本發(fā)明創(chuàng)造屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，尤其是涉及一種釬桿及其制備方法。
背景技術(shù)：
：釬桿用于鑿巖機(jī)最前端，鑿巖機(jī)是工程機(jī)械破碎行業(yè)常用設(shè)備之一，利用沖擊原理進(jìn)行工作，活塞高頻往復(fù)運(yùn)動，不斷地沖擊釬桿尾部，在沖擊力的作用下，釬頭將巖石壓碎并鑿入一定的深度，形成一道凹痕，往復(fù)運(yùn)動后會形成一道新的凹痕，兩道凹痕之間的巖塊被釬頭產(chǎn)生的水平分力剪碎。釬桿的工作環(huán)境十分惡劣，特定的工況對釬桿的性能要求較高，在保持高的硬度條件下不能斷裂，資料顯示釬桿前端的硬度可達(dá)HRC50～55，更換周期為20天左右(每天工作8小時(shí))，目前生產(chǎn)釬桿的主要材質(zhì)為40Cr和42CrMo。然而這種鋼材的抗沖擊性能及韌性受到碳含量影響明顯脆性大，容易折斷，與先進(jìn)國家相比，我國的釬桿普遍存在韌性差、壽命較短等問題。目前對釬桿改進(jìn)技術(shù)有：1、采用低碳鋼做基礎(chǔ)材料，利用熱處理C/N共滲的方法，使材料表面含C量增加，熱處理后得到外表面硬，中間軟的釬桿，使韌性大幅提高，然而整體的耐磨性沒有提高，同時(shí)增大了生產(chǎn)成本。2、采用40SiMnCrNiMo鋼做基礎(chǔ)材料，做成中空形狀(如同50-60mm厚的鋼管)中間孔φ7-8mm，輔助相應(yīng)的正火熱處理工藝，可以增加抗扭轉(zhuǎn)彎曲，提高韌性，但整體硬度不高，釬桿的耐磨性能得不到有效提高。3、通用的熔煉、精煉處理、調(diào)樣處理、澆鑄成型后的得到鋼錠；鋼錠冷卻后作為真空自耗爐的電極棒，進(jìn)行重熔并結(jié)晶后再次獲得的鋼棒作為基礎(chǔ)材料)獲得強(qiáng)度較高，抗變形性能好且圓截面大的鋼棒，其成分重量百分比：C≤0.03％，Mn：0.1％，Si≤0.1％，Ni：17.5-19.0％，Co：8-9％，Mo：1-1.5％，Al：0.05-0.15％，S≤0.01％，P≤0.1％，Ti：0.15-0.25％。該釬桿的制造成本昂貴，不適用于批量化工業(yè)生產(chǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種釬桿的及其制備方法，通過調(diào)節(jié)合金比例及優(yōu)化熱處理工藝以有效的提高釬桿的高耐磨性能及抗沖擊疲勞韌性，延長使用壽命。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種釬桿，其特征在于，所述釬桿中Mn/Mo比控制為2.7-3.8，優(yōu)選3.0-3.5；Cr/Ni比控制為2.8-3.7，優(yōu)選3.2-3.5。優(yōu)選的，所述煉鋼原料的配料使得所得釬桿中含有重量百分比：C：0.40-0.60％，Si:0.20-0.40％,Mn:1.0-1.3％，Cr:1.8-2.2％，Ni:0.5-0.7％，Mo:0.30-0.35％，V:0.25-0.45％，P≤0.03％，S≤0.03％；余量為Fe。優(yōu)選的，所述煉鋼原料的配料使得所得釬桿中含有重量百分比：C：0.40-0.55％，Si:0.20-0.35％，Mn:1.1-1.3％，Cr:1.8-2.2％，Ni:0.5-0.7％，Mo:0.3-0.35％，V:0.30-0.45％，P≤0.01％，S≤0.01％；余量為Fe，上述各組分重量百分比之和為100％。優(yōu)選的，所述煉鋼原料的配料使得所得釬桿中含有重量百分比：C：0.40-0.50％，Si:0.2-0.3％，Mn:1.0-1.3％，Cr:2.0-2.2％，Ni:0.5-0.7％，Mo:0.32-0.35％，V:0.25-0.40％，P≤0.01％，S≤0.01％；余量為Fe，上述各組分重量百分比之和為100％。優(yōu)選的，其特征在于，包括以下步驟：1)將煉鋼原料進(jìn)行配料，加入到真空感應(yīng)爐中,鋼水溫度為1580-1700℃進(jìn)行熔煉、精煉處理、除渣、澆筑成型、冷卻得到圓鋼；2)將圓鋼放入加熱爐中，加熱爐內(nèi)升溫至1130-1160℃，保溫2-3小時(shí)，開鍛溫度1050-1100℃，終鍛溫度850-900℃，氮?dú)饫鋮s2-3分鐘，后空冷至450～500℃，鍛件經(jīng)機(jī)加工成釬桿；3)釬桿在爐內(nèi)以30-50℃/小時(shí)的升溫速度預(yù)熱到初段溫度450-500℃，保溫1-3小時(shí)，在以50-60℃/小時(shí)的升溫速度升溫至中段溫度750-800℃，保溫1-3小時(shí)，然后快速升溫至900-950℃，保溫2-2.5小時(shí)，先進(jìn)行水淬處理5-10分鐘，再經(jīng)油冷卻至150-180℃，最后空氣冷卻?？