[发明专利]直径≥φ175mm的重型钎杆热处理工艺

说明书

本发明公开了一种直径≥φ175mm的重型钎杆热处理工艺，包含如下步骤：（1）将钎杆加热进行奥氏体化；（2）将经过步骤（1）处理的钎杆浸入温度为75～100℃的热水中进行淬火，待钎杆整体直接被淬火成淬火索氏体组织后将其取出；（3）将步骤（2）所得的钎杆进行冷却，得到最终成品。本发明的热处理工艺巧妙，一次性地将重型钎杆以热水淬火的方式淬火成成品所需的淬火索氏体组织，生产效率很高，成本只是普通调质热处理的50%，整体工艺更环保；所得的重型钎杆服役期比现有的通过调质热处理的重型钎杆能提高75%以上，不但节约了钎杆使用成本，还节省了钢材资源，尤其在目前重型钎杆每年几乎以指数型增长的情况下，经济效益和环境效益巨大。

技术领域

本发明属于热处理领域，尤其涉及一种用75～100℃的热水把重型钎杆淬火成为淬火索氏体组织的直径≥φ175mm的重型钎杆热处理工艺。

背景技术

随着采矿业、隧道开凿、水利工程和城市基建等凿岩工程量的加大，重型钎杆需求量呈指数式增长(2017年至2019年增长了十倍以上)。重型钎杆是主要指直径≥φ195mm的钎杆，钢种42CrMo，生产工艺为先锻打车削成型，然后调质热处理而成。

调整热处理的目的是，根据重型钎杆的环境工况，要求钎杆：1).整体吸收冲击功的能力较强，要求钎杆心部不易疲劳剥落型磨损；2).尾部因为被破碎锤撞击，要求不易掉块式剥落磨损。综上所述，要求钎杆整体追求稍硬，要求钎杆心部和尾部(尾部凸出部分也是心部)相比整体而言偏软。

索氏体组织中回火索氏体较好，能满足耐磨损耐冲击性等综合指标，故一直以来的钎杆生产工艺中，都是使用回火索氏体，行业内也一直在对工件的生产过程进行最优的改进控制，追求工件获得性能最好、质量最稳定的回火索氏体组织。大致生产工艺为，钎杆先盐水淬火成马氏体，再回火成为回火索氏体，尾部再经硝盐第二次回火，变成稍软的索氏体组织，以满足钎杆的整体需求。

之所以使用盐水淬火，是因为一般工件在水中淬火立即被蒸汽膜包围，该现象又称为“稳定膜沸腾”，蒸汽膜的导热性极差，导致淬火工件形不成马氏体。而人们发现盐水中的食盐受热易在钎杆表面结晶，又容易立即爆裂引起破碎蒸汽膜，让淬火顺利进行，故盐水淬火得到了行业的广泛认可和推广。

但是，即便如此，钢材的淬透性仍是有限制的，即使用盐水淬火的淬透半径≤55mm，淬透小型钎杆没有问题。但是，淬透重型钎杆时存在困难，对于这个问题，目前的各大厂家的做法是，要么使用购买的昂贵的淬火液(但也只能改善，淬透半径依然≤75mm，仍然淬不透直径≥φ195mm的重型钎杆)，工艺成本很高，导致生产商难以承受；要么依然使用传统的生产小型钎杆时使用的工艺，虽然钎杆淬不透，但是也能使用，由于钎杆心部的组织的耐磨性很差，其实还是热轧时形成的原始珠光体组织，故使用这种钎杆时，钎杆损耗较高，其比全部淬透钎杆的磨损速度快5～6倍，长期使用成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产工艺简洁、生产成本低、生产周期短、生产过程及其环保且成品适应性能好、使用寿命长的重型钎杆热处理工艺。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

直径≥φ175mm的重型钎杆热处理工艺，包含如下步骤：

(1)将钎杆加热进行奥氏体化；

(2)将经过步骤(1)处理的钎杆浸入温度为75～100℃的热水中进行淬火，待钎杆整体直接被淬火成淬火索氏体组织后将其取出；

(3)将步骤(2)所得的钎杆进行冷却，得到最终成品。

本发明人是在本领域具有几十年工作研究经验的高级技术人员，之所以得到这个热处理工艺，是发明人基于对大直径钢件淬透性的长期研究，再加上对蒸汽膜导热性长期研究之后的反其道而行之的结果。

钎杆热处理要成功有两大关键要求：

一是允许工件冷却时间的范围越宽越容易成功。