本发明专利技术涉及一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺，可实现渗碳后钎具由表面到基体具有合理的硬度梯度分布。该工艺包括以下步骤：将渗碳后的钎具在800℃±10℃淬火保温60分钟，保温完成后分三段进行冷却，首先采用油冷至400℃±10℃，随后随炉冷却至200℃，冷速0.05～0.1℃/s，而后在200℃以下空冷至室温。然后在200℃回火保温120分钟，保温完成后空冷至室温。通过该工艺的实施，使得渗碳后钎具形成表面高硬度的高碳马氏体组织(HV640～660)、心部高韧性的下贝氏体组织(无缺口冲击功115～120J)及较宽过渡层(宽度0.5～1.0mm)的下贝氏体和低碳马氏体复相组织，获得钎具强韧性良好匹配，从而有效的提高了钎具的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺，可实现渗碳后钎具由表面到基体具有合理的硬度梯度分布。该工艺包括以下步骤：将渗碳后的钎具在800℃±10℃淬火保温60分钟，保温完成后分三段进行冷却，首先采用油冷至400℃±10℃，随后随炉冷却至200℃，冷速0.05～0.1℃/s，而后在200℃以下空冷至室温。然后在200℃回火保温120分钟，保温完成后空冷至室温。通过该工艺的实施，使得渗碳后钎具形成表面高硬度的高碳马氏体组织(HV640～660)、心部高韧性的下贝氏体组织(无缺口冲击功115～120J)及较宽过渡层(宽度0.5～1.0mm)的下贝氏体和低碳马氏体复相组织，获得钎具强韧性良好匹配，从而有效的提高了钎具的使用寿命。【专利说明】一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺
本专利技术属于金属材料领域，是一种钎具用材料XGQ25钢，具体涉及一种具有硬度梯 度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺。
技术介绍
随着我国矿产资源的开采利用、能源领域的建设发展，基础工程设施日趋完备，道 路交通不断完善，使得凿岩钻探用钎钻具的需求呈现上升趋势。钎钻具在服役过程中要持 续承受抗压、扭转、弯曲循环应力，以及约2000~9000次/min的高频冲击，每次的冲击能量 25~500J。钎具工作时主要的失效形式有杆体磨损、变形、断裂失效及钎头硬质合金的脱 落，塑性变形、应力疲劳以及腐蚀断裂等。目前，钎杆材料的凿岩寿命短的在几十米，长的在 几百米或上千米，钎头寿命只有十几米到几十米。 钎具钢是世界上服役条件和工作环境都较为恶劣的钢种之一。这对用于制作钎具 钢的材料的性能提出了极尚的要求。首先应当具有良好的强初性配合，以提尚它的抗冲击 能力。而材料的性能由其化学成分、组织结构以及状态所决定的，所以，在合金元素合理配 置的基础上，正确选择热处理工艺，是实现钎具内部组织结构及状态的控制，实现高寿命的 关键。 由于钎具特殊的工作环境，要求钎具表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有高的 韧性;同时钎具渗碳后从表面到心部的硬度呈现平缓的过渡，以实现外强内韧的良好匹配。 目前，对于钎具用材料XGQ25，目前，国内多数的钎具企业在使用该钢种的过程中，淬火保温 完成后，一般采用油淬、空冷、等温盐浴淬火等方式，这些热处理方式无法实现钎具表面到 心部硬度的平缓过渡，难以获得渗碳后钎具外强内韧的良好匹配，导致目前国内钎具寿命 普遍较短。本专利技术就是一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺，采用该工艺 后，可以实现渗碳后钎具表面高硬度和心部高韧性，并实现钎具从表到内硬度的最佳匹配 过渡。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺，通过 该工艺的实施，使得渗碳后钎具获得从表面到心部硬度梯度的平缓过渡，以实现强韧性的 良好匹配，从而有效的提高了钎具的使用寿命。 本专利技术技术方案是:一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺，具体包 括步骤： 步骤1:渗碳工艺:钎具采用热乳XGQ25钢棒，置于930°C ± 10°C的多功能渗碳炉内 进行渗碳，渗碳剂为煤油，渗碳过程分两段进行:碳势控制为1.2 %时渗碳3h;随后将碳势调 整为1.0%保温3h;渗碳完成后随炉冷却到850 C，保温30min，油泮至室温； 步骤2:将经上述步骤渗碳完成后的钎具在650°C±10°C高温回火，保温60min，空 冷，随后按尺寸要求进行精加工； 步骤3:淬火处理:在温度为800°C ± 10下保温60分钟，而后油淬至400°C ± 10°C，再 以0.05~0. rc/s的冷速冷却到200°C，而后在200°C以下空冷;然后进行低温回火工艺：回 火温度200°C，回火保温120分钟后空冷。 