凿岩机钎尾选材、热处理工艺设计及分析
R32凿岩钎杆的失效形式分析及早期失效的防治措施_陈东梅
R32凿岩钎杆的失效形式分析及早期失效的防治措施陈东梅（鲁中矿业有限公司机械厂）摘要：延长R32凿岩钎杆使用寿命的关键，是保证R32凿岩钎杆在使用条件下具有足够高的疲劳强度，防止其早期失效。
为此，根据R32凿岩钎杆的失效形式分析，找出引起钎杆早期失效的主要原因，采取必要的措施，确定最佳的热处理、表面强化、及防腐处理等工艺，充分发挥钢材的潜能，进而延长了R32凿岩钎杆使用寿命。
关键词：钎杆疲劳强度早期失效热处理引言在凿岩过程中，由于岩石的不均匀性，孔底的不规则度，钎杆的弯曲，打击的偏心，系统的振动，钎头和孔底接触情况的变化，凿岩机活塞打击的不均匀性，冲洗水的影响，钎杆中弯曲波和上次打击残留波的叠加，波的衰减和色散一系列因素的影响和交互作用【1】，钎杆的服役条件相当复杂、恶劣，直接影响其使用寿命，并导致钎杆的最终失效。
其失效形式主要有：连接螺纹的磨损，钎杆的疲劳破断和脆性破断，其中破断是影响国产钎杆寿命的最主要的失效形式，主要发生在螺纹部位和螺纹与杆体的过渡区域。
R32凿岩钎杆的早期失效，不仅影响生产的顺利进行和危及操作人员的安全，并增加凿岩作业的辅助时间，降低了凿岩效率，同时还消耗了大量的优质钢材。
因此研究R32凿岩钎杆早期失效的防治措施，一直是矿山凿岩工具方面的一个重要课题。
1 钎杆连接螺纹的磨损在凿岩工作时，钎尾、钎杆、钎头组成凿岩钎具组，钎具组各部件之间的螺纹连接上紧后，由于螺纹加工误差，它们之间仍然存在间隙。
在高频冲击作用下，内外螺纹之间产生高频撞击。
在其接点（线或面）上，形成磨损坑。
即使螺纹的加工精度高，在高频冲击应力作用下，也会在两个螺纹表面之间发生小振幅的相对振动，产生振动磨损。
当钎杆螺纹精度不高时，振动磨损将加速，当磨损速率大于疲劳裂纹形成速率和裂纹扩展速率时，螺纹之间间隙扩大，磨损加快，产生冲击磨损。
导致钎杆连接螺纹的磨损失效。
2 钎杆的疲劳破断和脆性破断2.1 疲劳破断钎杆的疲劳破断主要发生在连接螺纹、杆体和螺纹与杆体的过渡区三个部位，且大多发生在螺纹根部。
【机械毕业设计】凿岩钎具钎尾的热处理工艺探索
目录前言 (2)凿岩钎具钎尾的热处理工艺探索 (3)1、钎尾的工作环境和失效形式分析 (4)1.1 钎尾断裂 (4)1.2 尾部端面破损 (4)1.3 螺纹磨损 (4)1.4 钎耳破断 (4)2、钎尾的服役条件 (4)3、钎尾的材料及合金元素的作用 (5)4、En40B常用钎尾的热处理工艺分析 (6)4.1 去应力退火 (6)4.2 渗碳+直接淬火 (7)4.2.1 渗碳 (7)4.2.2 直接淬火 (12)4.2.3 渗碳空淬后常见的缺陷及对策 (13)4.3 低温回火 (16)4.4时效处理 (16)5、En40B常用钎尾的新的热处理工艺 (17)5.1 渗碳 (17)5.2 等温淬火 (17)结论 (19)参考文献 (21)凿岩钎具钎尾的热处理工艺探索摘要：本文通过对钎具钎尾的工作环境、失效形式及钎尾用钢中所含的元素的种类和含量的分析；对凿岩钎具中材料为En40B的钎尾的热处理工艺进行分析探索；研究了钎尾在实际使用中的性能要求、实际生产中设备的先进性、金相组织、硬度实验；提出了针对En40B钎尾的热处理工艺中所涉及的问题；采用了对钎尾在工艺过程中各工序的温度高低、保温时间长短和可控气氛多用炉中碳浓度的高低的比较及所产生缺陷的分析，从而进一步提出了关于凿岩钎具钎尾的新的热处理工艺：渗碳—高温回火—等温淬火—低温回火；解决了En40B钎尾的热处理工艺参数选定原因和公司工艺中常存在的缺陷问题；达到了对En40B钎尾热处理工艺的理解,以及利用新工艺提高钎尾的使用性能的目的。
