本發(fā)明屬于釬具熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種23CrNi3MoA中空鋼鑿巖釬桿整體熱處理方法。

背景技術(shù)：

鑿巖釬桿在鉆鑿過程中承受著高頻率、高沖擊功率鑿巖機(jī)施加的拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)循環(huán)應(yīng)力作用，同時(shí)承受著巨大的沖擊載荷。另外，釬桿具在高速回轉(zhuǎn)、碰撞的環(huán)境條件下還經(jīng)受巖石、巖粉和礦水等工作介質(zhì)的腐蝕和磨蝕作用，因此，釬桿的服役條件十分惡劣，目前國產(chǎn)釬桿的使用壽命較短，有的甚至使用幾百米就失效，因此釬桿的工作環(huán)境復(fù)雜，質(zhì)量要求高。鑿巖釬桿在熱處理過程的好壞直接影響釬桿質(zhì)量的優(yōu)劣，嚴(yán)重影響了使用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種能顯著提高使用壽命、耐磨性能、表面硬度、心部硬度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的23CrNi3MoA中空鋼鑿巖釬桿整體熱處理方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種23CrNi3MoA中空鋼鑿巖釬桿整體熱處理方法，該方法包括以下步驟：

A、鑿巖釬桿整體滲碳：將23CrNi3MoA中空鋼鑿巖釬桿加熱到850℃時(shí)裝入井式滲碳爐中，當(dāng)井式滲碳爐爐內(nèi)溫度到達(dá)500℃開始通入保護(hù)氣體，780℃時(shí)開始通入稀釋劑，爐內(nèi)溫度到達(dá)850℃時(shí)開始通入滲碳劑，控制碳勢(shì)和溫度，當(dāng)爐溫升至 920℃且碳勢(shì)為1.2%時(shí)進(jìn)入強(qiáng)滲階段，保溫3-5小時(shí)；而后控制碳勢(shì)為0.8%時(shí)進(jìn)入擴(kuò)散階段，保溫2-3小時(shí)，隨后降低爐溫至 850℃，保溫1小時(shí)，然后鑿巖釬桿出爐風(fēng)能淬火；

B、鑿巖釬桿整體高溫回火：將深井式爐加熱到680℃時(shí)，將經(jīng)過步驟A處理后的鑿巖釬桿放入爐內(nèi)，爐內(nèi)進(jìn)行氮?dú)?、甲醇保護(hù)，到溫后保溫2小時(shí)，然后降低爐內(nèi)溫度至500℃時(shí)鑿巖釬桿出爐空冷；

C、鑿巖釬桿整體二次風(fēng)冷淬火：將經(jīng)過步驟B處理后的鑿巖釬桿加熱到850℃時(shí)裝入井式滲碳爐中，當(dāng)井式滲碳爐爐內(nèi)溫度到達(dá)500℃開始通入保護(hù)氣體，780℃時(shí)開始通入稀釋劑，爐內(nèi)溫度到達(dá)850℃時(shí)開始通入滲碳劑，控制碳勢(shì)和溫度，當(dāng)爐溫升至850℃且碳勢(shì)為0.8%時(shí)，保溫2小時(shí)，而后鑿巖釬桿出爐風(fēng)能淬火；

D、鑿巖釬桿整體低溫回火：將深井式爐加熱到210℃時(shí)，將經(jīng)過步驟C處理后的鑿巖釬桿放入爐內(nèi)，到溫后保溫2小時(shí)，鑿巖釬桿出爐空冷。

