CN113308645A - 一种钎头壳体的钢材及其制备方法 - Google Patents

一种钎头壳体的钢材及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113308645A
CN113308645A CN202110573368.7A CN202110573368A CN113308645A CN 113308645 A CN113308645 A CN 113308645A CN 202110573368 A CN202110573368 A CN 202110573368A CN 113308645 A CN113308645 A CN 113308645A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
percent
drill bit
equal
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110573368.7A
Other languages
English (en)
Inventor
沈国华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Planka Brazing Tool Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Planka Brazing Tool Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Planka Brazing Tool Co ltd filed Critical Zhejiang Planka Brazing Tool Co ltd
Priority to CN202110573368.7A priority Critical patent/CN113308645A/zh
Publication of CN113308645A publication Critical patent/CN113308645A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/32—Soft annealing, e.g. spheroidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本申请涉及凿岩钻具的领域，具体公开了一种钎头壳体的钢材及其制备方法。钎头壳体的钢材包括如下化学成分：C、Si、Mn、Ni、Mo、P、S、Cr、Ti、Nb、Cu、Al，其余为Fe和不可避免的杂质；其制备方法为：S1.炼钢；S2.轧钢；S3.后处理；S4.回火、淬火。本申请的钎头壳体的钢材通过提高钢材中C的含量，可提高钢材整体的硬度，使得钎头壳体的硬度满足实际使用的需求，无需通过热处理渗碳工艺来提高钎头壳体的硬度，简化了钢材制备的生产工艺，减少了钢材的生产成本，且无需对钢材进行车削，节约了钢材，减少了钎头壳体原材料的浪费，进而降低了钎头壳体的原材料成本，具有一定的节能效果。

Description

一种钎头壳体的钢材及其制备方法
技术领域
本申请涉及凿岩钻具的领域，更具体地说，它涉及一种钎头壳体的钢材及其制备方法。
背景技术
钎头是矿山、水电等工程中主要的凿岩工具，钎头一般装在钎杆前端，用以冲击回转钻凿岩。
如专利公告号为CN110748301A的中国实用新型专利，公布了一种台车钻头结构，包括钻体以及翼体，钻体用于破碎岩体的一端周向间隔设置有顶齿，翼体用于破碎岩体的一端周向间隔设置边齿，钻体背离顶齿的一端开设有安装孔，钻体上且位于顶齿之间开设有与安装孔连通的出液孔，且钻体上且位于顶齿之间开设有排渣槽，排渣槽沿钻体的径向延伸设置，出液孔远离安装孔的一端位于排渣槽中，翼体上周向间隔开设有主卸渣槽，主卸渣槽沿钻提的周向延伸设置，且主卸渣槽一端与排渣槽连通设置。
采用上述钎头，在凿岩过程中，钎头随钎杆回转而钻进，钎头受到的冲击力大、磨损快，且当岩石的硬度较大时，钎头的钻凿效果不佳，因此，实际生产中要求钎头具有较好的硬度。
为保证钎头的硬度，一般采用渗碳等热处理生产工艺来提高钎头的硬度，生产成本高，钢材的浪费大，有待改进。
发明内容
为了改善通过渗碳来提高钎头的硬度的工艺生产成本高的问题，本申请提供一种钎头壳体的钢材及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种钎头壳体的钢材，采用如下的技术方案：
