一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，涉及合金钢钻头热处理技术领域，包括以下步骤：等温退火、淬火、回火。本发明专利技术的合金钢钻头热处理工艺简单易行，能大大提高优化合金钢钻头的整体性能。

Heat treatment process of a high strength and high temperature alloy steel drill bit

The invention discloses a heat treatment process for high strength and high temperature resistant alloy steel drill bit, which relates to the heat treatment technical field of alloy steel drill bit, including the following steps: isothermal annealing, quenching and tempering. The heat treatment process of the alloy steel drill bit is simple and feasible, and the overall performance of the optimized alloy steel drill bit can be greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺
本专利技术涉及合金钢钻头热处理
，具体涉及一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺。
技术介绍
螺旋钻机钻头是用来执行钻孔开凿的，需要具有耐高温、高压、高强度等特性。而螺旋钻机钻头铸造成型后，其性能的好坏不仅与钻头合金成分有关，其后的热处理工艺也极为关键。其中，热处理是将合金工件加热到一定的温度，并在该温度下保温一定时间后，在合适的场合下以不同速度冷却，因此，其是通过改变金属材料表观或内部组织来控制其性能的一种工艺。目前，螺旋钻机钻头传统热处理工艺存在对基体组织细化晶粒及冷却不够合理充分的问题，出现成品钻头硬度低且不均匀，脆性高，强度冲击值低，韧性差。难以获得良好的综合性能指标。尤其，是对于尺寸厚度较大的钻头，由于冶炼条件、偏析严重，内部晶粒相对粗大，则需控制好热处理工序，使基体组织更加细化和均匀，为后续热处理及机械加工做好组织准备。公开号为CN103114194A的专利申请，公开了一种高速钢钻头热处理工艺方法，包括以下具体步骤：(1)第一次预热；(2)第二次预热；(3)加热；(4)冷却、校直；(5)回火；(6)冷却至室温；(7)检验、校正。该种高速钢钻头能防止出现弯曲、变形的问题，合格率较好。公开号为CN104561500A的专利申请，公开了一种矿山钻头热处理方法，公开了一种矿山钻头热处理方法，其通过使用石英砂浴进行多段保温，淬火后进行多次带碳回火，提高了矿山钻头的硬度、耐磨性和使用寿命。但其未有结合数据说明，也未阐明该合金钢材料其它性能指标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，该种合金钢钻头热处理工艺简单易行，能大大提高优化合金钢钻头的整体性能。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现的：一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，按照以下步骤进行：(1)等温退火：将合金钢钻头在温度为820-830℃条件下保温至少1.2h，以30-35℃/h降温至695-705℃等温至少2.3h，出炉空冷；(2)淬火：将合金钢钻头工件预热后，在温度为905℃条件下保温1.6h，出炉后浸入淬火液中冷却；(3)回火：将合金钢钻头工件先在温度为320-510℃的热处理炉中均热80min，再在温度为180-220℃的油炉中均热至少1.5h,随炉空冷。进一步地，上述合金钢钻头包括以下化学组分及其重量百分比含量：Ba：0.04-0.08％、Cd：0.02-0.04％、Ti：0.23-0.26％、Dy：0.01-0.05％、Gd：0.01-0.05％、Zr：0.11-0.15％、B：0.002-0.005％,余量为Fe。更进一步地，上述合金钢钻头包括以下化学组分及其重量百分比含量：Ba：0.06％、Cd：0.03％、Ti：0.24％、Dy：0.03％、Gd：0.03％、Zr：0.13％、B：0.004％,余量为Fe。进一步地，上述合金钢钻头中不可避免的杂质含量≤0.01％。进一步地，上述步骤(1)中，等温退火是将合金钢钻头在温度为825℃条件下保温1.5h，再以35℃/h降温至700℃等温2.5h。进一步地，上述步骤(2)中，合金钢钻头工件的预热温度为720℃，预热时间为23min。优选地，上述步骤(2)中，淬火液包括以下按重量份计的原料：聚醚4-6份、油菜素甾醇0.3-0.5份、棕榈酸酯1-1.2份、碳酸钾0.4-0.6份、铝矾土3-5份、还原铁粉1.5-2.5份、多孔石灰岩4-6份、落地生根叶片浆汁3-5份、木素磺酸钙0.6-0.8份、鳄梨树油1-2份、二苯基磷酸酯0.7-0.9份、聚乙二醇2-3份、椰油酰胺丙基甜菜碱0.2-0.3份、缓蚀剂1-1.5份、保水剂1-2份、稳定剂1-1.5份、偶联剂0.3-0.5份和RO水100-120份。进一步地，上述淬火液包括以下按重量份计的原料：聚醚5份、油菜素甾醇0.4份、棕榈酸酯1.1份、碳酸钾0.5份、铝矾土4份、还原铁粉2份、多孔石灰岩5份、落地生根叶片浆汁4份、木素磺酸钙0.7份、鳄梨树油1.5份、二苯基磷酸酯0.8份、聚乙二醇2.5份、椰油酰胺丙基甜菜碱0.25份、缓蚀剂1.25份、保水剂1.5份、稳定剂1.25份、偶联剂0.4份和RO水110份。进一步地，上述步骤(3)中，回火是先将合金钢钻头工件在温度为500-510℃条件下均热20-30min，再在温度为410-420℃条件下均热30-40min，之后在温度为320-330℃条件下均热30-40min，最后在180-190℃的油炉中均热1.4-1.6h。更进一步地，上述回火是先将合金钢钻头工件在温度为505℃条件下均热25min，再在温度为415℃条件下均热35min，之后在温度为325℃条件下均热35min，最后在185℃的油炉中均热1.5h。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术的合金钢钻头热处理工艺简单易行，通过对钻头合金元素及热处理工艺参数的优化配比，经C、Si、Al、Cd、Ti、Dy、Gd、Zr等元素成份协同配合及热处理后的钻头，具有致密稳定的合金相，改善了合金钢钻头的金相结构和铸态组织，达到了以下效果：(1)淬火介质的影响：本专利技术采用的淬火介质淬透性能优良，能够细化改善钻头的金相组织，提高其表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀等表面性能；(2)优化基体晶粒：细化、均匀化钻头基体晶粒，进一步提高了其晶粒度和密实度,并为后序的加工处理工序准备良好的组织条件，进而获得性能更加优良的合金钢钻头；(3)提高理化性能：具有高力学强度、良好的抗热裂性、抗冲击韧性以及耐化学腐蚀性能，显著提高了热处理前钻头基体合金固溶度和组织稳定性，消除了钻头内部的组织应力及热应力，表面硬度高且均匀，脆性小，综合性能优良，具备优良的抗事故性、抗疲劳性和耐磨性，可大大满足市场、实际生产及应用的使用需求，有效地延长了合金钢钻头的使用寿命，提高其应用性能、生产效率及经济效益。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，按照以下步骤进行：上述合金钢钻头由以下重量百分比含量的元素成份组成：C：0.26％、Si：0.41％、Al：0.32％、Cr：0.60％、Mn：0.38％、Ba：0.04％、Cd：0.02％、Ti：0.23％、Dy：0.01％、Gd：0.01％、Zr：0.11％、B：0.002％,余量为Fe；其中，合金钢钻头不可避免的杂质含量0.01％。(1)等温退火：先将合金钢钻头在温度为820℃条件下保温1.2h，以30℃/h降温至695℃等温2.3h，出炉空冷；(2)淬火：先将合金钢钻头工件在温度为720℃预热23min，再在温度为905℃条件下保温1.6h，出炉后浸入淬火液中冷却；淬火液包括以下按重量份计的原料：聚醚4份、油菜素甾醇0.3份、棕榈酸酯1份、碳酸钾0.4份、铝矾土3份、还原铁粉1.5份、多孔石灰岩4份、落地生根叶片浆汁3份、木素磺酸钙0.6份、鳄梨树油1份、二苯基磷酸酯0.7份、聚乙二醇2份、椰油酰胺丙基甜菜碱0.2份、缓蚀剂1份、保水剂1份、稳定剂1份、偶联剂0.3份和RO水100份；(3)回火：先将合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，包括以下步骤：等温退火、淬火、回火，其特征在于，(1)等温退火：在温度为820‑830℃条件下保温至少1.2h，以30‑35℃/h降温至695‑705℃等温至少2.3h，出炉空冷；(2)淬火：将合金钢钻头工件预热后，在温度为905℃条件下保温1.6h，出炉后浸入淬火液中冷却；(3)回火：先在温度为320‑510℃的热处理炉中均热80min，再在温度为180‑220℃的油炉中均热至少1.5h,随炉空冷。

