CN107805776A - 一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺 - Google Patents
一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺，该工艺包括对热轧23CrNi3MoA中空钢钎具进行渗碳处理、淬火处理和低温回火处理，并通过对每一步骤的工艺参数进行严格控制，可实现渗碳后钎具由表及里的碳势抛物线分布，即由钎具表面到心部碳浓度呈现抛物线形状，使得渗碳后钎具形成硬度过渡区及一定宽度过渡层的复相组织，钎具受到冲击时，从表面到中间及中间到心部可以两次缓解冲击，可以达到钎具强韧性良好匹配，从而有效的提高了钎具的使用寿命。另外，凡属于表面渗碳的钢铁机具，为了实现渗碳碳势的分布状态，均可使用本发明所提供的渗碳分布控制工艺，因此使用范围较广。
Description
技术领域
本发明属于钎具加工技术领域，具体涉及一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺。
背景技术
凿岩钎具在钻凿过程中接触并破碎岩体，承受着高频率、高冲击功凿岩机施加的拉压、弯曲、扭转循环应力作用，同时承受着巨大的冲击载荷和磨料的剧烈磨损及矿水的腐蚀，因此，凿岩钎具的服役条件十分恶劣，凿岩钎具的质量和性能主要取决于其组织结构，合理的组织结构是获得高寿命钎具的关键，恶劣的工作环境对钎具的质量提出了较高的要求：不仅要求凿岩钎具表面具有较高的硬度和耐磨性，同时要求凿岩钎具心部具有较高的韧性，钎具渗碳工艺决定表面到心部的硬度分布状态及金相组织结构，渗碳后钎具表面的高硬度和心部的高韧性匹配过渡不佳，常常造成钎具的早起失效，这也是目前国内钎具寿命较低的主要原因，通过对凿岩钎具进行渗碳处理分布的工艺控制，是提高凿岩钎具使用寿命的关键。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种可实现渗碳后钎具由表及里碳势抛物线分布、能有效提高钎具使用寿命的23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺，该工艺包括以下步骤：
A、渗碳处理：钎具采用热轧23CrNi3MoA中空钢，以丙烷为渗碳剂，甲醇为稀释剂，工件850℃装入井式渗碳炉内进行渗碳，炉内温度到达780℃开始通入甲醇，炉内温度到达860℃开始通入丙烷，利用红外线或氧探头控制碳势，利用热电偶控制温度，渗碳包含强渗、扩散两个阶段，当炉内温度升至 920℃时，碳势控制为1.1%强渗8小时；而后降低丙烷滴量，碳势控制为0.6%进入扩散阶段，保温2小时，渗碳完成后降低炉内温度至 860℃，保温 1 小时，工件出炉风能淬火；
B、淬火处理：将经上述步骤渗碳完成后的钎具在温度为855-865℃下进行风冷淬火，以≥ 3℃ /s 的冷速冷却到 300℃，以≥ 1℃ /s 的冷速冷却至室温；
C、低温回火处理：将经上述步骤淬火处理后的钎具进行低温回火处理，回火温度210℃，回火保温100分钟。
进一步地，所述步骤A中采用热轧机械钻孔法对￠51的23CrNi3MoA中空钢进行机加工及摩擦焊处理后，得到钎具。
进一步地，所述23CrNi3MoA中空钢的化学成分为C 0.22-0.24%、Si 0.20-0.30%、Mn 0.65-0.75%、Cr 1.25-1.35%、Ni 2.89-2.98%、Mo 0.23-0.28%、P ≤ 0.015%、S ≤0.008%。
进一步地，所述步骤B中淬火处理时保护气体为氮气。
本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺包括对热轧23CrNi3MoA中空钢钎具进行渗碳处理、淬火处理和低温回火处理，并通过对每一步骤的工艺参数进行严格控制，可实现渗碳后钎具由表及里的碳势抛物线分布，即由钎具表面到心部碳浓度呈现抛物线形状，使得渗碳后钎具形成硬度过渡区及一定宽度过渡层的复相组织，钎具受到冲击时，从表面到中间及中间到心部可以两次缓解冲击，可以达到钎具强韧性良好匹配，从而有效的提高了钎具的使用寿命。另外，凡属于表面渗碳的钢铁机具，为了实现渗碳碳势的分布状态，均可使用本发明所提供的渗碳分布控制工艺，因此使用范围较广。
