本發(fā)明屬于工礦機(jī)械用鋼領(lǐng)域，具體一種破碎錘活塞桿用鋼及其熱處理工藝。

背景技術(shù)：

工程機(jī)械、礦山機(jī)械等破碎錘工作時(shí)其活塞桿承受巨大的沖擊力，要求活塞桿強(qiáng)度高、韌性好、耐磨性高、抗疲勞性能高。

現(xiàn)有技術(shù)中，破碎錘活塞桿一般用40CrNiMoA鋼制造，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3077-1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》中40CrNiMoA鋼的化學(xué)成分(重量百分比)范圍是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％，其余為鐵和雜質(zhì)元素。用40CrNiMoA鋼加工活塞桿過程中，經(jīng)過退火+調(diào)質(zhì)(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(chǎn)成本較高，40CrNiMoA鋼活塞桿使用時(shí)不易斷裂，但在受到異常大的沖擊力時(shí)，偶然會發(fā)生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的現(xiàn)象，造成較大的經(jīng)濟(jì)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/T 18254-2002《高碳鉻軸承鋼》中GCr15鋼的化學(xué)成分(重量百分比)范圍是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鋼加工活塞桿過程中，經(jīng)過球化退火+調(diào)質(zhì)(油冷淬火和回火)熱處理。GCr15鋼活塞桿合金成本低廉，使用時(shí)也不會發(fā)生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的現(xiàn)象，但容易發(fā)生斷裂。發(fā)生斷裂的比例可達(dá)3-10％。經(jīng)分析，斷裂的主要原因是活塞桿心部強(qiáng)度、硬度偏低，疲勞強(qiáng)度較低，導(dǎo)致了使用中的異常斷裂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明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(shè)計(jì)鋼的組分含量，優(yōu)化熱處理工藝，降低合金成本、防止使用中損壞缸體現(xiàn)象，同時(shí)使用中的斷裂率低于0.3％。

本發(fā)明提供的一種破碎錘活塞桿用鋼，(解釋：組織沒有不同和特點(diǎn)，故建議不補(bǔ)充。)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(zhì)元素。

優(yōu)選的，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 0.50-0.65％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr 1.85-2.00％，Mo 0.08-0.14％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。

優(yōu)選的，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 0.20-0.35％、Mn 0.55-0.60％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr 1.85-2.00％，Mo 0.08-0.14％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。

本發(fā)明提供的一種破碎錘活塞桿用鋼熱處理工藝，包括預(yù)先熱處理等溫球化退火和最終熱處理調(diào)質(zhì)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(shí)，然后，以≤50℃/小時(shí)速度冷卻至700±20℃，保溫2-12小時(shí)，再以≤50℃/小時(shí)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(xù)調(diào)質(zhì)處理做好組織上的準(zhǔn)備。

所述調(diào)質(zhì)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(shí)，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(dǎo)致工件開裂；如果直接油冷，則因淬透性差而導(dǎo)致工件心部強(qiáng)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(shí)，回火的目的是為了消除應(yīng)力，改善塑韌性，采用250±50℃低溫回火是為了保持較高強(qiáng)度、滿足工件的使用要求。

進(jìn)一步的，淬火過程中，為了減少水淬時(shí)工件截面的溫差，可反復(fù)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(qiáng)度。

優(yōu)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(shí)，然后，以≤30℃/小時(shí)速度冷卻至700±20℃保溫6-10小時(shí)，再以≤30℃/小時(shí)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(shí)，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(shí)。

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(shí)，然后，以≤30℃/小時(shí)速度冷卻至700±10℃保溫9-10小時(shí)，再以≤30℃/小時(shí)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(shí)，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(shí)。

本發(fā)明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(jù)本發(fā)明鋼的用途，將碳含量控制在0.85-0.95％范圍，過低則會降低強(qiáng)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(tài)存在于鐵素體或奧氏體中，能提高鋼的強(qiáng)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。本發(fā)明中控制控制在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，本發(fā)明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(qiáng)度，本發(fā)明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(jià)格昂貴，加入量控制為0-0.15％。

硫、磷是鋼中的雜質(zhì)元素，均控制≤0.025％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)鋼中元素的用量比，配合熱處理工藝，制造的鋼克服了現(xiàn)有40CrNiMoA鋼活塞桿合金成本高、發(fā)生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的缺陷，也大大減少了現(xiàn)有GCr15鋼活塞桿使用時(shí)容易發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。利用本發(fā)明鋼制造的活塞桿使用中的斷裂率低于0.3％。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1-10的破碎錘活塞桿用鋼化學(xué)成分(熔煉分析，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素)見表1

表1

實(shí)施例1-10的破碎錘活塞桿用鋼熱處理工藝見2：

表2

實(shí)施例1-10制造的鋼用作活塞桿交付使用，未發(fā)生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的現(xiàn)象，也未發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，滿足了破碎錘的使用要求。

本申請生產(chǎn)的鋼制破碎錘活塞桿與現(xiàn)有技術(shù)中40CrNiMoA鋼制和GCr15鋼制使用情況比較，見下表3：

結(jié)合上表3可以得到，本發(fā)明生產(chǎn)的鋼用作破碎錘活塞桿，使用過程中未發(fā)生活塞桿變形、直徑脹大、損壞缸體的現(xiàn)象，使用中的斷裂率低于0.3％，滿足了破碎錘的使用要求。