关键词：材料、钎尾、热处理前言：无论是各种矿产资源的开采、铁路、公路、水利、水电等能源交通的建设，还是地质、建筑等部门，都离不开钻爆作业，离不开使用凿岩钎具。
钎具见图1图1 钎具钎具（rockdrill tools）是凿岩爆破中必不可少的工具。
它是用钎钢和其他材料（如硬质合金）制造而成的钻凿岩石用的工具。
它主要包含四大类部件，即钎杆或称钎子杆（rad），钎头或钻头（bit），连接套筒或称套筒（coupling）与钎尾（shark adaptor）。
钎钢材料的合金化设计及其材料选择
作者简介：程巨强，男，（１９６３．３～），陕西岐山人，博士，教授，主要从事高强度钢铁材料及耐磨材料的研究、开发与应用工作。
Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｇｊｕｑｉａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ０前言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的磨损。
针对钎头苛刻的钻岩条件，对钎头材料的基本要求为［１￣２］：在热处理状态下材料具有较高的塑性、韧性和硬度；高的疲劳强度和耐磨性；较高的空冷淬硬性；并且热处理工艺简单、成本低廉等。
随着采掘技术的不断进步，凿岩机冲击功率的加大，传统工艺条件下制造的钎头难以胜任，各个国家开始改进工艺及研究新型钎头材料。
国外钎头材料的发展趋势为：钎头用钢合金化，钎具生产专业化。
目前，国内外优质钎头材料主要为Ｃｒ!Ｎｉ型优质钢，如瑞典的２４ＳｉＭｎＣｒＮｉ２Ｍｏ（ＦＦ７１０）、英美的３０Ｃｒ２Ｎｉ４Ｍｏ、前苏联的２５Ｃｒ２Ｎｉ４Ｍｏ等，Ｃｒ!Ｎｉ型钢因含有较高的稀有元素Ｎｉ等，成本较高。
国内钎头材料研究方面，经历了仿制、创新、提高三个阶段［３］，先后研制出４０Ｃｒ、３５Ｃｒ－ＭｏＶ、３０ＣｒＮｉ３Ｍｏ等钢种，但国内钎头的使用寿命和质量低于国外产品，不能满足生产的需要。
本文从钎具材料性能要求和合金化设计方面讨论了钎头材料的组织、力学性能和耐磨性能特点，为新型钎具用钢的设计提供理论依据。
１合金化设计特点１．１合金元素的作用渗碳用钎具材料一般使用低碳的合金钢，合金化设计一般是含有提高淬透性和渗碳性能的合金元素，对于非渗碳用钢合金化设计时可采用中高碳合金钢，合金元素在钢中的作用如下［４￣９］：碳：钢的强度、硬度主要和碳含量有关，碳的强化主要是通过固溶强化、降低相变点细化晶粒、相变强化来实现，碳量过高，会降低其韧性和焊接性能。
碳具有极强的固溶强化作用，强化系数为４４１０ＭＰａ／ｗｔ％。
钢中含碳量的增加虽然可以提高零件的强度和耐磨性，但却损害了钢的塑韧性和工艺性。
所以设计钢种里的碳含量时，要根据不同的条件来确定含碳量。
液压凿岩机冲击活塞的选材与热处理工艺.