一种钎头壳体的钢材，按重量百分比计，其化学成分包括：C：0.33-0.37%；Si：0.15-0.35%；Mn:0.5-0.9%；Ni:3.0-4.0%；Mo:0.3-0.5%；P：≤0.02%；S：≤0.015%；Cr：1.2-1.5%；Ti：≤0.05%；Nb：≤0.05%；Cu：≤0.3%；Al：0.015-0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
通过采用上述技术方案，提高钢材中C的含量，可提高钢材整体的硬度，进而提高了制得的钎头壳体的抗疲劳强度、耐磨性及抗冲击强度，使得钎头壳体的硬度满足实际使用的需求，提高了采用上述钎头壳体制得的钎头的使用寿命。
采用渗碳工艺对钢材进行处理时，钢材的表面硬度可能会过大，导致钢材的脆性较大，不利于钎头的使用，因此，渗碳工艺后需对钢材的表面进行车削，去除钢材表面硬度过大的部分，使得留下的钢材符合实际使用的需求。
本申请无需通过热处理渗碳工艺来提高钎头的硬度，简化了钢材制备的生产工艺，减少了钢材的生产成本，且制得的钢材可满足实际使用的需求，减少了钢材表面硬度过大的情况，无需对钢材进行车削，节约了钢材，减少了钎头壳体原材料的浪费，进而降低了钎头壳体的原材料成本，具有一定的节能效果。
Si的加入可提高钢材内铁素体和奥氏体的硬度和强度，有利于提高钢材的耐磨性能，减少了钎头壳体凿岩时的损耗。
Cr的加入有利于促进钢的硬化，能提高钢材的强度、硬度和耐磨性，使得钢材的硬度满足实际使用的需求，还可使钢在高温时仍具有较好的强度，提高了钢材强度的稳定性，减少了钎头壳体凿岩时产生的高温对钎头壳体凿岩的影响。
Mn和Cu的加入可提高钢材的韧性、强度、硬度及淬性，使得钢材具有良好的强度的同时还具有较好的塑形，减少了C含量增大后钢材脆性的变化对钢材的影响，减少了钎头壳体凿岩时发生碎裂的情况，提高了钎头壳体的实用性，还可改善钢材的热加工性能，使得钢材更易加工成所需规格的钎头壳体。
加入少量S可改善钢材的切削加工性，且S与Mn可形成硫化锰夹杂，硫化锰夹杂具有较高的塑性，可以提高钢材的机加工性能，使得钢材更易于加工。
Cr和Ni合用可提高钢材的耐腐蚀性，使得钢材更加耐用，Ni还可提高钢材的耐热性，减少了钎头凿岩时产生的高温对钎头壳体本身性能的影响，并能改善Cu在钢材中引起的热脆性。
Mo、Nb和Ti的加入能使钢材的晶粒细化，使钢材的内部组织更致密，进而提高钢材的强度，Mo还可提高钢材的淬透性、热强性和红硬性，使钢材高温时保持足够的强度和硬度，有利于提高钎头的钻凿效果，Nb还可降低钢的过热敏感性及回火脆性，并可提高钢材的抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀的能力。
钢材中加入少量的铝，可提高钢材的冲击韧性，Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，Al与Cr、Si合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力，使得钢材更加耐用。
Cu、Cr、Ni合用可在钢材表面形成一层致密的氧化膜，抑制大气中的氧和水向钢材内渗入，从而减缓了钢材的腐蚀倾向，进一步提高了钢材的耐大气腐蚀能力。
优选的，按重量百分比计，其化学成分包括：C：0.33-0.37%；Si：0.15-0.35%；Mn:0.5-0.9%；Ni:3.0-3.4%；Mo:0.3-0.5%；P：≤0.02%；S：≤0.015%；Cr：1.2-1.5%；Ti：≤0.05%；Nb：≤0.05%；Cu：≤0.3%；Al：0.015-0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
通过采用上述技术方案，在化学成分上，适当降低Ni的含量，可使钢材的韧性提高，有利于后续钢材的加工。
优选的，按重量百分比计，其化学成分包括：C：0.33-0.37%；Si：0.15-0.35%；Mn:0.5-0.9%；Ni:3.75-4.0%；Mo:0.3-0.5%；P：≤0.02%；S：≤0.015%；Cr：1.2-1.5%；Ti：≤0.05%；Nb：≤0.05%；Cu：≤0.3%；Al：0.015-0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
通过采用上述技术方案，在化学成分上，适当提高Ni的含量，可影响碳的扩散，使奥氏体相变速度减慢，并抑制铁素体相变，铁素体相变温度降低，晶粒长大缓慢，尺寸明显细化，使得钢材内部的晶粒尺寸更加细小均匀，因此，适当提高Ni的含量，有利于提高钢材的强度和硬度。
优选的，按重量百分比计，所述化学成分还包括0.70-0.85%V。
