[发明专利]一种泉域复杂条件下盾构机刀具用钢成分及制备

说明书

本发明提供一种盾构机刀具用钢的成分配比及其制备方法，提供的成分及质量百分比为：C：0.41%‑0.47%，Si：0.9%‑1.2%，Mn：0.34%‑0.38%，P：0.015%‑0.017%，S：0.04%‑0.06%，Mg：0.0001%‑0.0002%，Cr：4.8%‑5.0%，Ni：0.23%‑0.26%，Mo：1.4%‑1.7%，Cu：0.07%‑0.09%，Al：0.2%‑0.4%，Ti：0.018%‑0.02%，V：0.8%‑1.0%，Nb：0.01%‑0.03%，W：0.03%‑0.06%，B：0.0015%‑0.002%，Ce：0.016%‑0.02%，La：0.001%‑0.003%，余量为铁和不可避免杂质，本发明将粉末在超声的条件下，经过球磨机充分研磨混合，后经粉末冶金工艺成型后在进行热处理得到刀具材料。

技术领域

本发明涉及一种合金材料及其制备方法，特别是涉及一种刀具用合金钢及其制备方法，应用于高耐磨高韧性合金钢及其制造工艺技术领域。

背景技术

由于地球人口的增长和城市化进程的加剧，人们把越来越多的目光聚焦到地下空间的开发与利用。这就极大地促进了隧道及地下工程修建技术的发展和应用。在隧道及地下工程众多的修建方法中，盾构法隧道施工技术以其机械化施工、对周围环境影响较小等优点在世界各国被广泛应用。盾构隧道掘进机(简称“盾构机”)是盾构施工方法的主要施工机械，它实质就是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。根据地质条件的变化，以及盾构机械的发展与改进，在钢筒结构的前端、中段、尾部以及盾构后续部分与地面上，综合配有各种不同的挖掘、顶进、转向、支护、排渣、衬砌、运输等机械，形成一个完整的施工机械系统。

由于刀具在掘进时既要耐磨，又要在遭受巨大冲击时避免崩裂或塑性变形，所以刀具材料应具有高硬度、高强度及良好的冲击韧性。市场上的盾构机刀具材料主要有国外的美国Robbins、德国Wirth合金钢，国内常用H13和研发的HH201、HH301、SDH55等。这些合金钢的含C量在0 .3-0 .6wt .％，合金元素种类不一、含量各异，通过不同的压力加工、热处理方法，达到硬度和韧性的优化匹配，虽然这些盾构机刀具用合金钢具有较好的性能，但是面对复杂泉域条件下高硬度且高冲击韧性的刀具需求，则需要制备综合性能更好的盾构机用刀具。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的刀具用钢综合性能差的问题，提供了一种泉域复杂条件下盾构机刀具用钢成分及制备方法，基于目前现有刀具成分进行优化，进一步完善成分配比，改善现有刀具使用寿命低，强度韧性无法满足复杂泉域条件而经常损坏的现象。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种泉域复杂条件下盾构机刀具用钢成分及制备，其特征在于：所述盾构机刀具用钢的成分及质量百分比为：C：0.41%-0.47%，Si：0.9%-1.2%，Mn：0.34%-0.38%，P：0.015%-0.017%，S：0.04%-0.06%，Mg：0.0001%-0.0002%，Cr：4.8%-5.0%，Ni：0.23%-0.26%，Mo：1.4%-1.7%，Cu：0.07%-0.09%，Al：0.2%-0.4%，Ti：0.018%-0.02%，V：0.8%-1.0%，Nb：0.01%-0.03%，W：0.03%-0.06%，B：0.0015%-0.002%，Ce：0.016%-0.02%，La：0.001%-0.003%，余量为铁和不可避免杂质。

一种盾构机刀具用钢的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

将原料成分配比完成后，将其放入球磨罐，加入无水乙醇球磨10h并在干燥箱中干燥6h，最后对混合粉料研磨和过筛获得均匀的复合粉料。

采用容积装粉法，装粉盒后退时刮平阴模上表面。

将粉料装好后，通过压机压制成刀具坯料，压机设定压力为630t，压制成坯料尺寸为100 mm×50mm×50mm。