進(jìn)一步地，所述步驟A中保護(hù)氣體為氮?dú)?，稀釋劑為甲醇，滲碳劑為丙烷。

進(jìn)一步地，所述步驟A中利用紅外線或氧探頭控制碳勢(shì)，利用熱電偶控制溫度。

進(jìn)一步地，所述步驟C中利用紅外線或氧探頭控制碳勢(shì)，利用熱電偶控制溫度。

進(jìn)一步地，所述步驟C中保護(hù)氣體為氮?dú)?，稀釋劑為甲醇，滲碳劑為丙烷。

進(jìn)一步地，所述鑿巖釬桿為H28、H32、H35、￠32、￠38、￠45、￠51鑿巖用釬桿。

本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：本發(fā)明的23CrNi3MoA中空鋼鑿巖釬桿整體熱處理方法包括以下步驟：鑿巖釬桿整體滲碳、鑿巖釬桿整體高溫回火、鑿巖釬桿整體二次風(fēng)冷淬火、鑿巖釬桿整體低溫回火，本發(fā)明能夠在釬桿表面層形成滲碳層組織，滲層深度達(dá)到 1.2-1.6mm，表面層含碳量達(dá)到0.77-0.83%，表面硬度達(dá)到 54-58HRC，心部硬度達(dá)到38-45HRC，顯著提高了鑿巖釬桿的疲勞壽命、耐磨性能、表面硬度、心部硬度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，使23CrNi3MoA鋼的金相組織得到顯著改善，產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著提高，釬桿平均單根鑿巖進(jìn)尺壽命由300m～800m延長到1500m～2500m，明顯延長了鑿巖釬桿的使用壽命，實(shí)現(xiàn)了鑿巖釬桿使用壽命的歷史性跨越，有效避免了釬桿在使用過程中脆性破損頻繁、釬桿螺紋損壞嚴(yán)重，疲勞壽命短的缺陷，同時(shí)利用風(fēng)冷淬火工藝，節(jié)約了能源 ，降低了成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖 1 為本發(fā)明的整體滲碳工藝曲線圖；

圖2為本發(fā)明的整體高溫回火工藝曲線圖；

圖3為本發(fā)明的整體二次風(fēng)冷淬火工藝曲線圖；

圖4為本發(fā)明的整體低溫回火工藝曲線圖；

圖5為本發(fā)明的滲層組織金相圖；

圖6為本發(fā)明的基體組織金相圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

23CrNi3MoA鋼按重量百分比計(jì)，主要成分為C 0.20～0.26％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.50～0.90％、Cr 1.15～1.45％、Ni 2.75 ～ 3.25％、Mo 0.20 ～ 0.30％、P ≤ 0.025％、S ≤ 0.025％、Cu ≤ 0.02％。

實(shí)施例1

將型號(hào)為R28/32-4300、材質(zhì)為23CrNi3MoA的H28中空鋼鑿巖釬桿加工成型后進(jìn)行如下操作：

1、鑿巖釬桿整體滲碳：將鑿巖釬桿加熱到850℃時(shí)裝入井式滲碳爐中，以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體、甲醇為稀釋劑、丙烷為滲碳劑，當(dāng)井式滲碳爐爐內(nèi)溫度到達(dá)500℃開始通入氮?dú)猓?80℃時(shí)開始通入甲醇，爐內(nèi)溫度到達(dá)850℃時(shí)開始通入丙烷，利用紅外線或氧探頭控制碳勢(shì)，利用熱電偶控制溫度，滲碳包含強(qiáng)滲、擴(kuò)散兩個(gè)階段，當(dāng)爐溫升至 920℃且碳勢(shì)為1.2%時(shí)進(jìn)入強(qiáng)滲階段，保溫3小時(shí)；而后降低丙烷滴量控制碳勢(shì)為0.8%時(shí)進(jìn)入擴(kuò)散階段，保溫2小時(shí)，隨后降低爐溫至 850℃，保溫1小時(shí)，然后鑿巖釬桿出爐風(fēng)能淬火。

2、鑿巖釬桿整體高溫回火：將深井式爐加熱到680℃時(shí)，將經(jīng)過步驟1處理后的鑿巖釬桿放入爐內(nèi)，爐內(nèi)充氮?dú)?、滴甲醇保護(hù)，到溫后保溫2小時(shí)，然后降低爐內(nèi)溫度至500℃時(shí)鑿巖釬桿出爐空冷。