通过采用上述技术方案，V与Cr、Mo合用在高温下能析出Cr7C3、Mo2C和V4C2等细小碳化物，这些细小碳化物可在回火过程中诱发二次硬化反应，使钢材具有较好的蠕变强度。
且V在铁素体-珠光体和高碳珠光体的结构中，随着奥氏体转变过程能引发上述结构的弥散强化反应，从而提高钢材的强度和硬度，并由于C含量的增加，加入V可抑制Cr3C2的渗碳体形成，促进Cr7C3的形成，Cr7C3的硬度高于Cr3C2的硬度，从而可提高钢材的耐磨性，减少了钎头壳体凿岩时的损耗。V还可抑制Ni和Ti的晶间侵蚀，使得钢材的结构更加稳定。
优选的，按重量百分比计，所述化学成分还包括0.002-0.005%N。
通过采用上述技术方案，加入少量的N，N可与Ti形成细小弥散的TiN颗粒，TiN与Nb合用可细化钢材的铸态结构，减少钢材内的裂纹、降低连铸坯横向裂纹的敏感性，从而改善钢材的韧性，使得钢材更易加工成钎头壳体，并使得将边齿插接于凹槽内更加方便，减少了插接过程中钢材开裂的情况。
第二方面，本申请提供一种钎头壳体的钢材的制备方法，采用如下的技术方案：
一种钎头壳体的钢材的制备方法，包括以下步骤：
S1.炼钢：称取各原料并置于高炉中进行熔融，炼制成钢，得到钢水，然后对钢水进行精炼处理，精炼后的钢水浇注成连铸坯；
S2.轧钢：连铸坯经加热后轧制成钢材；
S3.后处理：钢材经软化退火处理，随后进行修磨、探伤及检验；
S4.回火、淬火：对S3中处理后的钢材进行锻打，再进行回火、淬火。
优选的，所述S1中，熔融温度为1500-1700℃，炼制温度为1550-1650℃，炼钢-连铸周期为4-7h。
优选的，所述S2中，加热温度为900-1100℃，轧制周期为5-7h。
优选的，所述S3中，退火温度为900-1100℃，退火时间为20-30h
优选的，所述S4中，将S3中处理后的钢材在800-1000℃的条件下进行锻打，再放入600-900℃的真空炉中回火10-12h，然后在600-900℃的多气氛炉中淬火加热1-3h，最后在钢材上加工形成用于边齿插接的凹槽。
通过采用上述技术方案，结合原料和相应的温度条件和工艺，有利于V在铁素体-珠光体和高碳珠光体的结构中，随着奥氏体转变过程引发上述结构的弥散强化反应，同时有利于Cr7C3、Mo2C和V4C2等细小碳化物的析出。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请通过提高钢材中C的含量，可提高钢材整体的硬度，使得钎头壳体的硬度满足实际使用的需求，无需通过热处理渗碳工艺来提高钎头壳体的硬度，简化了钢材制备的生产工艺，减少了钢材的生产成本，且无需对钢材进行车削，节约了钢材，减少了钎头壳体原材料的浪费，进而降低了钎头壳体的原材料成本，具有一定的节能效果。
2、本申请中优选采用V，V与Cr、Mo合用在高温下能析出Cr7C3、Mo2C和V4C2等细小碳化物，进而在回火过程中诱发二次硬化反应，使钢材具有较好的蠕变强度，并由于C含量的增加，加入V可抑制Cr3C2的渗碳体形成，促进Cr7C3的形成，从而可提高钢材的耐磨性，减少了钎头壳体凿岩时的损耗。
3、本申请中优选采用N，N可与Ti形成细小弥散的TiN颗粒，TiN与Nb合用可细化钢材的铸态结构，减少钢材内的裂纹、降低连铸坯横向裂纹的敏感性，从而改善钢材的韧性，使得钢材更易加工成钎头壳体，并使得在钎头壳体上捶打形成凹槽更加方便，减少了捶打过程中钢材开裂的情况。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
本申请公开了一种钎头壳体的钢材，包括如下化学成分：C、Si、Mn、Ni、Mo、P、S、Cr、Ti、Nb、Cu、Al，其余为Fe和不可避免的杂质，各化学成分含量如下表3所示。
钎头壳体的钢材的制备方法包括以下步骤：
S1.炼钢：称取各原料并置于高炉中进行熔融，熔融温度为1500℃，炼制成钢，炼制温度为1550℃，得到钢水，然后将钢水置于LF精炼炉内进行精炼处理，精炼后的钢水浇注成连铸坯，炼钢-连铸周期为7h；
S2.轧钢：加热炉温度为900℃，连铸坯经加热后轧制成所需规格的钢材，轧制周期为7h；
S3.后处理：钢材进行软化退火处理，退火温度为900℃，退火时间为30h，随后进行修磨、探伤及检验；
S4.回火、淬火：将S3中处理后的钢材在800℃的条件下进行锻打，再放入600℃的真空炉中回火12h，通过加工中心进行杆部和头部成型，然后在600℃的多气氛炉中淬火加热3h，最后通过加工中心对头部进行钻头成型，在头部形成用于边齿插接的凹槽。
在实际生产中，凹槽成型后，安装边齿时是将边齿直接插接于凹槽内，通过凹槽内壁抵紧于边齿从而实现边齿的安装，因此钢材的脆性不易过大，钢材需具有一定的韧性，减少边齿安装时钢材开裂的情况。
