[发明专利]一种凿岩机钎尾热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属工件热处理技术领域，涉及一种凿岩机钎尾热处理工艺。

背景技术

凿岩机钎尾工作时，其尾部端面直接承受凿岩机活塞的冲击接触，将活塞运动的冲击功从钎尾尾端传递到钎杆及钎头，从而进行凿岩作业。同时，钎尾零件的花键处，在凿岩机转动套的带动下传递扭距，使整个钎具系统转动。钎尾的内孔，受快速流水的冲刷，以及矿山凿岩的潮湿环境，钎尾是在有矿水腐蚀条件下工作的。因此钎尾的工作环境复杂，质量要求高。目前用于矿山开采、土方工程的凿岩机钎尾在热处理生产过程中大部分采用渗碳（渗层深度0.8-1.0mm）→淬火（820℃）→低温回火（200℃）工艺，工艺简单，钎尾疲劳寿命低、耐磨性能差，从而造成钎尾在使用过程中，脆性破损频繁，尾部端面损坏严重，疲劳寿命短，严重影响了使用效果。钎尾的平均寿命仅达到1000米/支。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种可显著提高钎尾使用寿命的凿岩机钎尾热处理方法。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种凿岩机钎尾热处理工艺，包括如下工艺步骤：

（1）碳氮共渗；

（2）高温回火；

（3）一次高温淬火；

（4）二次亚温淬火；

（5）低温回火；

（6）喷丸处理。

碳氮共渗步骤中，以氨气为渗氮剂;以煤油为渗碳剂。

高温回火步骤中，回火温度为700℃。

一次高温淬火步骤中，淬火温度为910℃-920℃。

二次亚温淬火步骤中，淬火温度为810℃-820℃。

低温回火步骤中，回火温度为200℃。

碳氮共渗具体过程如下：炉温930℃时装入工件，以3.3L/min的速率通入氨气直至工件出炉；装入工件后控制煤油滴量为65D/min，保温8小时；然后降低煤油滴量至40D/min，保温5小时；降低炉温至780℃，控制煤油滴量为30D/min，保温5小时；工件出炉冷却。（文中“D/min”表示“滴/分钟”，下同）

相比于单一渗碳，碳氮共渗的渗层表面具有更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，同时氮降低了奥氏体形成温度，可以在较低温度下进行共渗。另外碳氮共渗的渗速较快，缩短了工艺周期。具体地，采用930℃-780℃的分段碳氮共渗工艺，可在钎尾表面层形成硬而脆的碳氮化合物组织，共渗层深度达到2.0-2.4mm，面层含碳量0.8-1.0%，面层含氮量0.2-0.4%，表面硬度可达到62-64HRC；从而明显提高了钎尾耐磨性与接触疲劳强度。

碳氮共渗后，增加高温回火工艺，700℃盐浴炉内保温0.5小时，油冷，从而减少表面残余奥氏体数量。一次淬火时提高淬火温度，温度为910℃-920℃，保温10分钟，油淬，获得板条马氏体组织。二次亚温淬火时采用810℃-820℃，保温10分钟，油淬，进一步细化晶粒。200℃低温回火从而减少残余应力，采用喷丸处理使钎尾表层产生残余压应力，这对抑制钎尾疲劳裂纹的产生有重要意义。

综上，本发明的有益效果在于：明显提高钎尾的疲劳寿命、耐磨性能、表面硬度等关键技术指标，从而避免了钎尾在使用过程中脆性破损频繁、尾部端面损坏严重，疲劳寿命短的缺陷；采用本发明工艺处理的钎尾的平均寿命达到2900米/支；适用范围广，可适用于各种规格型号钎尾的热处理。

具体实施方式

    一种凿岩机钎尾热处理工艺，包括如下工艺步骤：

（1）碳氮共渗：以氨气为渗氮剂，以煤油为渗碳剂；炉温930℃时装入工件，以3.3L/min的速率通入氨气直至工件出炉；装入工件后控制煤油滴量为65D/min，保温8小时，然后降低煤油滴量至40D/min，保温5小时，此阶段为强渗阶段；降低炉温至780℃，控制煤油滴量为30D/min，保温5小时，此阶段为扩散阶段；工件出炉冷却。

（2）高温回火：在700℃下将工件于盐浴炉内保温0.5小时，油冷，从而减少表面残余奥氏体数量；

（3）一次高温淬火；淬火温度为910℃-920℃，淬火时间10分钟，油淬，获得板条马氏体组织。

（4）二次亚温淬火：淬火温度为810℃-820℃，淬火时间10分钟，油淬，进一步细化晶粒。

（5）低温回火；回火温度200℃，减小工件淬火时产生的残余应力；

（6）喷丸处理，在钎尾表层产生一残余压应力层。

   经测定，采用上述工艺方法处理得到的钎尾具有如下技术指标：碳氮共渗层深度为2.3mm，面层含碳量0.9%，面层含氮量0. 4%，表面硬度为623HRC；使用寿命达到3000米/支。