液压凿岩机冲击活塞的选材与热处理工艺收藏此信息打印该信息添加：用户投稿来源：未知摘要：分析了液压凿岩机冲击活塞的受力状态与性能要求，选择国产合金钢30CrNi2MoV进行渗碳、淬火和回火处理，研制出替代进口的冲击活塞，其使用性能达到或超过国外同类产品，为制造高寿命液压凿岩机冲击活塞提供了一种新的方法。
关键词：冲击活塞；热处理；使用寿命国内外已广泛使用的液压凿岩机，以其输出功率大、凿岩速度高、能量利用率大以及噪音较低、易于自动控制等许多优点，在岩石工程中发挥着十分重要的作用。
据估计，我国在金属矿山、煤矿岩巷、化工采矿、水电涵洞、铁路和公路隧道等岩石掘进工程中使用的进口液压凿岩机有4000台以上［1］。
所以，液压凿岩机的维修与易损件的供应就成为保证设备良好运行的重要基础条件。
为了解决进口液压凿岩机易损件更换困难并降低更换与维修费用，中南大学继研制成功液压凿岩机之后，还研制开发了10多个品种的液压凿岩机配件，以替代进口配件，既满足了施工工程的需要，又节省了大量外汇，大幅度地降低了维修成本。
其中国产合金钢经合适的加工工艺而制作的液压凿岩机冲击活塞替代进口产品，其性能达到或超过了国内外同类产品的使用寿命，而价格只相当于进口活塞价格的8%-10%。
1 材料选择液压凿岩机的工作压力一般均在20MPa左右，有的可高达25MPa，每分钟冲击次数达到3 000-4000次。
因而，冲击活塞作为液压凿岩机的主要冲击作功件，是在高速度（10-12m/s）、高频率与强烈冲击条件下进行工作的，是液压凿岩机的关键性零件［2］。
由它传递液压凿岩机的冲击能量，冲击活塞整体必须具有很高的强韧性和抗冲击疲劳性，同时活塞的表面必须具有高硬度，并形成连续表面硬化层，便于活塞高频率冲击作功过程中应力波的传递。
冲击工作端应同时具有高硬度与高强韧性，以使冲击活塞在高频率强烈冲击过程中不蹋陷、不崩裂。
根据冲击活塞的工作条件与性能要求，作者对多种国产钢材进行了试验研究和对比分析，最后选定含碳量（质量分数）为0.28%~0.38%，并含有Cr、Ni、Mo、V等元素，合金元素总含量在4%-6%的结构钢进行渗碳和淬火硬化处理，可满足冲击活塞的使用要求。
液压凿岩机冲击活塞的选材与热处理工艺
液压凿岩机冲击活塞的选材与热处理工艺冲击活塞的选材首先需要满足一定的力学性能要求，如强度、韧性和耐磨性等。
一般情况下，冲击活塞常选用高强度和高韧性的合金钢或工程塑料。
合金钢具有较高的强度和韧性，能够承受较大的冲击力和振动载荷而不发生断裂或变形。
工程塑料具有较高的强度和刚性，能够耐受较大的冲击载荷和摩擦力，同时具有较好的自润滑性，减少了冲击活塞与其他金属部件的磨损。
冲击活塞选材时还需要考虑耐磨性。
液压凿岩机在破碎岩石和混凝土时会产生较大的摩擦力和冲击力，容易造成冲击活塞表面的磨损。
因此，合适的材料应该具有较高的耐磨性能，以延长冲击活塞的使用寿命。
常见的提高耐磨性的方法包括表面增加涂层、使用耐磨合金材料等。
除了力学性能和耐磨性外，冲击活塞还需要考虑使用环境的特殊要求。
如液压凿岩机常用于湿润、腐蚀和高温等恶劣工况下，所以冲击活塞还需要具有优良的耐腐蚀性、耐高温性和耐久性等特点。
一般情况下，可以通过表面增加抗腐蚀涂层或使用耐腐蚀合金材料来提高冲击活塞的耐蚀性。
在选材的基础上，冲击活塞还需要进行适当的热处理工艺来提高其性能。
热处理工艺主要包括淬火和回火两个步骤。
淬火是将材料加热至一定温度并迅速冷却，使其获得高硬度和较高的强度。
回火是在淬火后将材料加热至一定温度并保温一段时间，然后冷却。
回火可以减轻材料的内应力，提高韧性和稳定性。
总之，液压凿岩机冲击活塞的选材和热处理工艺对于其性能和寿命具有重要影响。
选材时应综合考虑力学性能、耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性等因素，通过适当的热处理工艺提高材料的性能。
这样可以延长冲击活塞的使用寿命，提高液压凿岩机的工作效率。
一种钎杆淬火热处理工艺
一种钎杆淬火热处理工艺一种钎杆淬火热处理工艺的标题：钎杆淬火热处理工艺及其应用钎杆是一种常用于连接金属材料的零件，其强度和硬度对于整体结构的稳定性和可靠性起着重要作用。
为了增加钎杆的硬度和强度，提高其抗拉、抗弯和抗疲劳性能，常常采用热处理工艺中的淬火处理。
