一種破碎錘活塞桿用鋼及其熱處理工藝制造技術

本發明專利技術提供了一種破碎錘活塞桿用鋼及其熱處理工藝，該鋼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％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。配合熱處理工藝，制造的破碎錘活塞桿與現有技術制造的破碎錘活塞桿相比，克服了現有40CrNiMoA鋼活塞桿合金成本高、偶然會發生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的缺陷，也大大減少了現有GCr15鋼活塞桿使用時容易發生斷裂的現象，使用中的斷裂率低于0.3％。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于工礦機械用鋼領域，具體一種破碎錘活塞桿用鋼及其熱處理工藝。
技術介紹
工程機械、礦山機械等破碎錘工作時其活塞桿承受巨大的沖擊力，要求活塞桿強度高、韌性好、耐磨性高、抗疲勞性能高。現有技術中，破碎錘活塞桿一般用40CrNiMoA鋼制造，國家標準GB/T3077-1999《合金結構鋼》中40CrNiMoA鋼的化學成分(重量百分比)范圍是C0.37-0.44％、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％，其余為鐵和雜質元素。用40CrNiMoA鋼加工活塞桿過程中，經過退火+調質(油冷淬火和回火)熱處理。由于40CrNiMoA鋼含有昂貴的Ni、Mo元素，所以其生產成本較高，40CrNiMoA鋼活塞桿使用時不易斷裂，但在受到異常大的沖擊力時，偶然會發生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的現象，造成較大的經濟損失。為了降低破碎錘活塞桿合金成本、提高其變形抗力，有廠家采用GCr15鋼來制造活塞桿，GB/T18254-2002《高碳鉻軸承鋼》中GCr15鋼的化學成分(重量百分比)范圍是C0.95-1.05％、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鋼加工活塞桿過程中，經過球化退火+調質(油冷淬火和回火)熱處理。GCr15鋼活塞桿合金成本低廉，使用時也不會發生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的現象，但容易發生斷裂。發生斷裂的比例可達3-10％。經分析，斷裂的主要原因是活塞桿心部強度、硬度偏低，疲勞強度較低，導致了使用中的異常斷裂。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種破碎錘活塞桿用鋼及其熱處理工藝，通過設計鋼的組分含量，優化熱處理工藝，降低合金成本、防止使用中損壞缸體現象，同時使用中的斷裂率低于0.3％。本專利技術提供的一種破碎錘活塞桿用鋼，(解釋：組織沒有不同和特點，故建議不補充。)含有以下重量百分比的成分：C0.85-0.95％、Si0.15-0.40％、Mn0.46-0.80％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr1.71-2.10％，Mo0-0.15％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。優選的，所述破碎錘活塞桿用鋼，含有以下重量百分比的成分：C0.85-0.95％、Si0.15-0.40％、Mn0.50-0.65％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr1.85-2.00％，Mo0.08-0.14％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。優選的，所述破碎錘活塞桿用鋼，含有以下重量百分比的成分：C0.85-0.95％、Si0.20-0.35％、Mn0.55-0.60％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr1.85-2.00％，Mo0.08-0.14％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。本專利技術提供的一種破碎錘活塞桿用鋼熱處理工藝，包括預先熱處理等溫球化退火和最終熱處理調質處理；具體的，所述等溫球化退火工藝流程為：加熱至810±30℃，熱透后保溫2-10小時，然后，以≤50℃/小時速度冷卻至700±20℃，保溫2-12小時，再以≤50℃/小時速度冷卻至≤650℃出爐空冷；采用上述等溫球化退火工藝，可以獲得良好的球化組織，為后續調質處理做好組織上的準備。所述調質處理包括淬火和回火；所述淬火工藝流程為：加熱至880±30℃，熱透后保溫0.5-6小時，水淬油冷，入水冷卻至表面溫度250-350℃，再入油中冷透。如果直接水冷，則容易因冷卻過于劇烈而導致工件開裂；如果直接油冷，則因淬透性差而導致工件心部強度不足，容易在使用中斷裂。入水冷卻至表面溫度為250-350℃，控制在馬氏體相變溫度以上，以防止工件開裂，然后將工件油冷淬火。所述回火工藝流程為：加熱至250±50℃，熱透后保溫3-15小時，回火的目的是為了消除應力，改善塑韌性，采用250±50℃低溫回火是為了保持較高強度、滿足工件的使用要求。進一步的，淬火過程中，為了減少水淬時工件截面的溫差，可反復入水和出水回溫，過程中必須控制工件表面溫度≥250℃。這樣可有效的提高工件心部強度。優選的，所述等溫球化退火工藝流程為：加熱至810±20℃，熱透后保溫4-8小時，然后，以≤30℃/小時速度冷卻至700±20℃保溫6-10小時，再以≤30℃/小時速度冷卻至≤450℃出爐空冷。