潜孔钻头材质选择及其强化工艺研究

1、描述：通过度析？准86潜孔钻头的性能要求，结合生产实际条件，选择22SiMnCr2M。钢，并分析该铜在钎焊工艺与不同的冷却条件下的相变机理、金相组织、断口形貌，从而确信r适宜的强化:艺,图1钻头示意图钢的化学成分,一CSiWiCr美匡0.251.700.600.30瑞典0.401.700.60().80芬兰KOMETA0.250.200.501.20本=菱0.390.230.620.6330CrNiSiMoV0.32L700.600.8022SiMiiCi'Ni2MoiFF710)0.231.501.280.35表3临介点，毛AclAc3Ms*735810365图222SiMnCNi2

2、Mo钢轧后680七x15h,组织为粒状碳化物及铁素体q退火态HRC=20.5,仪历4.0,1000倍感应器空冷（头部花键）AooO517997(居里点)水冷（端部）时间，分钟图422SiMnCrNi2M。钢钻头体强化工艺曲线丹上2图5淬火水箱图6头部表层下20mm处组织：M粒图7头部中心组织：B粒子M少量b.电镜组织a.显微镜组织450X图8花键心部组织：M粒少量图9钎尾稿部组织：M板条摘要：通过度析？准86潜孔钻头的性能要求，结合生产实际条件，选择22SiMnCr2M。钢，并分析了该钢在钎焊工艺与不同的冷却条件下的相变机理、金相组织、断口形貌，从而确信了适宜的强化工艺。1引言准86潜孔钻头如

3、图1所示。位于头部的硬质合金采纳中频感应钎焊工艺固定。而钻头体，尤其是钎尾端部，硬度要高。为了确保钻头的质量稳固和扩大市场，选择适合的钻头体用钢并制订合理的强化I：艺是相当重要的。2材质选择钻头体材质必需依据钻头的性能要求、钎焊工艺特点来确信。（1）钻头性能要求钻头头部强度要高，以知足凿岩进程中岩粉的磨蚀，头部与钎尾过渡处要有好的强韧性，以避免在多次冲击拉压及扭转的复杂应力状态下初期断裂，花键部要有好的耐磨性或强度，而钎尾端部要求有较高的硬度（HRC45）,幸免被冲击器打堆。（2）钎焊工艺特点钻头在完成焊接以后，不宜再次热处置，焊有硬质合金的头部需缓慢冷却，以防焊缝开裂。钻头体的强化与钎焊工艺

4、是一次性完成的。（3）材质选择表1是国内外钎焊钻头体的选材情形。它们的一起特点是具有相当大的淬透性，能够利用钎焊硬质合金的热进程来完成钻头体的热处置强化，空冷后可取得韧性马氏体或马氏体+贝氏体的金相组织。矿山实验证明，这种金相组织的钻头能够知足利用，而不致发生钻头体断裂。对国内外钎焊后缓冷的钻头体解剖后的性能比较见表2。从表2中能够看出，利用淬透性较差的合金钢，如40Cr作为钻头体用钢，通过焊接并缓慢冷却后，钻头体相当于经受了一个退火进程，再也不次热处置强化就知足不了利用要求，经受不起多次冲击教荷。22SiMnCrNi2Mo钢是目前国内外普遍用作钻头体的板条马氏体钢2,3,其空冷组织不仅具有良

5、好的综合机械性能，同时还具有较低的冷脆转变温度，在静载荷和疲劳载荷下其缺口灵敏度及过载灵敏度较低3。该钢作为T38-76X、T38-89X钻头用钢已取得专门大的成功。22SiMnCri2Mo钢作为？准86潜孔钻头体用钢是明智的选择。表3为22SiMnCri2Mo钢的临介点。图2为该钢的退火金相显微组织。这种均匀的原始组织为感应加热进程中奥氏体的形成提供了良好的条件。3强化工艺（1）感应器与强化处置的关系从图1看出，？准86潜孔钻头头部与花键部直径相差大，用一般的圆柱形感应器加热时，感应器与钎尾间的空气间隙太大，存在严峻的漏磁损耗，工件中不能形成壮大的涡流，当头部达到焊接温度时，钎尾尤其是端部远

6、未达到奥氏体化温度。冷却后得不到理想的强化组织或机械性能。上世纪七十年代，苏联采纳如此的方法：用两个感应器，顺向并联于降压的高频变压器，一个加热头部，一个加热钎尾。当头部完成焊接以后切断感应器，头部开始冷却。2030秒钟以后花键部达到淬火温度，然后淬火。鉴于此，咱们特制了一种感应器，如图3所示，用这种感应器可实现头部与钎尾的一次性同步加热。（2）钻头体的强化工艺图4是依照前述钻头性能要求制定的？准86潜孔钻头体的强化工艺曲线。该工艺的加热进程完全与钎焊加热一致。头部和花键部在钎焊完成以后空冷。端部水冷以便取得高的硬度。为了便于淬火操作及操纵淬硬长度，淬火在图5所示的流动水箱中进行。（3）金属组

7、织与机械性能分析前述22SiMnCrNi2Mo钢奥氏体化后经室温空冷可取得板条马氏体，硬度值可达HRC4548。可是那个地址采纳的加热方式是中频感应加热，其进程具有持续性，在这种情形下临界点Ac、Ac3向高温移动，奥氏体的相变在一个温度范围内完成4。另外，从焊料开始熔化到停电的时刻约一分钟，加上头部尺寸大，涡流的穿透深度有限，因此头部表层与中心温度不同，温差达80左右。为了取得钎焊进程的同步，心部采纳熔点较表层低的焊料。而钎尾端部磁场已不太集中，且由于热传导，一部份热损失，因此，那个部位的最终温度只能达到890c左右。从以上分析可见，在钻头的不同部位，温度是不同的，故奥氏体化程度及其成份均匀性

8、是不同的，奥氏体的稳固性也不同。冷却后取得的组织状态也是有不同的。图六、7、八、9是金相显微镜、扫描电子显微镜对强化后的钻头体进行的金相组织解剖分析。图10、11是扫描电子显微镜进行的断口形貌观看。表4是22SiMnCrNi2Mo钢经强化处置后的机械性能。4现场利用情形?准86潜孔钻头的利用条件是：YQ100B型潜孔钻机、工作气压0.450.5MPa,冲击频率31Hz,单次冲击功69J。岩石为牢固的砾岩和砂岩。在钻头的现场实验当中，十只钻头的平均进尺为256米/只，达到该矿原用某厂同类产品水平。截至目前，已向用户提供这种类型的钻头近2000只。据用户统计，这些钻头在凿岩进程中，未显现钎尾端部打堆、变形、断裂、花键断等现象。用户对钻头的质量表示中意。5结论（1）准86潜孔钻头体采纳22SiMnCrNi2Mo钢是合理的。其强化加热温度