钎杆淬火热处理工艺是指将钎杆加热至一定温度后迅速冷却，使其组织发生相变，从而使钎杆的硬度和强度得到提高的一种工艺方法。
下面将详细介绍钎杆淬火热处理工艺及其应用。
一、钎杆淬火热处理工艺的步骤1. 材料准备：选择合适的钎杆材料，并进行加工和热处理前的清洗和除锈处理，确保材料表面干净。
2. 加热处理：将钎杆放入热处理炉中，加热至适当的温度。
温度的选择要根据钎杆材料的种类和要求来确定，一般为临界温度以上。
3. 淬火处理：将加热至适当温度的钎杆迅速放入淬火介质中，如水、油或盐溶液等。
淬火介质的选择要根据钎杆材料的特性和要求来确定。
4. 温度回火：将淬火后的钎杆再次加热至一定温度，保持一定时间，然后冷却至室温。
这一步是为了改善钎杆的韧性和耐腐蚀性能。
二、钎杆淬火热处理工艺的优点1. 提高硬度和强度：淬火处理可以显著提高钎杆的硬度和强度，使其具有更好的耐磨、抗拉伸和抗疲劳性能。
2. 改善耐腐蚀性：淬火处理还可以改善钎杆的耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
3. 提高加工性能：经过淬火处理后的钎杆具有更好的加工性能，可以减少切削力和工具磨损，提高加工效率。
4. 降低成本：淬火处理可以提高钎杆的使用寿命，减少更换频率，从而降低维修和更换成本。
三、钎杆淬火热处理工艺的应用钎杆淬火热处理工艺在工业生产中广泛应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 汽车制造业：汽车的各种连接零件中常常使用钎杆，经过淬火处理的钎杆可以提高汽车的整体性能和安全性。
2. 机械制造业：钎杆淬火处理工艺广泛应用于机械制造业中的各种连接零件，如轴承、螺纹杆等，提高零件的强度和硬度。
3. 航空航天业：航空航天领域对材料的要求非常高，钎杆淬火处理工艺可以提供更强的连接和支撑能力。
ZYYG170A型液压凿岩机钎尾套失效机理分析及改进措施的探讨
ZYYG170A 型液压凿岩机钎尾套失效机理分析及改进措施的探讨曹伟，李兆骏,唐裔振，李芳(中船重工中南装备有限责任公司，湖北宜昌443003)摘要:钎尾套是ZYYG170A 型液压凿岩机缓冲机构的重要零件之一，也是使用过程中经常损坏的零件之一。
无论是在缓冲过程还是复位过程中，钎尾套始终夹在钎尾和缓冲活塞之间,在这两个零件之间传递力量。
该文 认为，钎尾套的工作和失效过程可分为初始阶段、偏载阶段和疲劳失效阶段三个阶段，偏载导致的疲劳失效是钎尾套破损失效的主要原因。
关键词:液压凿岩机;钎尾套;失效中图分类号:TD421.2+2文献标志码：BFailure Mechanism Analysis and Discussion of Improvement Measures of the Rotation ChuckBushing for HydraulicRock Drill ZYYG170ACAO Wei , LI Zhao-jun , Tang Yi-zhen , LI Fang(CSIC Zhongnan Equipment Company Ltd., Yi Chang 443003, Hubei)Abstract:The rotation chuck bushing is one of the important parts of the buffer mechanism in hydraulic rock drillZYYG170A, and also one of the parts that is frequently damaged during operation. Whether in the buffering process or the resetting process,Tish arttcle chuck bushing is always clamped between the shank adapter and the damping piston to transmit force. This article believes that the work and failure process of the rotation chuck bushing can be divided