3、鑿巖釬桿整體二次風(fēng)冷淬火：將經(jīng)過步驟2處理后的鑿巖釬桿加熱到850℃時(shí)裝入井式滲碳爐中，以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體、甲醇為稀釋劑、丙烷為滲碳劑，當(dāng)井式滲碳爐爐內(nèi)溫度到達(dá)500℃開始通入氮?dú)猓?80℃時(shí)開始通入甲醇，爐內(nèi)溫度到達(dá)850℃時(shí)開始通入丙烷，利用紅外線或氧探頭控制碳勢(shì)，利用熱電偶控制溫度，當(dāng)爐溫升至850℃且碳勢(shì)為0.8%時(shí)，保溫2小時(shí)，而后鑿巖釬桿出爐風(fēng)能淬火。

4、鑿巖釬桿整體低溫回火：將深井式爐加熱到210℃時(shí)，將經(jīng)過步驟3處理后的鑿巖釬桿放入爐內(nèi)，到溫后保溫2小時(shí)，鑿巖釬桿出爐空冷。

回火后對(duì)組織進(jìn)行檢測(cè)，鑿巖釬桿金相組織均勻，滲碳層深度達(dá)到 1.2mm，表面層含碳量達(dá)到0.77%，表面硬度達(dá)到 54HRC，心部硬度達(dá)到38HRC。

實(shí)施例2

將型號(hào)為T51-3660材質(zhì)為23CrNi3MoA的￠51中空鋼鑿巖釬桿加工成型后進(jìn)行如下操作：

1、鑿巖釬桿整體滲碳：將鑿巖釬桿加熱到850℃時(shí)裝入井式滲碳爐中，以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體、甲醇為稀釋劑、丙烷為滲碳劑，當(dāng)井式滲碳爐爐內(nèi)溫度到達(dá)500℃開始通入氮?dú)猓?80℃時(shí)開始通入甲醇，爐內(nèi)溫度到達(dá)850℃時(shí)開始通入丙烷，利用紅外線或氧探頭控制碳勢(shì)，利用熱電偶控制溫度，滲碳包含強(qiáng)滲、擴(kuò)散兩個(gè)階段，當(dāng)爐溫升至 920℃且碳勢(shì)為1.2%時(shí)進(jìn)入強(qiáng)滲階段，保溫5小時(shí)；而后降低丙烷滴量控制碳勢(shì)為0.8%時(shí)進(jìn)入擴(kuò)散階段，保溫3小時(shí)，隨后降低爐溫至 850℃，保溫1小時(shí)，然后鑿巖釬桿出爐風(fēng)能淬火。

2、鑿巖釬桿整體高溫回火：將深井式爐加熱到680℃時(shí)，將經(jīng)過步驟1處理后的鑿巖釬桿放入爐內(nèi)，爐內(nèi)充氮?dú)?、滴甲醇保護(hù)，到溫后保溫2小時(shí)，然后降低爐內(nèi)溫度至500℃時(shí)鑿巖釬桿出爐空冷。

3、鑿巖釬桿整體二次風(fēng)冷淬火：將經(jīng)過步驟2處理后的鑿巖釬桿加熱到850℃時(shí)裝入井式滲碳爐中，以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體、甲醇為稀釋劑、丙烷為滲碳劑，當(dāng)井式滲碳爐爐內(nèi)溫度到達(dá)500℃開始通入氮?dú)猓?80℃時(shí)開始通入甲醇，爐內(nèi)溫度到達(dá)850℃時(shí)開始通入丙烷，利用紅外線或氧探頭控制碳勢(shì)，利用熱電偶控制溫度，當(dāng)爐溫升至850℃且碳勢(shì)為0.8%時(shí)，保溫2小時(shí)，而后鑿巖釬桿出爐風(fēng)能淬火。

4、鑿巖釬桿整體低溫回火：將深井式爐加熱到210℃時(shí)，將經(jīng)過步驟3處理后的鑿巖釬桿放入爐內(nèi)，到溫后保溫2小時(shí)，鑿巖釬桿出爐空冷。

回火后對(duì)組織進(jìn)行檢測(cè)，鑿巖釬桿金相組織均勻，滲碳層深度達(dá)到 1.6mm，表面層含碳量達(dá)到0.83%，表面硬度達(dá)到 58HRC，心部硬度達(dá)到45HRC。

本發(fā)明的熱處理方法還可以用于對(duì)H32、H35、￠38、￠45、￠51鑿巖用釬桿進(jìn)行處理。