在步骤S3的探伤中，钢材修磨后应逐支进行表面探伤，保证表面质量合格。钢材表面应无裂纹、毛刺、折叠、轧制结疤和夹渣。钢材的局部表面缺陷可去除，清除深度应保证钢材清除缺陷后不超出公称最小尺寸，修磨宽度至少应为深度的5倍。允许有从实际尺寸算起不超过尺寸公差之半的个别细小划痕、压痕、麻点及深度不超过0.2mm的小裂纹存在。钢材应100％进行超声探伤，探伤精度按标准GB/T 4162-91中的A级执行。
在步骤S3中的检验中，钢材横截面酸浸低倍组织试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、翻皮、白点等缺陷，酸浸低倍组织合格级别按ASTM E381进行评级，结果符合表1规定。
表1 低倍组织合格级别
规格（mm） S R C
≤100 2 2 2
＞100 3 3 3
钢材按ASTM E45-05《钢中夹杂物含量的测定-标准检验法》中A法进行非金属夹杂物检验，所有样品均符合表2要求。
表2 非金属夹杂物合格级别
夹杂物类型 A B C D
细系 ≤3.0 ≤2.0 ≤1.0 ≤2.0
粗系 ≤2.5 ≤2.0 ≤1.0 ≤2.0
实施例2
与实施例1的区别在于，钎头壳体的钢材的化学成分如表3所示。
钎头壳体的钢材的制备方法包括以下步骤：
S1.炼钢：称取各原料并置于高炉中进行熔融，熔融温度为1700℃，炼制成钢，炼制温度为1650℃，得到钢水，然后将钢水置于LF精炼炉内进行精炼处理，精炼后的钢水浇注成连铸坯，炼钢-连铸周期为4h；
S2.轧钢：加热炉温度为1100℃，连铸坯经加热后轧制成所需规格的钢材，轧制周期为5h；
S3.后处理：钢材进行软化退火处理，退火温度为1100℃，退火时间为20h，随后进行修磨、探伤及检验；
S4.回火、淬火：将S3中处理后的钢材在1000℃的条件下进行锻打，再放入900℃的真空炉中回火10h，通过加工中心进行杆部和头部成型，然后在900℃的多气氛炉中淬火加热1h，最后通过加工中心对头部进行钻头成型，在头部形成用于边齿插接的凹槽。
实施例3
与实施例1的区别在于，钎头壳体的钢材的化学成分如表3所示。
钎头壳体的钢材的制备方法包括以下步骤：
S1.炼钢：称取各原料并置于高炉中进行熔融，熔融温度为1600℃，炼制成钢，炼制温度为1600℃，得到钢水，然后将钢水置于LF精炼炉内进行精炼处理，精炼后的钢水浇注成连铸坯，炼钢-连铸周期为6h；
S2.轧钢：加热炉温度为1000℃，连铸坯经加热后轧制成所需规格的钢材，轧制周期为6h；
S3.后处理：钢材进行软化退火处理，退火温度为1000℃，退火时间为25h，随后进行修磨、探伤及检验；
S4.回火、淬火：将S3中处理后的钢材在900℃的条件下进行锻打，再放入750℃的真空炉中回火11h，通过加工中心进行杆部和头部成型，然后在750℃的多气氛炉中淬火加热2h，最后通过加工中心对头部进行钻头成型，在头部形成用于边齿插接的凹槽。
实施例4
与实施例1的区别在于，钎头壳体钢材的化学成分如表3所示。
实施例5
与实施例1的区别在于，化学成分中加入V，其余为Fe和不可避免的杂质，各化学成分含量如下表1所示。
实施例6
与实施例1的区别在于，化学成分中加入N，其余为Fe和不可避免的杂质，各化学成分含量如下表1所示。
实施例7
与实施例1的区别在于，化学成分中加入V和N，其余为Fe和不可避免的杂质，各化学成分含量如下表1所示。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于，钎头壳体钢材的化学成分如表3所示。
表3 钢材的化学成分含量表（%）
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 对比例1
C 0.36 0.33 0.37 0.35 0.35 0.35 0.35 0.25
Si 0.24 0.35 0.15 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24
Mn 0.6 0.5 0.9 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
Ni 3.1 4.0 3.0 3.82 3.1 3.1 3.1 3.1
Mo 0.3 0.5 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
P 0.01 0.02 0.12 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