intothree stages: the initial stage, the eccentric load stage and the fatigue failure stage. The main reason for the failure of the rotation chuck bushing is the fatigue failure caused by the eccentric load.Key words:hydraulic rock drill ； rotation chuck bushing ； failure原理以及钎尾套的受力状态等方面对钎尾套失效的机理进行分析,并从材料性能,加工精度等方面对提高零件使用寿命的改进措施进行探讨。
液压凿岩钎尾的制作及工艺的研究
液压凿岩钎尾的制作及工艺的研究液压凿岩钎尾是一种用于挖掘工程中的设备，其主要作用是将液压能转化为机械能，通过特殊的设计使得凿岩机能够快速地挖掘岩石。
本文将从液压凿岩钎尾的设计、制作、工艺等方面对这种设备进行详细的研究。
液压凿岩钎尾的设计非常关键，设计的好坏会直接影响到凿岩的效率和质量。
在设计时，首先需要考虑的是材料的选择。
由于液压凿岩钎尾所受力非常大，因此材料必须要有足够的强度和硬度。
一般情况下，选用的材料主要是铸钢和合金钢。
此外，还需要考虑到凿岩钎尾的外形和结构。
一般来说，凿岩钎尾的尺寸要根据凿岩机的类型和要求来确定。
另外，凿岩钎尾的结构一般采用多级结构，通过多级减速来保证凿岩的效率和质量。
制作液压凿岩钎尾需要经过多道工序。
首先是材料的加工，这一步需要将铸钢或合金钢锻造成具有预定外形和尺寸的零件。
接下来，要进行外表处理，以保证表面平整光滑，达到良好的外观效果。
随后进行热处理，主要是淬火和回火。
淬火可以提高材料硬度，增强抗压性和抗撞击能力，而回火则可以消除淬火产生的内部应力，提高材料的韧性和延展性。
最后，在对其进行加工和组合，将其制成完整的凿岩钎尾。
在工艺上，液压凿岩钎尾的制作需要对每一个工序进行精细的控制。
在材料加工时，需要确保每个零件的尺寸、形状与要求相符，以免影响后续的工艺。
而在表面处理时，需要注意去除杂物，以免影响工件的质量。
另外，在热处理时要严格掌握温度、时间和冷却速度等参数，以免出现缺陷，影响到后续的加工和使用效果。
最后，在组合和组装时，要注意零件的配合度和紧固力的控制，确保零件与工件的配合精度及密封性，以免影响凿岩钎尾的使用效果。
总之，液压凿岩钎尾是一种非常重要的设备，其制作需要经过严格的设计、制作和工艺控制。
只有在保证了每一个细节都严格符合要求的情况下，才能够确保其凿岩效率和安全性。
因此，在研究液压凿岩钎尾的制作及工艺时，需要强调每一个环节的重要性，并对其进行精细化的控制。
数据分析是对大量数据进行处理、整理、统计、分析，并根据数据结果所展示的规律性和统计关系，进行有效的应用，以实现预测、决策、调整和优化等目的的过程。
重型钎杆的工艺探索及选材
重型钎杆的工艺探索及选材摘要从金相组织、强度和韧性、经济效益三方面综合分析研究了FF-710、23CrNi3Mo等多种材料，得到了适合制造重型钎杆的专用新钢种——18CrNi3MoV和新的热处理工艺：渗碳—高温回火—淬火—低温回火，使重型钎杆的使用寿命有了明显的提高，大大缩短了与国外产品的差距。
叙词重型钎杆材料选择热处理工艺1 引言由于钎杆使用过程中工作条件比较恶劣，对钎杆的强度和韧性、耐磨性以及疲劳强度等有较高的要求。
因此，在钎杆的设计制造过程中，首先要解决的问题是选择合适的钢种；其次是冷、热加工性能、热处理工艺及成本等。
为了生产出高质量的钎杆，必须严格控制选材、加工成形和热处理等各个环节。
其中，选材与热处理尤为重要，它们相互制约，材质决定了热处理工艺，反过来热处理效果又成了选材的依据。
2 从金相组织角度调整工艺及选材开始时主要采用FF-710钢。
该钢属高强度钢，已广泛用于钎头制造领域。
根据该钢材的性能和特点，最初用它试制重型钎杆时，热处理工艺为：渗碳—正火—低温回火，所得的金相组织如图1。
图1a表示粗大针片状马氏体和大量残余奥氏体组成的渗碳层组织，图1b为以粗大上贝氏体为主加下贝氏体和板条状马氏体组成的心部组织。
图1 渗碳层和心部的金相组织(400×)但钎杆试用效果很不理想，早期脆性断裂情况严重，使用寿命普遍较短。
