[发明专利]一种用于制备针贯入仪中贯入针的材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于制备针贯入仪中贯入针的材料及其制备方法，以碳、硅、铬、锰、钴、铝、磷、硫、钛、钽、铌、铁等为原料，掺入和田玉细粉，经浇铸、热轧、冷轧、渗碳处理和热处理，得到所述材料，本发明所制备的材料可用于制备针贯入仪的贯入针，其具有优异的机械强度，且具有一定的摩擦力，耐磨性佳，适用于各种硬度的工程勘察。

技术领域

本发明涉及针贯入仪技术领域，特别是涉及一种用于制备针贯入仪中贯入针的材料及其制备方法。

背景技术

对于土的原位测试，静力触探测试方法（CPT），适用于砂土粉土粉质黏土，不适用于软岩，精度较好；动力触探试验方法（DPT），适应性广泛，以机械式动力触探为例仪器组成较多、较重，适用于土，不适用于岩石类，同时测试成果的影响因素很多，精度有限；标准贯入试验方法适用于土，不适用于岩石类；标准贯入试验方法（SPT）适用于砂土，不适用于泥炭土；旁压试验方法一般适用于砂土、粉土、黏性土，不适用于泥炭土。

对于岩石的原位测试，点荷载试验方法可以测试不规则岩石时间以及低强度和严重风化岩石的强度，但测试离散性较大，测试范围10～100MPa，对软岩准确度不高；岩体回弹锤击试验方法，可以较快的获取对岩体无损测试结果，测试范围10～350MPa。相比之下，在高速公路勘察的过程中，有大量需要在现场得到即时判断结果，且区域性地层岩芯完整性差，较难取到合适的岩样进行室内试验。

鄂西北地处我国地势第二阶梯向第三阶梯过渡带，受区内的两郧大断裂控制，广泛出露区域变质岩，主要岩性有武当山群石英云母片岩和云母片岩，震旦系绿泥片岩、炭质板岩，寒武系千枚岩、炭质板岩、志留系泥质板岩、粉砂质板岩等。该地区岩体岩性和结构特征复杂，风化程度深、节理裂隙发育，片理面间结合力较弱，结构松散，强度较低，属于软变质岩，这类岩石在进行岩芯取样以及岩样加工时极易沿着片理面断裂，岩芯破碎，多呈片状、饼状，碎块状，利用单轴压缩试验测试其抗压强度极其困难，但云母片岩边坡易失稳，隧道极易发生大变形，塌方及二衬开裂，获取其物理力学性质指标十分重要。

在本发明申请人已完工工程项目背景中存在这样的共性问题，如2002年十漫高速，武当山岩群变质地层中取芯率为20%-50%；2009年十白高速，取芯率约30%-60%；2010年谷竹高速，取芯率约20%-50%；2011年十房高速，取芯率约30%-60%；2017年十巫高速，取芯率约30%-50%。区域片岩岩质软弱，片理发育，完整性较差，岩芯采取率较低，获取物理力学性质指标较困难。故引入针贯入仪，由日本发明的一种用来测试软岩强度的便携式仪器，其最佳测试范围为0.5-20MPa。

但现有的针贯入仪对于硬度较大的岩石进行针贯入试验时经常造成贯入针崩断的现象，而对于较软的粉土、粉质黏土、砂土等，又容易出现贯入深度过大导致测试结果不稳定，无法满足复杂多变的工程勘察实际。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种用于制备针贯入仪中贯入针的材料及其制备方法，其具有优异的机械强度，且耐磨性佳，适用于各种硬度的工程勘察。

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种用于制备针贯入仪中贯入针的材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）先按照重量百分比称取以下各组分：碳0.33～0.57%，硅1.25～1.88%，铬1.38～2.11%，锰0.82～1.13%，钴0.79～0.99%，铝0.08～0.13%，磷0.009～0.011%，硫0.002～0.005%，钛0.002～0.004%，钽0.22～0.53%，铌0.03～0.06%，余量为铁及不可避免的杂质，各组分重量百分比之和为100%；然后将所述的各组分混合熔化至熔融液体，边搅拌边混入0.0005～0.0008倍液体重量的和田玉细粉，搅拌均匀，浇铸成钢坯；

（2）然后对钢坯进行热轧、冷轧，得到线材；