諝饫鋮s后，再升溫至200-230℃，在回火爐內(nèi)保溫2.5-3.5小時(shí)，最后空氣冷卻至室溫，。優(yōu)選的，所述熔煉使冶煉原料達(dá)到全熔狀態(tài)，該全熔狀態(tài)的鋼水溫度為1600-1680℃。優(yōu)選的，所述精煉處理的條件包括：電功率為1500-1600KW，真空度≤5Pa，攪拌時(shí)間為30-50分鐘。優(yōu)選的，所述澆注成型的條件包括：出鋼溫度為1580-1650℃，出鋼速度為500-600kg/分鐘，成型的圓鋼冷卻至1100-1200℃后破空，冷卻至650-800℃，再埋入砂中冷卻至30-40℃。優(yōu)選的，在40-60℃水中淬火，至釬桿溫度為580-650℃。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的一種釬桿及其制備方法具有以下優(yōu)勢：所制備的釬桿沖擊功明高于普通釬桿，是普通釬桿的一倍以上，通過控制Mn/Mo比和Cr/Ni比使得制備的釬桿在實(shí)際工作環(huán)境中的使用壽命延長1的一倍以上，淬透性和韌性比較高，硬度和耐磨性比較高。通過本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品具有很好的耐磨性，抗沖擊疲勞韌性好。具體實(shí)施方式除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)術(shù)語具有與本發(fā)明創(chuàng)造所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。實(shí)施例1將煉鋼原料進(jìn)行配料，使得所得釬桿中含有重量百分比：C：0.56％，Si:0.38％，Mn:1.29％，Cr:2.20％，Ni:0.68％，Mo:0.43％，V:0.45％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量為Fe,上述各組分重量百分比之和為100％；其中，控制Mn/Mo比為3.0；控制Cr/Ni比為3.2。配料后，加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，在真空度為5Pa下，電功率為1500KW進(jìn)行精煉，全融鋼水溫度為1620℃；進(jìn)行精煉，真空度控制為≤5Pa,電功率1600KW，攪拌時(shí)間控制在30分鐘；然后出鋼溫度為1580℃，以500kg/分鐘的速度出鋼，澆注到模具中，冷卻至1100℃后破空，再冷卻到650℃后脫模，再埋入沙中冷卻至30℃，得到圓鋼。將圓鋼放入加熱爐中，加熱爐內(nèi)升溫至1130℃，保溫2小時(shí)，開鍛溫度1050℃，終鍛溫度850℃，氮?dú)饫鋮s3分鐘，后空冷至450℃，鍛件經(jīng)機(jī)加工成釬桿。釬桿在爐內(nèi)以30℃/小時(shí)的升溫速度預(yù)熱到初段溫度450℃，保溫1小時(shí)，在以50℃/小時(shí)的升溫速度升溫至中段溫度750℃，保溫1小時(shí)，然后快速升溫至900℃，保溫2小時(shí)，先在40℃水淬處理5分鐘，降溫至650℃后，經(jīng)油冷卻至180℃，最后空氣冷卻，空氣冷卻后，在回火爐內(nèi)升溫至200℃，保溫2.5小時(shí)，最后空氣冷卻至室溫。所制備的釬桿性能見表2。實(shí)施例2將煉鋼原料進(jìn)行配料，使得所得釬桿中含有重量百分比：C：0.48，Si:0.33，Mn:1.18，Cr:1.98,Ni:0.60，Mo:0.38，V:0.38，P≤0.02，S≤0.02，余量為Fe,上述各組分重量百分比之和為100％,其中，控制Mn/Mo比為3.1；控制Cr/Ni比為3.3。配料后，加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，在真空度為5Pa下，電功率為1550KW進(jìn)行精煉，全融鋼水溫度為1630℃；進(jìn)行精煉，真空度控制為≤5Pa,電功率為1600KW，攪拌時(shí)間控制在40分鐘；然后出鋼溫度為1600℃，以550kg/分鐘速度出鋼，澆注到模具中，冷卻至1100℃后破空，再冷卻到700℃后脫模，再埋入沙中冷卻至35℃，得到圓鋼。