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研制了一种钎头用新型贝氏体钢,通过X射线衍射分析、光学金相分析、透射电子显微观察、扫描电镜分析、磨料磨损、多次冲击疲劳等试验,研究该钢不同热处理工艺下的组织、力学性能、耐磨性能及其多次冲击疲劳性能。
结果表明,新型贝氏体钎钢空冷+回火处理后的组织为贝氏体铁素体和奥氏体组织,属于无碳化合物析出的新型贝氏体组织;油冷和水冷后的组织为板条马氏体和奥氏体的复相组织。不同介质冷却,新型贝氏体钢具有较高的强度和冲击韧度。组织中残余奥氏体的存在可以改善钢的强韧性。
新型贝氏体钎钢900℃正火后,300℃~350℃回火,具有较好的强韧性配合,获得的力学性能分别为:抗拉强度(σb)1670MPa、硬度(HRC)48.5、冲击韧度(AKU)82J。500℃回火时出现回火脆性,出现回火脆性的原因与贝氏体铁素体和奥氏体组织分解为碳化物有关。
新型贝氏体钎钢正火+低温回火处理,销盘磨料磨损,磨损失重小于40Cr钢磨损失重、大于30CrNi4Mo钢的磨损失重;淬火+低温回火,磨损失重大于40Cr钢和30CrNi4Mo钢的磨损失重。橡胶轮磨料磨损,正火(淬火)+低温回火,新型贝氏体钎钢的磨损失重均小于40Cr、30CrNi4Mo钢,具有良好的耐磨损性能。
三种试验材料不同热处理状态的多次冲击疲劳试验结果表明,空冷+低温回火,新型贝氏体钢多次冲击疲劳总寿命最高,淬火+低温回火新型贝氏体钢多次冲击疲劳总寿命高于40Cr钢的多冲疲劳寿命、低于30CrNi4Mo钢的多冲疲劳寿命。多次冲击疲劳裂纹扩展路径曲折,主要以穿晶方式进行。
用新型贝氏体钎钢制备凿岩用钎头,并进行工矿试验,结果表明,能够满足钎头材料的性能要求,使用寿命高于40Cr钢钎头使用寿命,与42CrMo钢钎头使用寿命相当。可见,新型贝氏体钢能够作为凿岩钎头用钢。