经金相分析，认为与晶粒粗大及心部上贝氏体组织粗大所引起的组织结构的方向性有关。
针对上述问题，重新调整热处理工艺，在渗碳后增加高温回火工序，目的是使渗碳后所形成的粗大组织分解，析出碳化物以便在随后的正火过程中起到阻断组织遗传及细化晶粒的作用。
经采用渗碳—高温回火—正火—低温回火后，晶粒得到细化，组织结构得到一定程度的改善，钎杆寿命有所提高。
但与国外产品相比，寿命仍然很低。
我们认为根本原因是钎杆正火后心部所获得的上贝氏体组织其综合机械性能较差。
要使钎杆疲劳寿命大幅度提高，就必须用淬火的方式，使低碳板条状马氏体取代上贝氏体组织，因此将热处理工艺调整为：渗碳—高温回火—淬火—低温回火。
液压凿岩机冲击活塞的选材与热处理工艺研究
（ 质量 分数 ） ０２ ％ ～０３ ％ ， 含 有 ｃ、 ｉＭ 、 为 ．８ ．８ 并 ｒＮ 、 ｏ Ｖ等
元素， 合金 元素 总含量 在 ４ ～ ％ 的结 构钢进 行 渗碳 和 ％ ６ 淬火 硬化处 理 ， 可满 足 冲击 活 塞 的使 用要求 。
维普资讯
第 ２ 第 ２期 ２卷
２０ ０ ２年 ６月
矿 冶 工 程
Ｍ Ｉ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ Ｅ Ｍ ＴＡＬＬＵＲＧＩ ＣＡＬ 『 ｌ ＧＤ ＥＥＲＤ『 Ｇ
Ｖ０ ． ２ № ２ １２
Ｊｎ ０ ２ ｕ ｅ２ ０
液 压 凿 岩 机 冲 击 活 塞 的 选 材 与 热 处 理 工 艺 研 究
Ｔｈ ｓ ａ ｃ ｆ Ｃｈ ｏ ｉ ｇ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌａ ｄ Ｈ ｅ ｔ ｔ ｅ ｔ ｅ ｏ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｓｎ ｔ ｒ ａ ｎ ａ —ｒ ａ ｍ ｎｔｆ ｒ
Ｈ ｙ ｒ ｕ ｉ ａ ｍ ｅ ｉ ’ ｍ ｐ ｃ ｓｏ ｄ ａ ｌｃ Ｈ ｍ ｒ Ｄｒ ｌ Ｓ Ｉ ｌ ａ ｔ Ｐｉｔ ｎ
冲击 作 功 过程 中应 力 波 的传 递 。 冲击 工作 端 应 同 时具 有 高硬 度 与 高强 韧 性 ， 使 冲 击 活 塞 在 高频 率 强 烈 冲 以
动控 制 等许 多优 点 ， 岩 石 工 程 中发 挥 着 十 分 重 要 的 在
作 用 。据 估 计 ， 国在 金 属 矿 山 、 矿 岩巷 、 工 采矿 、 我 煤 化
根 据 冲击活 塞 的工作 条件 与性能 要求 ， 者对 多种 作 国产 钢材进 行 了试 验研究 和对 比分 析 ， 最后 选定 含 碳量
为 了解 决进 口液 压凿 岩 机 易损 件 更换 困难并 降低
更 换 与 维修 费 用 ， 中南 大 学 继 研 制 成 功 液压 凿 岩 机 之 后 ， 研制开发 了 １ 还 Ｏ多个 品种 的液 压 凿 岩 机 配 件 ， 以 替 代 进 口配 件 ， 既满 足 了施 工工 程 的需 要 ， 节 省 了大 又
重型钎杆的工艺探索及选材
重型钎杆的工艺探究及选材摘要从金相组织、强度和韧性、经济效益三方面综合分析研究了FF-710、23CrNi3Mo等多种材料，得到了适宜制造重型钎杆的专用新钢种——18CrNi3MoV和新的热处理工艺：渗碳—高温回火—淬火—低温回火，使重型钎杆的使用寿命有了明显的进步，大大缩短了与国外产品的差距。
叙词重型钎杆材料选择热处理工艺1 引言由于钎杆使用过程中工作条件比较恶劣，对钎杆的强度和韧性、耐磨性以及疲劳强度等有较高的要求。
因此，在钎杆的设计制造过程中，首先要解决的问题是选择适宜的钢种；其次是冷、热加工性能、热处理工艺及本钱等。
为了消费出高质量的钎杆，必须严格控制选材、加工成形和热处理等各个环节。
其中，选材与热处理尤为重要，它们互相制约，材质决定了热处理工艺，反过来热处理效果又成了选材的根据。
2 从金相组织角度调整工艺及选材开始时主要采用FF-710钢。
该钢属高强度钢，已广泛用于钎头制造领域。
根据该钢材的性能和特点，最初用它试制重型钎杆时，热处理工艺为：渗碳—正火—低温回火，所得的金相组织如图1。
图1a表示粗大针片状马氏体和大量剩余奥氏体组成的渗碳层组织，图1b为以粗大上贝氏体为主加下贝氏体和板条状马氏体组成的心部组织。