S 0.012 0.015 0.009 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012
Cr 1.24 1.2 1.5 1.24 1.24 1.24 1.24 1.24
Ti 0.04 0.05 0.034 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
Nb 0.04 0.05 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
Cu 0.26 0.3 0.22 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26
Al 0.022 0.015 0.04 0.022 0.022 0.022 0.022 0.022
V / / / / 0.75 / 0.72 /
N / / / / / 0.004 0.002 /
性能检测试验
以按照实施例1-7的制备方法制备得到100mm×100mm×100mm的钢材作为试样。
（1）耐磨性能测试：取实施例1-7和对比例1的试样在同一地区进行凿岩测试，试验地点为湖北麻城，岩层为花岗岩，配套设备为开山940钻机、开山580空压机，凿击频率控制为30Hz，转速为30r/min，工作风压为1.2-2.0MPa，钻岩1000m，测试结果如表4所示。
（2）硬度测试：参照标准GB/T 230-91《金属洛氏硬度试验方法》对各组样品进行硬度检测，测试结果如表4所示。
（3）抗腐蚀性测试：采用高压釜进行抗腐蚀试验，调节高压釜的压力为20MPa，持续时间为24h，采用高倍显微镜观察试样表面腐蚀情况，测试结果如表4所示。
（4）韧性测试：按照实施例1、4、6的制备方法制备钎头壳体，并将边齿插接于上述钎头壳体的凹槽内，记录边齿插接的难易程度和钎头壳体在插接过程中发生的现象，插接的难易程度采用5分制，5分最难；测试结果如下表3所示，测试结果如表4所示。
表4 各实施例和对比例的测试结果表
耐磨性能测试 硬度测试 抗腐蚀性测试 韧性测试
实施例1 直径磨损量为4.0mm左右，无开裂情况 58 表面颗粒均匀、平滑规整 2，无现象
实施例2 直径磨损量为4.0mm左右，无开裂情况 57 表面颗粒均匀、平滑规整 /
实施例3 直径磨损量为4.0mm左右，无开裂情况 58 表面颗粒均匀、平滑规整 /
实施例4 直径磨损量为1.0mm左右，无开裂情况 60 表面颗粒均匀、平滑规整 3，无现象
实施例5 直径磨损量为3.5mm左右，无开裂情况 60 表面颗粒均匀、平滑规整 /
实施例6 直径磨损量为4.0mm左右，无开裂情况 57 表面颗粒均匀、平滑规整 1，无现象
实施例7 直径磨损量为3.0mm左右，无开裂情况 61 表面颗粒均匀、平滑规整 /
对比例1 直径磨损量为6.5mm左右，无开裂情况 54 表面颗粒均匀、平滑规整 /
综上所述，可以得出以下结论：
1.结合实施例1和对比例1并结合表4可以看出，提高钢材中C的含量，可提高钢材整体的硬度，进而提高了制得的钎头壳体的耐磨性，使得钎头壳体的硬度能够满足实际使用的需求。
2.结合实施例1-4并结合表4可以看出，适当降低Ni的含量，可使钢材的韧性提高；适当提高Ni的含量，有利于提高钢材的硬度。
3.结合实施例1、5并结合表4可以看出，加入V可提高钢材的硬度和耐磨性。
4.结合实施例1、6并结合表4可以看出，加入N可改善钢材的韧性，使得将边齿插接于凹槽内更加方便，减少了插接过程中钢材开裂的情况。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种钎头壳体的钢材，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分包括：
C：0.33-0.37%；Si：0.15-0.35%；Mn:0.5-0.9%；Ni:3.0-4.0%；Mo:0.3-0.5%；P：≤0.02%；S：≤0.015%；Cr：1.2-1.5%；Ti：≤0.05%；Nb：≤0.05%；Cu：≤0.3%；Al：0.015-0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钎头壳体的钢材，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分包括：C：0.33-0.37%；Si：0.15-0.35%；Mn:0.5-0.9%；Ni:3.0-3.4%；Mo:0.3-0.5%；P：≤0.02%；S：≤0.015%；Cr：1.2-1.5%；Ti：≤0.05%；Nb：≤0.05%；Cu：≤0.3%；Al：0.015-0