2、进一步，所述步骤3:淬火处理:将精加工后钎具置于保护气体下，在温度为800 °C ± 10下保温60分钟进行淬火，油淬至400°C ± 10°C，再以0.05~0. l°C/s的冷速冷却到200 °C，而后在200°C以下空冷;然后进行低温回火工艺：回火温度200°C，回火保温120分钟；其 中，所述保护气体包括氮气、氩气或氦气。渗碳后钎具形成表面高硬度的高碳马氏体组织 (HV640~660)、心部高韧性的下贝氏体组织(无缺口冲击功115~120J);过渡层为下贝氏体 和低碳马氏体的复相组织，过渡层宽度0.5~1.0_，获得钎具强韧性良好匹配。 本专利技术的有益效果是:使得渗碳后钎具从表面到心部硬度梯度的平缓过渡，以实 现强韧性的良好匹配，从而有效的提高了钎具的使用寿命。 1、分段连续冷却阶段，第一段油冷，7令却冷速20.5°C/s，可以避免渗碳层与基体 发生相变，且抑制渗碳层发生脱碳。 2、分段连续冷却中发生相变的关键温度区间400~200°C范围内，采用0.05~0.1 °C/s的冷速冷却，使得基体与过渡区分别发生下贝氏体转变。 3、200°C以下空冷，表层渗碳层发生马氏体转变，形成高硬度马氏体。【附图说明】 图1是实施例热处理后过渡区典型的显微组织：（a)表面；⑻过渡层；（c)基体； 图2是对比例热处理后过渡区典型的显微组织：（a)表面；（b)过渡层；（c)基体。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。 实施例1: 采用热乳 XGQ25 钢棒（化学成分为<：:0.24-0.26%、51:1.62-1.72%、]?11:1.45-1.55%、Cr:0.32-0.38%、Ni: 1.46-1.55%、M〇:0.63_0.68%、V:0.10-0.12%、P: < 0.015%、S: < 0.008% )进行粗机加工，粗机加工完成后进行如下操作： 步骤1:渗碳工艺:钎具采用热乳XGQ25钢棒，置于930 °C的多功能渗碳炉内进行渗 碳，渗碳剂为煤油，渗碳过程分两段进行:碳势控制为1.2%时渗碳3h;随后将碳势调整为 1.0%保温3h;渗碳完成后随炉冷却至丨」850 C，保温30min，油泮至室温； 步骤2:将经上述步骤渗碳完成后的钎具在650°C高温回火，保温60min，空冷，随后 按尺寸要求进行精加工； 步骤3:淬火处理：在温度为800°C下保温60分钟，而后油淬至400°C，再以0.05~ 0.1°c/s的冷速冷却到200°C，而后在200°C以下空冷;然后进行低温回火工艺：回火温度200 °C，回火保温120分钟后空冷。对热处理后钎具的力学性能进行测试，测试结果如表1所示。 对钎具从表到里显微组织进行观察，如图1所示，表面为高碳马氏体，基体为下贝氏体，过渡 层为下贝氏体和低碳马氏体的复相组织。 实施例2:采用热乳XGQ25钢棒（化学成分为C: 0 ? 24-0 ? 26 %、Si : 1 ? 62-1 ? 72 %、Mn : 1 ? 45- 1.55%、Cr:0.32-0.38%、Ni: 1.46-1.55%、Mo:0.63-0.68%、V:0.10-0.12%、P: < 0.015%、S: < 0.008%)进行粗加工，粗加工完成后进行如下操作： 步骤1:渗碳工艺:钎具采用热乳XGQ25钢棒，置于940 °C的多功能渗碳炉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有硬度梯度分布的钎具钢XGQ25的热处理工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：渗碳工艺：钎具采用热轧XGQ25钢棒，置于930℃±10℃的多功能渗碳炉内进行渗碳，渗碳剂为煤油，渗碳过程分两段进行：碳势控制为1.2％时渗碳3h；随后将碳势调整为1.0％保温3h；渗碳完成后随炉冷却到850℃，保温30min，油淬至室温；步骤2：将经上述步骤渗碳完成后的钎具在650℃±10℃高温回火，保温60min，空冷，随后按尺寸要求进行精加工；步骤3：淬火处理、低温回火。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘雅政，蒋波，周乐育，张朝磊，黄斌，陈列，王磊英，王国存，赵海东，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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