將圓鋼放入加熱爐中，加熱爐內(nèi)升溫至1150℃，保溫2.5小時(shí)，開鍛溫度1050℃，終鍛溫度900℃，氮?dú)饫鋮s3分鐘，后空冷至460℃，鍛件經(jīng)機(jī)加工成釬桿。釬桿在爐內(nèi)以35℃/小時(shí)的升溫速度預(yù)熱到初段溫度500℃，保溫1小時(shí)，在以55℃/小時(shí)的升溫速度升溫至中段溫度770℃，保溫1小時(shí)，然后快速升溫至930℃，保溫2小時(shí)，先在50℃水淬處理7分鐘，降溫至630℃后，經(jīng)油冷卻至150℃，最后空氣冷卻；空氣冷卻后，升溫至210℃，在回火爐內(nèi)保溫3小時(shí)，最后空氣冷卻至室溫。所制備的釬桿性能見表2。實(shí)施例3將煉鋼原料進(jìn)行配料，使得所得釬桿中含有重量百分比：C：0.45％，Si:0.30％，Mn:1.12％，Cr:1.94％，Ni:0.57％，Mo:0.35％，V:0.30％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量為Fe,上述各組分重量百分比之和為100％；其中，控制Mn/Mo比為3.2；控制Cr/Ni比為3.4配料后，加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，在真空度為5Pa下，電功率為1600KW進(jìn)行精煉，全融鋼水溫度為1680℃；進(jìn)行精煉，真空度控制為≤5Pa,電功率為1600KW，攪拌時(shí)間控制在50分鐘；然后出鋼溫度為1650℃，以600kg/分鐘的速度出鋼，澆注到模具中，冷卻至1200℃后破空，再冷卻到800℃后脫模，再埋入沙中冷卻至40℃，得到圓鋼。將圓鋼放入加熱爐中，加熱爐內(nèi)升溫至1160℃，保溫3小時(shí)，開鍛溫度1100℃，終鍛溫度900℃，氮?dú)饫鋮s3分鐘，后空冷至500℃，鍛件經(jīng)機(jī)加工成釬桿。釬桿在爐內(nèi)以40℃/小時(shí)的升溫速度預(yù)熱到初段溫度500℃，保溫2小時(shí)，在以55℃/小時(shí)的升溫速度升溫至中段溫度800℃，保溫2小時(shí)，然后快速升溫至950℃，保溫2.5小時(shí)，先在60℃水淬處理10分鐘，降溫至580℃后，經(jīng)油冷卻至170℃，最后空氣冷卻，空氣冷卻后，升溫至230℃，在回火爐內(nèi)保溫3.5小時(shí)，最后空氣冷卻至室溫。所制備的釬桿性能見表2。實(shí)施例4將煉鋼原料進(jìn)行配料，使得所得釬桿中含有重量百分比：C：0.46％，Si:0.25％，Mn:1.09％，Cr:1.89％,Ni:0.55％，Mo:0.32％，V:0.28％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量為Fe,上述各組分重量百分比之和為100％,其中，控制Mn/Mo比為3.4；控制Cr/Ni比為3.4。配料后，加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，在真空度為5MPa下，電功率為1500KW進(jìn)行精煉，全融鋼水溫度為1650℃；進(jìn)行精煉，真空度控制為≤5Pa,電功率為1600KW，攪拌時(shí)間控制在35分鐘；然后出鋼溫度為1620℃，以550kg/分鐘速度出鋼，澆注到模具中，冷卻至1200℃后破空，再冷卻到750℃后脫模，再埋入沙中冷卻至30℃，得到圓鋼。將圓鋼放入加熱爐中，加熱爐內(nèi)升溫至1160℃，保溫3小時(shí)，開鍛溫度1050℃，終鍛溫度870℃，氮?dú)饫鋮s3分鐘，后空冷至450℃，鍛件經(jīng)機(jī)加工成釬桿。釬桿在爐內(nèi)以45℃/小時(shí)的升溫速度預(yù)熱到初段溫度500℃，保溫1小時(shí)，在以55℃/小時(shí)的升溫速度升溫至中段溫度800℃，保溫1小時(shí)，然后快速升溫至900℃，保溫2小時(shí)，先在50℃水淬處理8分鐘，降溫至620℃后，經(jīng)油冷卻至160℃，最后空氣冷卻，空氣冷卻后，升溫至220℃，在回火爐內(nèi)保溫3小時(shí)，空氣冷卻至室溫。所制備的釬桿性能見表2。