图1 渗碳层和心部的金相组织(400×)但钎杆试用效果很不理想，早期脆性断裂情况严重，使用寿命普遍较短。
经金相分析，认为与晶粒粗大及心部上贝氏体组织粗大所引起的组织构造的方向性有关。
针对上述问题，重新调整热处理工艺，在渗碳后增加高温回火工序，目的是使渗碳后所形成的粗大组织分解，析出碳化物以便在随后的正火过程中起到阻断组织遗传及细化晶粒的作用。
经采用渗碳—高温回火—正火—低温回火后，晶粒得到细化，组织构造得到一定程度的改善，钎杆寿命有所进步。
但与国外产品相比，寿命仍然很低。
我们认为根本原因是钎杆正火后心部所获得的上贝氏体组织其综合机械性能较差。
要使钎杆疲劳寿命大幅度进步，就必须用淬火的方式，使低碳板条状马氏体取代上贝氏体组织，因此将热处理工艺调整为：渗碳—高温回火—淬火—低温回火。
20CrNi3液压凿岩机钎尾断裂失效分析
20CrNi3液压凿岩机钎尾断裂失效分析
郭建飞;陈保磊;周忠尚;赵艳;康学勤
【期刊名称】《热处理技术与装备》
【年(卷),期】2024(45)3
【摘要】液压凿岩机用20CrNi3钎尾在凿岩300 m后发生断裂。
通过化学成分分析、断口形貌与金相组织观察和力学性能测试,对20CrNi3钎尾断裂原因进行分析。
结果表明,钎尾的化学成分、冲击性能、硬度和硬化层厚度均满足技术要求。
钎尾断口为宏观脆性疲劳断口,断裂的主要原因是零件渗碳后淬火温度过高,导致渗碳层中残余奥氏体含量较高,加工和使用过程中进一步发生马氏体转变,存在较大的残余应力和相变不稳定性。
20CrNi3钎尾抗疲劳性能降低,在使用过程中出现疲劳断裂。
通过降低淬火温度或增加深冷处理,减少渗碳层残余奥氏体含量,有利于改善20CrNi3钎尾抗疲劳性能;另外,为保证产品质量,可以编制20CrNi3钎尾显微组织验收标准。
【总页数】4页(P50-53)
【作者】郭建飞;陈保磊;周忠尚;赵艳;康学勤
【作者单位】徐州徐工基础工程机械有限公司;中国矿业大学材料与物理学院【正文语种】中文
【中图分类】TG162.7
【相关文献】
1.新型液压凿岩机防钎尾反弹装置的性能分析
2.液压凿岩机冲击活塞及钎尾损坏原因分析
3.ZYYG170A型液压凿岩机钎尾套失效机理分析及改进措施的探讨
4.YGZ90型凿岩机钎尾套失效分析及工艺改进
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
凿岩机钎尾选材、热处理工艺设计及分析
金属材料工程10060127 XXX 杨瑞成教授隋然助教
摘要
钎尾在工作时直接承受凿岩机高频冲击和强力扭转，钎尾应具有足够的强度和韧性，高的表面强度和耐磨性以及高的疲劳抗力和一定的耐腐蚀性能，心部具有良好的韧性。
35SiMnMoV常用钎尾的热处理工艺流程为：锻造坯料—去应力退火—机械加工—渗碳—淬火—低温回火—校直—抛丸—精磨。
钎尾常见的缺陷是：表面硬度低、钎尾畸变过量、渗碳层深度不足、表面脱碳等，应该有相应的对策进行补救。
关键词：凿岩机；钎尾；35SiMnMoV；热处理；
一、凿岩机
凿岩机，利用钢钎的冲击和旋转作用在岩石上钻凿孔眼的石料开采机械。
主要用于开采石料或拆除废弃建筑物。
凿岩机有分风动式、电动式、内燃式和液压式四类。
液压凿岩机在金属矿山、煤矿岩巷、化工采矿、水电涵洞、铁路和公路掘进工程中使用非常广泛！液压凿岩机主要有冲击机构、回转机构、供水排水机构和防尘系统等多部分组成[3]。
二、钎尾的选材
液压凿岩机的工作压力一般均在20MPa左右，有的可高达25MPa，每分钟冲击次数达到3000~4000次。
钎尾是螺纹连接凿岩钎具的重要组成部分，在工作时直接承受凿岩机高频冲击和强力扭转，将凿岩机活塞运动的冲击功从钎尾尾端传递到钎杆和钎头，进行凿岩作业，同时在凿岩机转动套的带动下传递扭矩，使整个钎具的系统转动。
钎尾内孔还受到快速流水的冲刷和矿水的腐蚀。
因而钎尾应具有足够的强度和韧性，高的表面强度和耐磨性以及高的疲劳抗力和一定的耐腐蚀性能，心部具有良好的韧性；能够承受凿岩机高频冲击和强力扭转；抵抗流水的冲刷和矿水的腐蚀[2]。
钎尾材料一般选用碳素钢或合金钢。
（一）碳素钢
碳素钢的性能主要取决于含碳量。
按含碳量可以把碳钢分为低碳钢，中碳钢和高碳钢。