所述淬火工藝流程為：加熱至880±20℃，熱透后保溫2-4小時，水淬油冷，入水冷卻至表面溫度250-350℃，再入油中冷透。所述回火工藝流程為：加熱至250±30℃，熱透后保溫8-12小時。更有選的，所述等溫球化退火工藝流程為：加熱至810±10℃，熱透后保溫4-6小時，然后，以≤30℃/小時速度冷卻至700±10℃保溫9-10小時，再以≤30℃/小時速度冷卻至≤450℃出爐空冷。所述淬火工藝流程為：加熱至880±10℃，熱透后保溫3-4小時，水淬油冷，入水冷卻至表面溫度250-350℃，再入油中冷透。所述回火藝流程為：：加熱至250±20℃，熱透后保溫9-10小時。本專利技術中各元素的含量及作用為：碳是鋼中提高淬透性和淬透硬性的重要元素，根據本專利技術鋼的用途，將碳含量控制在0.85-0.95％范圍，過低則會降低強度和硬度，過高則會降低塑性和韌性，增加工件淬火開裂傾向。硅在鋼中主要以固溶體的形態存在于鐵素體或奧氏體中，能提高鋼的強度，也是煉鋼的脫氧元素，但含量不宜過高，以免降低鋼的韌性。本專利技術中控制控制在0.15-0.40％。錳是提高淬透性的重要元素，但也不宜過高以免影響鋼的塑性，本專利技術中控制錳含量范圍是0.46-0.80％。鉻也是提高淬透性的重要元素，提高鉻含量是為了提高淬透性及活塞桿心部疲勞強度，本專利技術中控制鉻含量范圍是1.71-2.10％。鉬是提高淬透性的有效元素，但價格昂貴，加入量控制為0-0.15％。硫、磷是鋼中的雜質元素，均控制≤0.025％。與現有技術相比，本專利技術通過設計鋼中元素的用量比，配合熱處理工藝，制造的鋼克服了現有40CrNiMoA鋼活塞桿合金成本高、發生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的缺陷，也大大減少了現有GCr15鋼活塞桿使用時容易發生斷裂的現象。利用本專利技術鋼制造的活塞桿使用中的斷裂率低于0.3％。具體實施方式以下結合實施例來進一步說明本專利技術的技術方案。實施例1-10的破碎錘活塞桿用鋼化學成分(熔煉分析，其余為Fe和不可避免的雜質元素)見表1表1實施例1-10的破碎錘活塞桿用鋼熱處理工藝見2：表2實施例1-10制造的鋼用作活塞桿交付使用，未發生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的現象，也未發生斷裂的現象，滿足了破碎錘的使用要求。本申請生產的鋼制破碎錘活塞桿與現有技術中40CrNiMoA鋼制和GCr15鋼制使用情況比較，見下表3：結合上表3可以得到，本專利技術生產的鋼用作破碎錘活塞桿，使用過程中未發生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的現象，使用中的斷裂率低于0.3％，滿足了破碎錘的使用要求。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種破碎錘活塞桿用鋼，其特征在于，所述破碎錘活塞桿用鋼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％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。

【技術特征摘要】
1.一種破碎錘活塞桿用鋼，其特征在于，所述破碎錘活塞桿用鋼含有以下重量百分比的成分：C0.85-0.95％、Si0.15-0.40％、Mn0.46-0.80％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr1.71-2.10％，Mo0-0.15％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。2.根據權利要求1所述的破碎錘活塞桿用鋼，其特征在于，所述破碎錘活塞桿用鋼，含有以下重量百分比的成分：C0.85-0.95％、Si0.15-0.40％、Mn0.50-0.65％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr1.85-2.00％，Mo0.08-0.14％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。3.根據權利要求1所述的破碎錘活塞桿用鋼，其特征在于，所述破碎錘活塞桿用鋼，含有以下重量百分比的成分：C0.85-0.95％、Si0.20-0.35％、Mn0.55-0.60％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr1.85-2.00％，Mo0.08-0.14％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。4.一種權利要求1-3任一項所述的破碎錘活塞桿用鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述熱處理工藝包括預先熱處理等溫球化退火和最終熱處理調質處理；所述等溫球化退火工藝流程為：加熱至810±30℃，熱透后保溫2-10小時，然后，以≤50℃/小時速度冷卻至700±20℃，保溫2-12小時，再以≤50℃/小時速度冷卻至≤650℃出爐空冷；所述調質處理包括淬火和回火；所述淬火工藝流程為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：完顏衛國，
申請(專利權)人：馬鋼集團控股有限公司，馬鞍山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34