态、相变条件及碳化物析出行为，达到控制相变后钢的硬度的目的，最终缓冷退火后钢的硬度值分布在235HB-250HB之间，完全满足机械加工要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

本发明所述的大规格指的是型材直径不小于180mm的钢材。

大规格凿岩钎具用锻钢的软化方法，包括以下步骤：

a、锻造处理，将红送钢锭放置于加热炉内，在500℃-800℃温度区间保温≥2h，再升温至1200±10℃，保温≥8h，出炉快锻，开锻温度≥1050℃，压机直接拔长到350mm八角，冒口烂料切除90％，平均中切，转精锻直接成材，精锻终锻温度为880±10℃；

b、锻后控冷，将步骤一的产物立即送炉内缓冷，控制炉内温度为600±10℃，待料齐后保温≥1h，关火，炉冷至≤300℃出炉空冷至室温；

c、缓冷退火，将步骤二的产物放置于退火炉内，加热至720±10℃，保温20-30h，再冷却至≤450℃出炉，空冷至室温。

进一步的是，步骤c中对钢材进行加热退火时，按100℃/h的加热速率进行加热，在冷却时，按30℃/h的冷速进行冷却。

各个工艺的目的是，步骤a主要是将钢材锻造成型，通过在特定温度下反复锻造，使得组织晶粒细化；步骤b锻后控冷，利用锻造形变后晶体缺陷和结构不均匀性，以及更弥散细小的残留碳化物质点，加快非均匀形核过程，促进珠光体的形核和长大，进而控制奥氏体组织状态、相变条件及碳化物析出行为；步骤c通过缓冷退火后钢的硬度值下降，最终缓冷退火后钢的硬度值分布在235HB-250HB之间，完全满足机械加工要求。

下面通过具体实施例进一步说明。

实施例一：

采用以下步骤对φ200mm的凿岩钎具用钢进行软化处理：

(1)锻造处理：将红送钢锭放置于加热炉内，在700℃保温2h，再以100℃/h的升温速率升温至1200℃，保温10h。出炉快锻，开锻温度1100℃，压机直接拔长到350mm八角，冒口烂料切除90％，平均中切，转精锻直接成材。精锻终锻温度为880℃。

(2)锻后冷却，将步骤一的钢棒立即送炉内，控制炉内温度为600℃，待料齐后保温1h，关火，炉冷至300℃出炉空冷至室温。

(3)缓冷退火，将步骤二的钢棒放置于退火炉内，以100℃/h的加热速率加热至720℃，保温25h，再以30℃/h的冷速冷却至450℃出炉，空冷至室温，得到钢棒A，检测硬度值为242HB。

实施例二：

采用以下步骤对φ180mm的凿岩钎具用钢进行软化处理：

(1)锻造处理：将红送钢锭放置于加热炉内，在600℃保温2h，再以100℃/h的升温速率升温至1200℃，保温12h。出炉快锻，开锻温度1100℃，压机直接拔长到350mm八角，冒口烂料切除90％，平均中切，转精锻直接成材。精锻终锻温度为880℃。

(2)锻后冷却，将步骤一的钢棒立即送炉内，控制炉内温度为600℃，待料齐后保温1h，关火，炉冷至250℃出炉空冷至室温。

(3)缓冷退火，将步骤二的钢棒放置于退火炉内，以100℃/h的加热速率加热至720℃，保温30h，再以30℃/h的冷速冷却至450℃出炉，空冷至室温，得到钢棒B，检测硬度值为240HB。

综上，本申请的软化热处理工艺对于大规格的凿岩钎具用钢能够起到很好的软化处理作用，相比传统高温退火处理的硬度小了50HB左右，对型材的使用强度要求没什么影响，但却有利于机械加工。整个工艺过程简单易操作，可大规模工艺应用，具有很好的实用性和应用前景。

Claims (2)

1.大规格凿岩钎具用锻钢的软化方法，其特征是，包括以下步骤：

a、锻造处理，将红送钢锭放置于加热炉内，在500℃-800℃温度区间保温≥2h，再升温至1200±10℃，保温≥8h，出炉快锻，开锻温度≥1050℃，压机直接拔长到350mm八角，冒口烂料切除90％，平均中切，转精锻直接成材，精锻终锻温度为880±10℃；

b、锻后控冷，将步骤一的产物立即送炉内缓冷，控制炉内温度为600±10℃，待料齐后保温≥1h，关火，炉冷至≤300℃出炉空冷至室温；

c、缓冷退火，将步骤二的产物放置于退火炉内，加热至720±10℃，保温20-30h，再冷却至≤450℃出炉，空冷至室温。

2.如权利要求1所述的大规格凿岩钎具用锻钢的软化方法，其特征是：步骤c中对钢材进行加热回火时，按100℃/h的加热速率进行加热，在冷却时，按30℃/h的冷速进行冷却。