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金锋潜孔钻头选材及热处理工艺详解_金锋潜孔钻头网

2018-07-25 23:08 金锋钻头网 []
       随着现代化建设的告诉发展,潜孔钻头被广泛应用与水利水电工程、桩基建筑工程、水井开挖工程、道路建设、国防建设、矿山以及石油开采等领域。硬质合金柱齿潜孔钻头通过气动冲击器实现凿岩破碎,利用高压气体循环排渣,其效率高成本低被市场广泛认可。潜孔钻头在凿岩过程中有些环境岩层极为苛刻,防止潜孔钻头早期失效,保证钻头的使用寿命是提高潜孔钻凿岩效率的主要目标。因此潜孔钻头的选材及热处理工艺极为关键。
      市场上硬质合金柱齿潜孔钻头钢体主要钢材有:42CrMo、23CrNi3Mo、FF710、XGQ25等。其钢材主要成分对比如下图:

牌 号 C Si Mn Cr Ni Mo V
42CrMo 0.38~0.45 0.17~0.37 0.50~0.80 0.90~1.20 \ 0.15~0.25 \
23CrNi3Mo 0.20~0.26 0.17~0.37 0.50~0.80 1.15~1.45 2.45~3.05 0.20~0.40 \
FF710 0.19~0.25 1.3~1.7 1.2~1.5 0.2~0.4 1.6~2.0 0.35~0.45 \
XGQ25 0.22~0.27 1.15~1.35 1.15~1.5 0.35~0.45 1.75~2.15 0.45~0.55 0.15~0.25
处理后的力学性能对比:
牌 号 屈服点N/mm² 抗拉强度N/mm² 伸长率% 面缩率% 冲击功J
42CrMo 1092 1230 14 56 93
23CrNi3Mo 1163 1545 15 54 104
FF710 1205 1595 12 43 82
XGQ25 1261 1605 10 42 69
      凿岩环境的苛刻必然对潜孔钻头钢体部分的硬度、抗疲劳度、韧性、抗冲击性有极高的要求。
  1. 为避免出现潜孔钻头断裂钻头钢体部分须有较好的韧性,表面硬度高以增加耐磨性,芯体韧性高增强抗冲击性。
  2. 高淬透性以满足潜孔钻头钢体部分性能,有利于提高表面屈服强度而且可以改善对硬质合金的紧固力。
  3. 需要有较高的抗腐蚀力以应对凿岩空洞内复杂气体及液体环境。
  4. 高温环境下组织硬度稳定、不易变形。
  5. 可加工性好,须有良好的可锻造热处理性能。
  6. 钢材组织均匀、纯净度高。
       铬能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用,可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆,铬能提高碳素钢轧制状态的强度和硬度,降低伸长率和断面收缩率;镍在提高钢强度的同时,对钢的韧性、塑性以及其他工艺的性能的损害较其他合金元素的影响小;钼在钢中能提高淬透性和热强性,防止回火脆性、增加质中的抗蚀性;而硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比,以及疲劳强度和疲劳比,提高钢在高温时的抗氧化性,且极大的提高了钢的回火稳定性;锰可以提高钢的耐磨性与淬透性,其与硅结合可以增强钢的弹性极限。
潜孔钻头的热处理工艺路线:在900℃保温足够时间后出炉空冷正火,待冷却后再进行在680℃高温回火后进行机械加工。然后再在920℃下在1.2C%的渗碳气氛中进行强渗,然后在0.8C%的碳势气氛下进行扩散,再降温至840℃下保温一段时间后下油淬火。再进行高温回火后,在820℃下进行二次淬火。经过该工艺后潜孔钻头钢体部分表层组织为隐针马氏体+极少量残余奥氏体,过渡层为马氏体与贝氏体混合组织,基体为贝氏体组织,渗碳深度约为1.5mm,表明潜孔钻头颗体具备高强度与高韧性。组织结构均匀,使潜孔钻头能获得更高的强度、更高的抗疲劳度和耐磨性。

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