含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。
低碳钢在使用前一般不经热处理，碳含量在0.15％以上的经渗碳或氰化处理，用于要求表层温度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。
高强度中碳调质钢，具有一定的塑性、韧性和强度，切削性良好，调质处理后有很好的综合力学性能，中碳钢主要用于制造较高强度的运动零件，重型机械的轴、蜗杆、齿轮等等，表面耐磨的零件，曲轴、机床主轴、滚筒、钳工工具等等。
（二）合金钢
在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的合金钢。
根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀等特殊性能。
合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、稀土等。
（三）材料初选
由于钎尾形状的特殊性和复杂性，为了兼顾钎尾的弯曲疲劳强度，我们选定含碳量（质量分数）为
0.20%~0.35%，并含有Cr、Ni、Mo、V等元素，合金元素总含量在4%~6%的结构钢进行渗碳淬硬化处理，可满足钎尾的使用要求。
（四）材料终选
通过对国内外同类的比较，确定工艺质量指标为：渗碳层深度0.8~1.2mm，金相组织为马氏体+残余奥氏体+少量细粒碳化物；表层最大渗碳浓度0.8%，硬度HRC=54~60，心部金相组织为：板条马氏体+5%以下残余奥氏体，硬度HRC=44~48.通过加入不同的元素可以满足钎尾工作的性能要求。
所以试确定选用低碳Cr-Ni-W和Si-Mn-Cr-Mo-V。
由于合金元素Ni的加入会提高材料的价格也不太理想，所以最终选用35SiMnMoV作为钎尾的材料。
三、钎尾的热处理工艺
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的[1]。
35SiMnMoV常用钎尾的热处理工艺流程为：锻造坯料—去应力退火—机械加工—渗碳—淬火—低温回火—校直—抛丸—精磨。
低温回火后，钎尾的变形在前一部的热处理中已经存在，为了使以后的磨削顺利进行，我们通常采用校直钎尾。
校直钎尾是一种要求很大劳动强度的步骤，我们利用手动压力机进行校直。
四、热处理设备
因为工件材料为低合金钢，热处理工艺为退火，淬火，回火对于低合金钢退火最高温度为【Ac3+(30~50)】℃，选择中温箱式电阻炉（上限950℃）即可。
回火采用低温回火，选择低温箱式电阻炉。
（1）中温箱式电阻炉型号为Rx-35-9，基本参数：额定功率:35KW，额定电压：380V，额定温度：950℃，炉膛尺寸：950*450*350mm，最大装炉量：200Kg。
（2）低温箱式电阻炉型号为Rx-18-9，基本参数：额定功率：18KW，额定电压：380V，额定温度：650℃，炉膛尺寸：650*300*250mm，最大装炉量：90Kg。
（3）中温井式电阻炉型号为RJ-65-9，基本参数：额定功率:65KW，额定电压：380V，额定温度：950℃，炉膛尺寸：Φ600X1600mm,最大装炉量：700Kg。
五、结论
1 根据钎尾所处的工况分析对它的要求有，足够的强度和韧性，高的表面强度和耐磨性以及高的疲劳抗力和一定的耐腐蚀性能，心部具有良好的韧性；能够承受凿岩机高频冲击和强力扭转；抵抗流水的冲刷和矿水的腐蚀。
2 根据基本条件设计了一套热处理工艺路线图，锻造坯料—去应力退火—机械加工—渗碳—淬火—低温回火—校直—抛丸—精磨。
通过一系列简单有效的操作流程，提高了钎尾的性能，同时延长了凿岩机的使用寿命。
3 钎尾常见的缺陷是：表面硬度低、钎尾畸变过量、渗碳层深度不足、表面脱碳等，应该有相应的对策进行补救。
4 中温箱式电阻炉型号为Rx-35-9；低温箱式电阻炉型号为Rx-18-9；中温井式电阻炉型号为RJ-65-9。
参考文献
[1] 张玉庭.热处理技师手册.机械工业出版社.2006.34-38
[2] 洪达灵，顾太和.钎钢与钎具.冶金工业出版社.2000.17-24
[3] 陈琳.提高液压凿岩机钎尾寿命的热处理工艺研究.10-20
[4] 沈小钧.可控气氛密封多用炉渗碳技术的发展及动向金属热处理.1998年第1期。