專利名稱：沖擊活塞的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活塞的熱處理工藝，尤其涉及具有較高表面硬度和沖擊性能的潛孔沖擊器用活塞的熱處理方法。
背景技術(shù)：
活塞是潛孔沖擊器的關(guān)鍵部位之一，是受力最復(fù)雜，最易損壞的部件。在沖擊過程中，活塞以每秒幾米至幾十米的速度沖擊釬桿并反彈，產(chǎn)生極大的瞬時(shí)沖擊力并對活塞造成嚴(yán)重的破壞，以致活塞出現(xiàn)斷裂、剝落、崩塊等普遍失效情況。因而很多熱處理工作者致力于沖擊活塞的熱處理工藝研究，希望它具有很高的強(qiáng)韌性和抗沖擊疲勞性，同時(shí)活塞的表面具有高硬度，以使沖擊活塞在高頻率強(qiáng)烈沖擊過程中不蹋陷、不崩裂，延長活塞的使用壽命。近年來，在冶金礦山、煤礦巖巷、化工采礦等巖石掘進(jìn)工程中，潛孔沖擊器正在發(fā)揮著越來越重要的作用，這就對沖擊活塞的性能提出了更高的要求，進(jìn)而對加工活塞的原材料和熱處理工藝提出了更高的要求。目前，傳統(tǒng)的熱處理工藝或者提高了活塞的抗沖擊性能，但是犧牲了表面硬度，降低了活塞表面抗載荷和耐磨損能力；或者具有較高的表面硬度，但抗沖擊性能差，活塞的使用壽命始終達(dá)不到礦山生產(chǎn)要求。這不但影響礦山的工作效率，且在經(jīng)濟(jì)上也造成了一定損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種沖擊活塞的熱處理方法，旨在有效提高活塞的生產(chǎn)效率，解決活塞的抗沖擊性能和表面硬度，提高使用壽命。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
沖擊活塞的熱處理方法，沖擊活塞的材料為20Cr2Ni4，其成分重量百分比C O. 17
0.23%, Mn O. 3 O. 6%, P^O. 035%, S^O. 035%, Si O. 17 O. 37%, Ni 3. 25 3. 65%, Cr
1.27 I. 65%，Cu ( O. 08%，其特征在于包括以下步驟
1)將沖擊活塞表面清潔后放入滲碳爐內(nèi)滲碳，滲碳溫度900 930°C，時(shí)間20 30小時(shí)，滲碳后隨爐冷卻；
2)對沖擊活塞進(jìn)行淬火處理，淬火溫度780 820°C，保溫3 5小時(shí)后進(jìn)放入淬火液，時(shí)間控制在30 120秒，淬火后風(fēng)冷；
3)將沖擊活塞放入回火爐中，進(jìn)行170 200°C回火4 6小時(shí)，出爐后自然冷卻至室溫。進(jìn)一步地，上述的沖擊活塞的熱處理方法，步驟I)中，滲碳工藝采用保護(hù)氣氛加熱。更進(jìn)一步地，上述的沖擊活塞的熱處理方法，步驟2)中，淬火液溫度控制在20 60。。。 本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在采用本發(fā)明熱處理方法后沖擊活塞性能表面硬度HRC 59 63，心部硬度HRC 38 42，夏比V型缺口試樣沖擊功(Akv) > 100 J0滲碳后采用快速淬火的方法使表面組織有效的轉(zhuǎn)化為馬氏體，得以硬化；而心部組織有相對緩慢的冷卻速度，使活塞的心部保持了較高的韌性。該方法不僅縮短活塞的加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，而且使活塞具有較高的表面硬度和耐磨性，心部又具有較好韌性和抗沖擊性，進(jìn)而提高了活塞的使用壽命，節(jié)約采礦成本。
具體實(shí)施例方式結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明熱處理工藝作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例I :
沖擊活塞的材料為20Cr2Ni4，其成分重量百分比C O. 17 O. 23%，Mn O. 3 O. 6%，P ≤ O. 035%, S ≤ O. 035%, Si O. 17 O. 37%, Ni 3. 25 3. 65%, Cr I. 27 I. 65%, Cu(O. 08% ；
