一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及金属热处理技术领域，具体地说是一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺。工程机械中用于承受冲击载荷的零件需具备高强、耐磨、高韧、可焊等性能，采用通用材料以及传统热处理工艺加工零件存在较大的局限性，往往难以同时兼顾上述性能。本发明专利技术通过对材料成分的调整，充分发挥合金元素的作用，使材料满足了铸造、锻造、冷加工、焊接等多种制造工艺，大大拓宽了零件的成型范围；由于材料具有良好的热处理淬透性，通过预处理和最终热处理，使零件整个截面获得均匀一致的力学性能，有效的提高了承载能力，可承受较大的冲击载荷，且具有优良的耐磨性，实现了零件整体高强度、高硬度和高韧性的综合机械性能。度和高韧性的综合机械性能。度和高韧性的综合机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺


[0001]本专利技术涉及金属热处理
，具体地说是一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺。

技术介绍

[0002]在工程机械、矿山机械等领域中，用于承受冲击载荷的零件，要求具有高强耐磨、高韧，同时兼具可焊性。实际上钢铁材料这两方面的性能是相互矛盾的，提高钢铁材料的强度必然降低其韧度，而提高其韧度则导致强度下降。目前，对于工程和矿山机械中这类承受冲击载荷的零件，形状简单的板材下料件通常采用耐磨板切割成型，但是耐磨板只能保证其耐磨性，而冲击韧性却难以保障；而形状相对较复杂的零件，大多采用锻造或铸造的方法加工，但是使用通用的国标材料和传统热处理工艺进行加工则存在较大的局限性，使零件难以同时兼顾可焊性以及高强、高韧、抗冲击的性能。
[0003]以旋挖钻钻杆加压台为例：传统的加工方式大多采用板材加工成型或铸造成型后进行热处理，如采用NM400耐磨板材下料、压力成型、切削加工，并对加压面表面局部淬火处理，硬度HRC39～43，淬火区域加压面30mm范围；材料NM400具有较高的硬度，用于加工加压台其切削加工性较差；受热处理工艺限制，高硬度区域只有30mm，超过该区域硬度降低，零件迅速失效，且材料NM400淬透性较差，心部硬度低，耐磨层仅局限于表层，使用寿命较低；同时，由于材料NM400的冲击性能低，该材料加工的零件在受到冲击载荷的情况下容易出现掉块或卷边的现象。此外，也可采用如国外宝峨公司25CrMo4材料铸造成型，调质处理，硬度HB210～250，抗拉强度810～850MPa，屈服强度700～740MPa，
‑
20℃冲击190J，由于硬度和强度低，导致加压台耐磨性差、承载能力差，而且铸造工艺变形大，易产生铸造缺陷，只限于批量生产，不适合定制生产或中小批生产。
[0004]上述加工方式均存在一定的局限，由于旋挖钻钻杆加压台、加强环等位于机锁杆每节钻杆上，用以承受钻机的加压力、扭矩等，因此零件的硬度和承载能力直接影响其使用寿命；在实际工作过程中，钻杆受到压力和冲击的双重作用，零件掉块、开裂、卷边、不耐磨等现象时有发生，成为钻杆事故的主要故障点，该问题也成为了国内各旋挖钻主机等工程机械供应商亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术提供一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺，对材料成分进行了调整，使其具有良好的可焊性，且易于加工，并通过热处理工艺实现整个零件的高强度、高硬度和高韧性。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种可焊高强高韧耐磨材料，原料按质量百分比计包括有如下成分：原料按质量百分比计包括有如下成分：
C：0.12～0.22%； Si：0.20～0.6%； Mn：0.8～1.6%；P：≤0.025%；S：≤0.010%；Cr：0.25～0.9%；Mo：0.15～0.5%；Ni：0～0.7%；余量为Fe、以及不可避免的其他微量杂质。
[0007]上述可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，包括以下步骤：一、加工工件坯料；二、预处理：（1）、将工件坯料升温至预热温度，进行保温，使工件坯料内外温度均匀一致；（2）、将工件坯料继续升温至奥氏体化温度，进行保温，使工件完全奥氏体化并达到均匀化的目的；（3）、工件坯料炉冷降温至淬火温度，进行保温；（4）、对工件坯料进行液冷淬火处理；（5）、对工件坯料进行分段高温回火；三、对经过预处理的工件坯料进行加工处理，形成零件；四、最终热处理：（1）、淬火：将零件升温至淬火温度，并进行保温；水冷淬火得到板条状马氏体；（2）、对零件低温回火，空气中自然冷却；五、最后对零件进行抛丸处理。
[0008]进一步，所述的预处理步骤（1）中，工件坯料升温至预热温度550～650℃，保温时间t1=30+1.2
×
H式中 t1
‑‑
保温时间（单位：min），H
‑‑
工件坯料有效厚度（单位：mm）。
[0009]进一步，所述的预处理步骤（2）中，工件坯料继续升温至930～980℃，保温时间t2=（0.6～0.8）