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，包括以下步骤：等温退火、淬火、回火，其特征在于，(1)等温退火：在温度为820-830℃条件下保温至少1.2h，以30-35℃/h降温至695-705℃等温至少2.3h，出炉空冷；(2)淬火：将合金钢钻头工件预热后，在温度为905℃条件下保温1.6h，出炉后浸入淬火液中冷却；(3)回火：先在温度为320-510℃的热处理炉中均热80min，再在温度为180-220℃的油炉中均热至少1.5h,随炉空冷。2.根据权利要求1所述的一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，其特征在于，所述的合金钢钻头包括以下化学组分及其重量百分比含量：Ba：0.04-0.08％、Cd：0.02-0.04％、Ti：0.23-0.26％、Dy：0.01-0.05％、Gd：0.01-0.05％、Zr：0.11-0.15％、B：0.002-0.005％，余量为Fe。3.根据权利要求2所述的一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，其特征在于，所述的合金钢钻头包括以下化学组分及其重量百分比含量：Ba：0.06％、Cd：0.03％、Ti：0.24％、Dy：0.03％、Gd：0.03％、Zr：0.13％、B：0.004％,余量为Fe。4.根据权利要求1所述的一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，其特征在于，所述合金钢钻头中不可避免的杂质含量≤0.01％。5.根据权利要求1所述的一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述等温退火是将合金钢钻头在温度为825℃条件下保温1.5h，再以35℃/h降温至700℃等温2.5h。6.根据权利要求1所述的一种高强度耐高温合金钢钻头的热处理工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述合金钢钻头工件的预热温度为720℃，预热时间为23min。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：解正来，
申请(专利权)人：合肥汇之新机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34