滲碳將沖擊活塞表面清潔后放入滲碳爐中，加熱至900 920°C，保溫25小時(shí)，爐內(nèi)氮?dú)饫鋮s；滲碳過程采用氮甲醇為保護(hù)氣，天然氣為富化氣；滲碳過程使活塞的表面得到硬化；
淬火將正火后的沖擊活塞加熱至780 800°C，保溫5小時(shí)后，迅速進(jìn)入20 60°C的淬火液，淬火時(shí)間100秒，淬火后迅速風(fēng)冷；
低溫回火回火溫度170 190°C，回火時(shí)間4小時(shí)，出爐后自然冷卻至室溫。經(jīng)過上述熱處理工藝后，對沖擊活塞進(jìn)行如下檢測
硬度測試表面硬度HRC 59，心部硬度HRC 38。沖擊韌性實(shí)驗(yàn)從沖擊活塞上依據(jù)國標(biāo)尺寸縱向取沖擊試樣，室溫下夏比V型缺口試樣沖擊功(Akv)≥100J。實(shí)施例2:
沖擊活塞的材料為20Cr2Ni4，其成分重量百分比C O. 17 O. 23%，Mn O. 3 O. 6%，P ≤ O. 035%, S ≤ O. 035%, Si O. 17 O. 37%, Ni 3. 25 3. 65%, Cr I. 27 I. 65%, Cu ≤ O. 08% ；
滲碳將沖擊活塞表面清潔后放入滲碳爐中，加熱至910 930°C，保溫20小時(shí)，爐內(nèi)氮?dú)饫鋮s；滲碳過程采用氮甲醇為保護(hù)氣，天然氣為富化氣；滲碳過程使活塞的表面得到硬化；
淬火將正火后的沖擊活塞加熱至790 820°C，保溫3小時(shí)后，迅速進(jìn)入20 60°C的淬火液，淬火時(shí)間30秒,淬火后迅速風(fēng)冷；
低溫回火回火溫度180 200°C，回火時(shí)間6小時(shí)，出爐后自然冷卻至室溫。經(jīng)過上述熱處理工藝后，對沖擊活塞進(jìn)行如下檢測
硬度測試表面硬度HRC 60，心部硬度HRC 42。沖擊韌性實(shí)驗(yàn)從沖擊活塞上依據(jù)國標(biāo)尺寸縱向取沖擊試樣，室溫下夏比V型缺口試樣沖擊功(Akv)≥100J。實(shí)施例3:
沖擊活塞的材料為20Cr2Ni4，其成分重量百分比C O. 17 O. 23%，Mn O. 3 O. 6%，P ≤ O. 035%, S ≤ O. 035%, Si O. 17 O. 37%, Ni 3. 25 3. 65%, Cr I. 27 I. 65%, Cu(O. 08% ；
滲碳將沖擊活塞表面清潔后放入滲碳爐中，加熱至905 915°C，保溫23小時(shí)，爐內(nèi)氮?dú)饫鋮s；滲碳過程采用氮甲醇為保護(hù)氣，天然氣為富化氣；滲碳過程使活塞的表面得到硬化；
淬火將正火后的沖擊活塞加熱至785 810 °C，保溫3. 5小時(shí)后，迅速進(jìn)入20 60°C的淬火液，淬火時(shí)間50秒，淬火后迅速風(fēng)冷；
低溫回火回火溫度180 190°C，回火時(shí)間5. 5小時(shí)，出爐后自然冷卻至室溫。經(jīng)過上述熱處理工藝后，對沖擊活塞進(jìn)行如下檢測
硬度測試表面硬度HRC 63，心部硬度HRC 40。 沖擊韌性實(shí)驗(yàn)從沖擊活塞上依據(jù)國標(biāo)尺寸縱向取沖擊試樣，室溫下夏比V型缺口試樣沖擊功(Akv)彡100J。實(shí)施例4:
沖擊活塞的材料為20Cr2Ni4，其成分重量百分比C O. 17 O. 23%，Mn O. 3 O. 6%，P 彡 O. 035%, S 彡 O. 035%, Si O. 17 O. 37%, Ni 3. 25 3. 65%, Cr I. 27 I. 65%, Cu(O. 08% ；
滲碳將沖擊活塞表面清潔后放入滲碳爐中，加熱至900 930°C，保溫30小時(shí)，爐內(nèi)氮?dú)饫鋮s；滲碳過程采用氮甲醇為保護(hù)氣，天然氣為富化氣；滲碳過程使活塞的表面得到硬化；
淬火將正火后的沖擊活塞加熱至780 820°C，保溫4小時(shí)后，迅速進(jìn)入20 60°C的淬火液，淬火時(shí)間120秒，淬火后迅速風(fēng)冷；
