[发明专利]锥孔球齿钎头壳体用合金钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锥孔球齿钎头壳体用合金钢及其制备方法，属于钎头壳体材料技术领域。按照重量份计，它由以下组分组成：Fe、C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Cu、Mo、W、V和Ti。其中，各组分的含量为：C:0.27～0.34wt％，Si:0.20～0.37wt％，Mn:0.45～0.55wt％，P:≤0.025wt％，S:≤0.007wt％，Cr:1.10～1.30wt％，Ni:0.9～1.2wt％，Cu:0.07～1.00wt％，Mo:0.20～0.25wt％，W:≤0.010wt％，V:0.10～0.20wt％，Ti:0～0.010wt％。本发明在牌号35CrMoV合金钢的化学成分的基础上，突破性的增加Ni和Cu的用量，并调节其他元素的成分。在适当降低碳当量的基础上，还使产品的力学性能尤其是塑性得到了大幅提升，并提高了焊接性能。

技术领域

本发明属于钎头壳体材料技术领域，涉及一种锥孔球齿钎头壳体用合金钢及其制备方法。

背景技术

锥孔球齿钎头是替代一字钎头和十字钎头的风动凿岩用产品，由硬质合金柱齿镶嵌在钎头壳体上组成的。锥孔球齿钎头具有钻凿速度快，效率高的特点；国外基本上已经采用球齿钎头替代一字或十字钎头。由于锥孔球齿钎头在钻凿过程中接触并破碎岩体,受到巨大的冲击载荷和磨料磨损,使用条件极为苛刻,所以对锥孔球齿钎头壳体材料的要求也比较特殊：在热处理状态下材料具有较高的塑性、韧性和硬度；材料要有高的疲劳强度和耐磨性；还要求热处理工艺简单、成本低廉。市场上主要采用35CrMoA制作锥孔球齿钎头壳体，这种合金钢价格较为低廉，然而其塑性低，焊接性差，耐磨性较低，导致总体钎头寿命有限。虽然也有研究提出采用45CrNiMoVA制作锥孔球齿钎头壳体，然而这种合金生产工艺复杂，价格高，因此综合成本较高。综上，锥孔球齿钎头壳体的材料限制了锥孔球齿钎头在国内市场的普及度。而近年来研究主要集中于硬质合金柱齿用合金钢，如中国发明[CN201010195748.3]一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金。此外，由于锥孔球齿钎头壳体材料需采用棒材，而棒材对合金钢的塑性要求更高，进一步限制了锥孔球齿钎头的推广应用。因此，性能优异价格低廉的锥孔球齿钎头壳体用合金钢成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种锥孔球齿钎头壳体用合金钢。

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种锥孔球齿钎头壳体用合金钢的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种锥孔球齿钎头壳体用合金钢，按重量份计，由以下成分组成：

在上述的锥孔球齿钎头壳体用合金钢中，所述合金钢中的Cu的原料为纳米铜，粒径大小为25～50nm。

在上述的锥孔球齿钎头壳体用合金钢中，按重量份计，所述合金钢中的Ni的含量为1.0～1.2。

在上述的锥孔球齿钎头壳体用合金钢中，按重量份计，所述合金钢中的Ti的含量为0.002～0.010。

在上述的锥孔球齿钎头壳体用合金钢中，该锥孔球齿钎头壳体用合金钢中氧含量为0.0009～0.0015。

一种锥孔球齿钎头壳体用合金钢的制备方法，制备步骤如下：

S1冶炼工艺：按组成原料重量份进行合金化冶炼，得到钢水，通过连铸工艺，将钢水铸成连铸坯，

S2轧制工艺：在1200～1250℃条件下将连铸坯保温2～3h，保温完成后进行粗轧，粗轧完成后进行中轧，中轧完成后进行热处理，热处理完成后进行精轧，精轧完成后再次进行热处理，S3减定径、测径探伤、水冷、倍齿分段、冷床冷却、剪切定尺得到锥孔球齿钎头壳体用合金钢。

在上述的锥孔球齿钎头壳体用合金钢的制备方法中，在步骤S1中，合金化冶炼的步骤为，