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的钎头壳体的钢材，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分包括：C：0.33-0.37%；Si：0.15-0.35%；Mn:0.5-0.9%；Ni:3.75-4.0%；Mo:0.3-0.5%；P：≤0.02%；S：≤0.015%；Cr：1.2-1.5%；Ti：≤0.05%；Nb：≤0.05%；Cu：≤0.3%；Al：0.015-0.04%，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的钎头壳体的钢材，其特征在于：按重量百分比计，所述化学成分还包括0.70-0.85%V。
5.根据权利要求1所述的钎头壳体的钢材，其特征在于：按重量百分比计，所述化学成分还包括0.002-0.005%N。
6.一种制备权利要求1所述的钎头壳体的钢材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.炼钢：称取各原料并置于高炉中进行熔融，炼制成钢，得到钢水，然后对钢水进行精炼处理，精炼后的钢水浇注成连铸坯；
S2.轧钢：连铸坯经加热后轧制成钢材；
S3.后处理：钢材经软化退火处理，随后进行修磨、探伤及检验；
S4.回火、淬火：对S3中处理后的钢材进行锻打，再进行回火、淬火。
7.根据权利要求6所述的钎头壳体的钢材的制备方法，其特征在于：所述S1中，熔融温度为1500-1700℃，炼制温度为1550-1650℃，炼钢-连铸周期为4-7h。
8.根据权利要求6所述的钎头壳体的钢材的制备方法，其特征在于：所述S2中，加热温度为900-1100℃，轧制周期为5-7h。
9.根据权利要求6所述的钎头壳体的钢材的制备方法，其特征在于：所述S3中，退火温度为900-1100℃，退火时间为20-30h。
10.根据权利要求6所述的钎头壳体的钢材的制备方法，其特征在于：所述S4中，将S3中处理后的钢材在800-1000℃的条件下进行锻打，再放入600-900℃的真空炉中回火10-12h，然后在600-900℃的多气氛炉中淬火加热1-3h，最后在钢材上加工形成用于边齿插接的凹槽。
CN202110573368.7A 2021-05-25 2021-05-25 一种钎头壳体的钢材及其制备方法 Pending CN113308645A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110573368.7A CN113308645A (zh) 2021-05-25 2021-05-25 一种钎头壳体的钢材及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110573368.7A CN113308645A (zh) 2021-05-25 2021-05-25 一种钎头壳体的钢材及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113308645A true CN113308645A (zh) 2021-08-27

Family

ID=77374666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110573368.7A Pending CN113308645A (zh) 2021-05-25 2021-05-25 一种钎头壳体的钢材及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113308645A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61149462A (ja) * 1984-12-24 1986-07-08 Daido Steel Co Ltd さく岩機ロツド用の中空鋼鋼材
WO2003062484A1 (en) * 2002-01-21 2003-07-31 Sandvik Ab Element for percussive rock drilling and method for its production
JP2008111146A (ja) * 2006-10-30 2008-05-15 Jfe Steel Kk 掘削工具刃用鋼または削岩工具刃用鋼、およびその製造方法
CN101748346A (zh) * 2009-12-25 2010-06-23 舞阳钢铁有限责任公司 一种高等级别耐磨钢板及其生产方法