×
60
×
H/100式中 t2
‑‑
保温时间（单位：min），H
‑‑
工件坯料有效厚度（单位：mm）。
[0010]进一步，所述的预处理步骤（3）中，淬火温度850～920℃，保温时长t3=（1～1.2）
×
H式中 t3
‑‑
保温时间（单位：min），H
‑‑
工件坯料有效厚度（单位：mm）。
[0011]进一步，所述的预处理步骤（4）中，淬火液温度20～45℃。
[0012]进一步，所述的预处理步骤（4）中，淬火液浓度PAG值为10～15%。
[0013]进一步，所述的预处理步骤（5）分段高温回火过程为：首先将工件坯料升温至710～760℃，进行保温，保温时间t4=30+（0.8～1.2）
×
H；然后将工件坯料炉冷降温至630～680℃，进行保温，保温时间t5=（0.8～1.2）
×
H；工件坯料置于空气中冷却至室温15～35℃；式中 t4、t5
‑‑
保温时间（单位：min），H
‑‑
工件的有效厚度（单位：mm）。
[0014]进一步，所述的最终热处理步骤（1）淬火过程，零件升温至850～920℃，并进行保温，保温时长t6=30+（0.8～1.2）
×
H；水冷淬火，水温18～35℃；式中 t6
‑‑
保温时间（单位：min），H
‑‑
工件的有效厚度（单位：mm）。
[0015]进一步，所述的最终热处理步骤（2）低温回火，将零件升温至回火温度150～240℃，并进行保温，保温时间t7=60+1.2
×
H式中 t7
‑‑
保温时间（单位：min），H
‑‑
工件的有效厚度（单位：mm）。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术对材料成分进行了调整，通过合金元素的有效配比，充分发挥了合金元素的作用，保证了材料具有优良的焊接性及淬透性等，在处理过程中首先对初加工的工件坯料进行预处理（即初次热处理），使其内部组织晶粒细化，为材料的最终热处理做组织准备，同时使工件具有优良的冷加工性，可满足切削、弯曲等多种成型方式。最后根据已成型的零件特点，对零件进行最终热处理（二次热处理），以提高零件的承载能力和耐磨性，并使其能够承受较大的冲击载荷，实现整个零件的高强度、高硬度和高韧性等综合机械性能；本专利技术克服了传统加工方式、热处理工艺以及通用材料的局限性，解决了现有产品使用寿命低、难以兼顾可焊性及高抗冲击的难题。
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行详细说明。
附图说明
[0018]图1为本专利技术预处理工艺流程图；图2为本专利技术最终热处理工艺流程图；图3为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可焊高强高韧耐磨材料，其特征在于：原料按质量百分比计包括有如下成分：C：0.12～0.22%； Si：0.20～0.6%； Mn：0.8～1.6%；P：≤0.025%；S：≤0.010%；Cr：0.25～0.9%；Mo：0.15～0.5%；Ni：0～0.7%；余量为Fe和不可避免的其他杂质。2.根据权利要求1所述的一种可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：对权利要求1所述的钢材进行成型及热处理，包括以下步骤：一、加工工件坯料；二、预处理：（1）、将工件坯料升温至预热温度，进行保温，使工件坯料内外温度均匀一致；（2）、将工件坯料继续升温至奥氏体化温度，进行保温，使工件完全奥氏体化并达到均匀化的目的；（3）、工件坯料炉冷降温至淬火温度，进行保温；（4）、对工件坯料进行液冷淬火处理；（5）、对工件坯料进行分段高温回火；三、对经过预处理的工件坯料进行加工处理，形成零件；四、最终热处理：（1）、淬火：将零件升温至淬火温度，并进行保温；水冷淬火得到板条状马氏体；（2）、对零件低温回火，空气中自然冷却；五、最后对零件进行抛丸处理。3.根据权利要求2所述的一种可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：所述的预处理步骤（1）中，工件坯料升温至预热温度550～650℃，保温时间t1=30+1.2
×
H式中 t1
‑‑
保温时间（单位：min），H
‑‑
工件坯料有效厚度（单位：mm）。4.根据权利要求2所述的一种可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：所述的预处理步骤（2）中，工件坯料继续升温至930～980℃，保温时间t2=（0.6～0.8）
×
60
×
H/100式中 t2
‑‑
保温时间（单位：min），H
‑‑
工件坯料有效厚度（单位：mm）。5.根据权利要求2所述的一种可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：所述的预处理步骤（3）中，淬火温度8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李登云，郭兴森，王吉，李成龙，
申请(专利权)人：张家口三信同达机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：