附图说明
图1为本发明处理后钎具表面碳含量与碳层深度的分布图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺，包括以下步骤：
A、渗碳处理：采用热轧机械钻孔法对￠51的23CrNi3MoA中空钢进行机加工及摩擦焊处理后，得到钎具，23CrNi3MoA中空钢的化学成分为C 0.22-0.24%、Si 0.20-0.30%、Mn 0.65-0.75%、Cr 1.25-1.35%、Ni 2.89-2.98%、Mo 0.23-0.28%、P ≤ 0.015%、S ≤ 0.008%，以丙烷为渗碳剂，甲醇为稀释剂，工件850℃装入井式渗碳炉内进行渗碳，炉内温度到达780℃开始通入甲醇，炉内温度到达860℃开始通入丙烷，利用红外线或氧探头控制碳势，利用热电偶控制温度，渗碳包含强渗、扩散两个阶段，当炉内温度升至 920℃时，碳势控制为1.1%强渗8小时；而后降低丙烷滴量，碳势控制为0.6%进入扩散阶段，保温2小时，渗碳完成后降低炉内温度至 860℃，保温 1 小时，工件出炉风能淬火。
B、淬火处理：将经上述步骤渗碳完成后的钎具在温度为855-865℃下进行风冷淬火，淬火处理时保护气体为氮气，以≥ 3℃ /s 的冷速冷却到 300℃，以≥ 1℃ /s 的冷速冷却至室温。
C、低温回火处理：将经上述步骤淬火处理后的钎具进行低温回火处理，回火温度210℃，回火保温100分钟。
如图1所示，通过上述方法生产的钎具渗碳层深度 1.4 mm，表面层含碳量达到0.78%，渗碳层呈现抛物线分布，金相组织过渡均匀，硬度过渡平缓。
Claims (4)
1.一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：
A、渗碳处理：钎具采用热轧23CrNi3MoA中空钢，以丙烷为渗碳剂，甲醇为稀释剂，工件850℃装入井式渗碳炉内进行渗碳，炉内温度到达780℃开始通入甲醇，炉内温度到达860℃开始通入丙烷，利用红外线或氧探头控制碳势，利用热电偶控制温度，渗碳包含强渗、扩散两个阶段，当炉内温度升至 920℃时，碳势控制为1.1%强渗8小时；而后降低丙烷滴量，碳势控制为0.6%进入扩散阶段，保温2小时，渗碳完成后降低炉内温度至 860℃，保温 1 小时，工件出炉风能淬火；
B、淬火处理：将经上述步骤渗碳完成后的钎具在温度为855-865℃下进行风冷淬火，以≥ 3℃ /s 的冷速冷却到 300℃，以≥ 1℃ /s 的冷速冷却至室温；
C、低温回火处理：将经上述步骤淬火处理后的钎具进行低温回火处理，回火温度210℃，回火保温100分钟。
2.根据权利要求1所述的一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺，其特征在于：所述步骤A中采用热轧机械钻孔法对￠51的23CrNi3MoA中空钢进行机加工及摩擦焊处理后，得到钎具。
3.根据权利要求1或2所述的一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺，其特征在于：所述23CrNi3MoA中空钢的化学成分为C 0.22-0.24%、Si 0.20-0.30%、Mn 0.65-0.75%、Cr 1.25-1.35%、Ni 2.89-2.98%、Mo 0.23-0.28%、P ≤ 0.015%、S ≤ 0.008%。
4.根据权利要求1所述的一种23CrNi3MoA钎具用材料的渗碳碳势分布控制工艺，其特征在于：所述步骤B中淬火处理时保护气体为氮气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180316 |