CN107619992A (zh) * 2016-07-13 2018-01-23 成都中源红科技有限公司 一种合金钢及其以该合金钢为材料的液压凿岩机冲击活塞的制造工艺
CN111500927A (zh) * 2020-04-25 2020-08-07 浙江普兰卡钎具股份有限公司 一种钎头壳体的钢材及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61149462A (ja) * 1984-12-24 1986-07-08 Daido Steel Co Ltd さく岩機ロツド用の中空鋼鋼材
WO2003062484A1 (en) * 2002-01-21 2003-07-31 Sandvik Ab Element for percussive rock drilling and method for its production
JP2008111146A (ja) * 2006-10-30 2008-05-15 Jfe Steel Kk 掘削工具刃用鋼または削岩工具刃用鋼、およびその製造方法
CN101748346A (zh) * 2009-12-25 2010-06-23 舞阳钢铁有限责任公司 一种高等级别耐磨钢板及其生产方法
CN107619992A (zh) * 2016-07-13 2018-01-23 成都中源红科技有限公司 一种合金钢及其以该合金钢为材料的液压凿岩机冲击活塞的制造工艺
CN111500927A (zh) * 2020-04-25 2020-08-07 浙江普兰卡钎具股份有限公司 一种钎头壳体的钢材及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴润等: "《钢铁质量及其构件失效分析》", 30 April 2018, 北京航空航天大学出版社 *
曹鹏军主编: "《金属材料学》", 30 November 2018, 冶金工业出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6205061B2 (ja) 浸炭窒化軸受用鋼
TWI424067B (zh) 膚鍛鋼、滲碳零件及膚鍛鋼之製造方法
CN111286682B (zh) 一种低合金超高强度钢及其热处理工艺
WO2012067237A1 (ja) 車輪用鋼
CN114134400B (zh) 一种大规格高强度高韧性油井钻头用钢及其制备方法
CN110846580A (zh) 一种高Mo高性能Mn-Cr系风电输出齿轮用钢及其生产方法
JP2014034683A (ja) 肌焼用棒鋼または線材
JP2015042766A (ja) 肌焼鋼鋼材
CN111876561B (zh) 一种梯度形变高碳马氏体不锈钢的低温二次硬化回火方法
CN111500927A (zh) 一种钎头壳体的钢材及其制备方法
CN113308645A (zh) 一种钎头壳体的钢材及其制备方法
CN109154042B (zh) 热锻品
CN113025878B (zh) 一种油服开采低合金完井工具用调质圆钢及其制造方法
CN111876663B (zh) 一种针织面板用合金结构钢板及其制造方法
JP3644217B2 (ja) 高周波焼入部品およびその製造方法
CN107685129A (zh) 一种重型电动机轴的锻件制备方法
JP2016084541A (ja) 肌焼用棒鋼または線材
WO2009104805A1 (ja) 鋼材、および鋼材の製造方法
CN110760664B (zh) 一种初轧石墨钢辊性能提升的修复热处理工艺
JP7469596B2 (ja) 軸受用鋼
RU2739462C1 (ru) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ ПОНИЖЕННОЙ (ПП) и РЕГЛАМЕНТИРОВАННОЙ (РП) ПРОКАЛИВАЕМОСТИ 4-го ПОКОЛЕНИЯ
JP7417058B2 (ja) 高周波焼入れ用綱および高周波焼入れ部品
JP5310095B2 (ja) 黒皮外周旋削性とねじり疲労強度に優れた鋼材の製造方法
CN112853200B (zh) 一种高硬耐磨耐蚀耐高温合金铸钢磨套及制造工艺
WO2015133273A1 (ja) 肌焼鋼鋼線

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210827

RJ01 Rejection of invention patent application after publication