低溫回火回火溫度170 200°C，回火時(shí)間5小時(shí)，出爐后自然冷卻至室溫。經(jīng)過上述熱處理工藝后，對沖擊活塞進(jìn)行如下檢測
硬度測試表面硬度HRC 61，心部硬度HRC 40.5。沖擊韌性實(shí)驗(yàn)從沖擊活塞上依據(jù)國標(biāo)尺寸縱向取沖擊試樣，室溫下夏比V型缺口試樣沖擊功(Akv)彡100J。通過金相觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過本發(fā)明熱處理工藝后，表面組織為針狀馬氏體和少量殘余奧氏體，組織細(xì)小均勻，因而組織具有較高的硬度和較好的耐磨性；心部為粒狀貝氏體、板條馬氏體和鐵素體，勢必使心部硬度控制在合適的范圍內(nèi)，并具有很高的抗沖擊性。綜上所述，采用本發(fā)明熱處理方法后沖擊活塞性能表面硬度HRC 59 63，心部硬度HRC 38 42，夏比V型缺口試樣沖擊功(Akv) ^ 100 J0滲碳后采用快速淬火的方法使表面組織有效的轉(zhuǎn)化為馬氏體，得以硬化；而心部組織有相對緩慢的冷卻速度，使活塞的心部保持了較高的韌性。該方法不僅縮短活塞的加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，而且使活塞具有較高的表面硬度和耐磨性，心部又具有較好韌性和抗沖擊性，進(jìn)而提高了活塞的使用壽命，節(jié)約采礦成本。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.沖擊活塞的熱處理方法，沖擊活塞的材料為20Cr2Ni4，其成分重量百分比C0. 17 0.23%, Mn 0. 3 0. 6%, P 彡 0. 035%, S 彡 0. 035%, Si 0. 17 0. 37%, Ni 3. 25 3. 65%, Cr1.27 I. 65%，Cu ( 0. 08%，其特征在于包括以下步驟 1)將沖擊活塞表面清潔后放入滲碳爐內(nèi)滲碳，滲碳溫度900 930°C，時(shí)間20 30小時(shí)，滲碳后隨爐冷卻； 2)對沖擊活塞進(jìn)行淬火處理，淬火溫度780 820°C，保溫3 5小時(shí)后進(jìn)放入淬火液，時(shí)間控制在30 120秒，淬火后風(fēng)冷； 3)將沖擊活塞放入回火爐中，進(jìn)行170 200°C回火4 6小時(shí)，出爐后自然冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沖擊活塞的熱處理方法，其特征在于步驟I)中，滲碳工藝采用保護(hù)氣氛加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沖擊活塞的熱處理方法，其特征在于步驟2)中，淬火液溫度控制在20 60°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及沖擊活塞的熱處理方法，沖擊活塞的材料為20Cr2Ni4，先將沖擊活塞表面清潔后放入滲碳爐內(nèi)滲碳，滲碳溫度900～930℃，時(shí)間20～30小時(shí)，滲碳后隨爐冷卻；再對沖擊活塞進(jìn)行淬火處理，淬火溫度780～820℃，保溫3～5小時(shí)后進(jìn)放入淬火液，時(shí)間控制在30～120秒，淬火后風(fēng)冷；最后將沖擊活塞放入回火爐中，進(jìn)行170～200℃回火4～6小時(shí)，出爐后自然冷卻至室溫。采用本工藝一方面可有效提高活塞的生產(chǎn)效率，另一方面使活塞具有較高的表面硬度和合適的心部硬度，從而使活塞表面具有很強(qiáng)的耐磨損性能和較高的承載能力，且具有很強(qiáng)的抗沖擊性能。
文檔編號C23F17/00GK102703908SQ201210013660
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者周雪婧, 彭烈濤 申請人:蘇州新銳工程工具有限公司