钢材及其制备方法、滚刀刀圈技术

本申请提供了一种钢材，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：C0.2％～0.9％、Si 0.3％～1.8％、Mn 0.03％～1.0％、Cr 1％～9％、W 0.3％～3.5％、Mo0.3％～3.5％、V 0.1％～1.2％，以及Fe 79.1％～97.74％。通过控制各化学成分的种类和重量配比，使该钢材的兼备强度和韧性，以满足高硬度、高韧性等，使用条件苛刻的性能要求。刻的性能要求。

【技术实现步骤摘要】
钢材及其制备方法、滚刀刀圈


[0001]本申请属于合金
，具体地涉及一种钢材及其制备方法、滚刀刀圈。

技术介绍

[0002]盾构法是隧道施工过程中重要的施工方法，主要用于地铁隧道、水利工程、跨海隧道、国防工程以及城市地下管网等领域。施工过程中利用安装于刀盘上的刀圈的碾压作用进行破岩，刀圈的制备原料主要来源于钢材，当遇到全断面硬岩或上软下硬地层时，对隧道掘进机滚刀的综合性能具有巨大挑战。滚刀经常在强挤压、大扭矩、强冲击、高磨损的恶劣环境下运行，是隧道施工中失效概率最大的零部件。刀圈的失效直接影响施工周期和施工成本。
[0003]目前刀圈多采用H13钢，该材料热处理后硬度相对较低，耐磨性较差，因此应用过程刀圈磨损较快，换刀频率较高，严重影响施工进度。同时，也有少部分刀圈采用DC53钢，该材料热处理后硬度相对较高，但韧性较差，应用过程中经常发生因冲击导致的刀圈断裂。为了满足盾构刀具在恶劣地质条件下的应用，要求刀圈的制备原料的硬度高且耐磨，同时保证足够韧性，避免施工过程中盘形刀圈开裂现象的发生。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本申请的目的在于提供一种钢材及其制备方法、滚刀刀圈。该钢材同时兼备高硬度和高韧性。
[0005]为达上述目的，本申请采用以下技术方案：
[0006]本申请提供一种钢材，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：
[0007][0008]在其中一个实施例中，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：
[0009][0010]在其中一个实施例中，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：
[0011][0012][0013]本申请还提供一种所述钢材的制备方法，包括以下步骤：
[0014]按所述钢材的化学成分配制制备原料，然后对所述制备原料进行精炼、脱气和浇注，制备钢锭；
[0015]将所述钢锭进行重熔和锻造，制备锻造坯料；
[0016]将所述锻造坯料进行退火、淬火和回火，制备所述钢材。
[0017]在其中一个实施例中，所述锻造的步骤包括：
[0018]先将重熔后的物料加热至1200℃～1250℃，保温，然后进行开锻和终锻，开锻温度为1100℃～1150℃，终锻温度为850℃～890℃。
[0019]在其中一个实施例中，所述退火的步骤包括：
[0020]将所述锻造坯料升温至870～880℃，保温2～4h，以小于50℃/h的速度缓冷至690℃～750℃，保温时间4～6h，再以小于50℃/h的速度缓冷至480℃～500℃，空冷至室温。
[0021]在其中一个实施例中，所述淬火的步骤包括：
[0022]将退火后的物料加热至620℃～640℃，保温80～90分钟，继续升温至850℃～870℃，保温80～90分钟，继续升温至1030℃～1040℃，保温80～90分钟，气冷至室温。
[0023]在其中一个实施例中，所述回火的步骤包括两次以上的回火处理，每次回火处理的温度独立地为400℃～600℃，每次回火处理的保温时间独立地为180min～200min。
[0024]本申请还提供一种滚刀刀圈，其制备原料包括上述任一项实施例所述的钢材。
[0025]在其中一个实施例中，所述滚刀刀圈为盾构机的滚刀刀圈。
[0026]与已有技术相比，本申请具有如下有益效果：
[0027]本申请提供了一种本申请提供一种钢材，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：C 0.2％～0.9％、Si 0.3％～1.8％、Mn 0.03％～1.0％、Cr 1％～9％、W 0.3％～3.5％、Mo 0.3％～3.5％、V 0.1％～1.2％，以及Fe 79.1％～97.74％。通过控制各化学成分的种类和重量配比，使该钢材的兼备强度和韧性，以满足高硬度、高韧性等，使用条件苛刻的性能要求。
具体实施方式
[0028]以下结合具体实施例对本申请的钢材、钢材的制备方法和滚刀刀圈作进一步详细的说明。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。
[0029]当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0030]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0031]本申请中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
[0032]本申请中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0033]本申请中，涉及到数值区间(也即数值范围)，如无特别说明，可选的数值分布在上述数值区间内视为连续，且包括该数值范围的两个数值端点(即最小值及最大值)，以及这两个数值端点之间的每一个数值。如无特别说明，当数值区间仅仅指向该数值区间内的整数时，包括该数值范围的两个端点整数，以及两个端点之间的每一个整数，在本文中，相当于直接列举了每一个整数，比如t为选自1～10的整数，表示t为选自由1、2、3、4、5、6、7、8、9和10构成的整数组的任一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并这些范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之范围应理解为包括其中所归入的任何及
所有的子范围。
[0034]本申请的实施例提供一种钢材，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：
[0035][0036][0037]按照重量百分比计，本申请提供的钢材的化学成分包括0.2％～0.9％的C。当所述钢材的化学成分中C含量较高时，随着含碳量的增加，钢材的塑性和韧性会有所降低，本申请碳含量在上述范围内，会使钢材具有较高的韧性。具体地，C的重量百分比包括但不限于：0.2％、0.3％、0.4％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.5％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.6％、0.7％、0.8％或0.9％。
[0038]按照重量百分比计，本申请提供的钢材的化学成分包括0.3％～1.8％的Si。在本申请中，Si作为铁素体形成元素，当所述钢材的化学成分中Si含量较高时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢材，其特征在于，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：2.根据权利要求1所述的钢材，其特征在于，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：3.根据权利要求1所述的钢材，其特征在于，按照重量百分比，所述钢材的化学成分包括：
4.一种权利要求1～3任一项所述的钢材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按所述钢材的化学成分配制制备原料，然后对所述制备原料进行精炼、脱气和浇注，制备钢锭；将所述钢锭进行重熔和锻造，制备锻造坯料；将所述锻造坯料进行退火、淬火和回火，制备所述钢材。5.根据权利要求4所述的钢材的制备方法，其特征在于，所述锻造的步骤包括：先将重熔后的物料加热至1200℃～1250℃，保温，然后进行开锻和终锻，开锻温度为1100℃～1150℃，终锻温度为850℃～890℃。6.根据权利要求4所述的钢材的制备方法，其特征在于，所述退火的步骤包括：将所述锻...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建东，张成，徐加兵，廖剑平，郭京波，郑勇，郭县华，尹宝党，
申请(专利权)人：中铁建华南建设有限公司，
类型：发明
国别省市：