實(shí)施例5將煉鋼原料進(jìn)行配料，使得所得釬桿中含有重量百分比：C：0.40％，Si:0.20％，Mn:1.02％，Cr:1.89％，Ni:0.54％，Mo:0.29％，V:0.25％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量為Fe,上述各組分重量百分比之和為100％,其中，控制Mn/Mo比為3.5；控制Cr/Ni比為3.5。配料后，加入到真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，在真空度為5MPa下，電功率為1500KW進(jìn)行精煉，全融鋼水溫度為1680℃；進(jìn)行精煉，真空度控制為≤5Pa,電功率為1500KW，攪拌時(shí)間控制在30分鐘；然后出鋼溫度為1630℃，以570kg/分鐘速度出鋼，澆注到模具中，冷卻至1200℃后破空，再冷卻到690℃后脫模，再埋入沙中冷卻至30℃，得到圓鋼。將圓鋼放入加熱爐中，加熱爐內(nèi)升溫至1160℃，保溫2小時(shí)，開鍛溫度1050℃，終鍛溫度900℃，氮?dú)饫鋮s3分鐘，后空冷至450℃，鍛件經(jīng)機(jī)加工成釬桿。釬桿在爐內(nèi)以50℃/小時(shí)的升溫速度預(yù)熱到初段溫度500℃，保溫3小時(shí)，在以50℃/小時(shí)的升溫速度升溫至中段溫度780℃，保溫3小時(shí)，然后快速升溫至920℃，保溫2小時(shí)，先在60℃水淬處理5分鐘，降溫至650℃后，經(jīng)油冷卻至180℃，最后空氣冷卻，空氣冷卻后，升溫至210℃，在回火爐內(nèi)保溫3.5小時(shí)，空氣冷卻至室溫。所制備的釬桿性能見表2。通過對比，發(fā)現(xiàn)Mo的重量百分比為0.25-0.35％，Mn為1.0-1.3％，Mn/Mo比控制為2.7-3.8，；優(yōu)選3.0-3.5時(shí)，Ni的重量百分比為0.5-0.7％，Cr為1.8-2.2％，Cr/Ni比控制為2.8-3.7；優(yōu)選3.2-3.5時(shí)，這種狀態(tài)下材料的淬透性和韌性比較高，硬度和耐磨性比較高。表1釬桿組份類別/(％)CSiMnCrNiVMoPS對比例10.380.170.501.10.60.20.22≤0.03≤0.03實(shí)施例10.560.381.292.200.680.450.43≤0.02≤0.02實(shí)施例20.480.331.181.980.600.380.38≤0.02≤0.02實(shí)施例30.450.301.121.940.570.300.35≤0.02≤0.02實(shí)施例40.460.251.091.890.550.280.32≤0.02≤0.02實(shí)施例50.400.201.021.890.540.250.29≤0.02≤0.02表2釬桿性能類別HRCAkv(J)抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPa對比例1504.51080930實(shí)施例1611213901303實(shí)施例2581313571295實(shí)施例3571513321298實(shí)施例4561613021277實(shí)施例5531712951268從表2可以看出：通過表1中實(shí)施例1-5所制備的釬桿性能均都優(yōu)于對比例1；其中實(shí)施例1-5所制備的釬桿沖擊功明顯高于對比例1，沖擊功是對比例1的2.6-3.7倍；隨著含碳量的下降，硬度也在下降，抗拉強(qiáng)度也在下降，只有沖擊功上升。通過對比實(shí)施例1-5，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例3所制得的釬桿性能最好，其中Mn/Mo比為3.2，Cr/Ni比為3.4。與此同時(shí)，通過實(shí)施例3制備的釬桿在實(shí)際工作環(huán)境中的使用壽命是對比例1的1.22倍，實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例4和實(shí)施例5所制備的釬桿的使用壽命也是對比例1的一倍以上。因此本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品具有很好的耐磨性，抗沖擊疲勞韌性好，使得釬桿使用壽命延長一倍以上。以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3