[发明专利]一种破碎锤活塞杆用钢及其热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于工矿机械用钢领域，具体一种破碎锤活塞杆用钢及其热处理工艺。

背景技术

工程机械、矿山机械等破碎锤工作时其活塞杆承受巨大的冲击力，要求活塞杆强度高、韧性好、耐磨性高、抗疲劳性能高。

现有技术中，破碎锤活塞杆一般用40CrNiMoA钢制造，国家标准GB/T 3077-1999《合金结构钢》中40CrNiMoA钢的化学成分(重量百分比)范围是C 0.37-0.44％、Si0.17-0.37％、Mn0.50-0.80％、Cr0.60-0.90％、Mo0.15-0.25％、Ni1.25-1.65％，P≤0.025％、S≤0.025％、Cu≤0.25％，其余为铁和杂质元素。用40CrNiMoA钢加工活塞杆过程中，经过退火+调质(油冷淬火和回火)热处理。由于40CrNiMoA钢含有昂贵的Ni、Mo元素，所以其生产成本较高，40CrNiMoA钢活塞杆使用时不易断裂，但在受到异常大的冲击力时，偶然会发生活塞杆变形、直径胀大、损坏缸体的现象，造成较大的经济损失。

为了降低破碎锤活塞杆合金成本、提高其变形抗力，有厂家采用GCr15钢来制造活塞杆，GB/T 18254-2002《高碳铬轴承钢》中GCr15钢的化学成分(重量百分比)范围是C 0.95-1.05％、Si0.15-0.35％、Mn0.25-0.65％、Cr1.40-1.65％、P≤0.025％、S≤0.025％、Ni≤0.30％、Cu≤0.25％、Ni+Cu≤0.50％，用GCr15钢加工活塞杆过程中，经过球化退火+调质(油冷淬火和回火)热处理。GCr15钢活塞杆合金成本低廉，使用时也不会发生活塞杆变形、直径胀大、损坏缸体的现象，但容易发生断裂。发生断裂的比例可达3-10％。经分析，断裂的主要原因是活塞杆心部强度、硬度偏低，疲劳强度较低，导致了使用中的异常断裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种破碎锤活塞杆用钢及其热处理工艺，通过设计钢的组分含量，优化热处理工艺，降低合金成本、防止使用中损坏缸体现象，同时使用中的断裂率低于0.3％。

本发明提供的一种破碎锤活塞杆用钢，含有以下重量百分比的成分：

C 0.85-0.95％、Si 0.15-0.40％、Mn 0.46-0.80％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr 1.71-2.10％，Mo 0-0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，所述破碎锤活塞杆用钢，含有以下重量百分比的成分：C 0.85-0.95％、Si 0.15-0.40％、Mn 0.50-0.65％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr 1.85-2.00％，Mo 0.08-0.14％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，所述破碎锤活塞杆用钢，含有以下重量百分比的成分：C 0.85-0.95％、Si 0.20-0.35％、Mn 0.55-0.60％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr 1.85-2.00％，Mo 0.08-0.14％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明提供的一种破碎锤活塞杆用钢热处理工艺，包括预先热处理等温球化退火和最终热处理调质处理；

具体的，所述等温球化退火工艺流程为：加热至810±30℃，热透后保温2-10小时，然后，以≤50℃/小时速度冷却至700±20℃，保温2-12小时，再以≤50℃/小时速度冷却至≤650℃出炉空冷；采用上述等温球化退火工艺，可以获得良好的球化组织，为后续调质处理做好组织上的准备。

所述调质处理包括淬火和回火；

所述淬火工艺流程为：加热至880±30℃，热透后保温0.5-6小时，水淬油冷，入水冷却至表面温度250-350℃，再入油中冷透。如果直接水冷，则容易因冷却过于剧烈而导致工件开裂；如果直接油冷，则因淬透性差而导致工件心部强度不足，容易在使用中断裂。入水冷却至表面温度为250-350℃，控制在马氏体相变温度以上，以防止工件开裂，然后将工件油冷淬火。

所述回火工艺流程为：加热至250±50℃，热透后保温3-15小时，回火的目的是为了消除应力，改善塑韧性，采用250±50℃低温回火是为了保持较高强度、满足工件的使用要求。

进一步的，淬火过程中，为了减少水淬时工件截面的温差，可反复入水和出水回温，过程中必须控制工件表面温度≥250℃。这样可有效的提高工件心部强度。