專利名稱：鉆頭牙輪牙掌的快速熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種鉆頭牙輪牙掌的材料及其熱處理工藝。
牙掌是鉆頭牙輪的主要零件之一，鉆頭支撐牙輪正常轉(zhuǎn)動，因此要求牙掌滾道槽的表面有較高的硬度(HRC57-62)及耐磨性，而且要求牙掌心部有較好的韌性(AK值)。為適應焊接其腳掌還要有較好的蠕變性能，這樣才能承受35噸以上的鉆壓，不致發(fā)生井下牙掌斷裂的毀井事故。
目前國內(nèi)和國外(如美國和羅馬尼亞)的牙掌，都是采取鍛鋼毛坯，經(jīng)成型加工，再進行整體透熱加熱淬火的熱處理工藝的方法制造這樣制造的牙掌，成本高、時間長、耗能源，而且其心部的力學性能不能嚴格控制。
本發(fā)明的任務是提供一種既可采取鍛鋼毛坯，還可采取鑄鋼毛坯，經(jīng)成型加工，再進行快速滲碳及快速加熱淬火的熱處理工藝制造牙掌的方法。經(jīng)這種方法制造的牙掌，成本低、時間短、省能源，而且其表面及心部的力學性能都能嚴格控制。
本發(fā)明的任務是通過如下方式完成的取鍛鋼或鑄鋼毛坯，經(jīng)常化處理加工成型后，按如下次序進行熱處理。
1.快速滲碳置牙掌于溫度960～980℃的爐中進行滲碳。滲碳劑為天燃氣。滲碳宜分段進行，天燃氣壓力為140～200毫米水柱，流量為0.18～6米3/小時，載體氣的流量為2.2～3.0米3/小時，時間為20～25小時，隨即投入20號機油中冷透，再進行500～700℃的高溫回火4～5小時。
2.快速加熱淬火先將牙掌放入上述低于回火溫度的鉛浴爐中預熱，再轉(zhuǎn)入溫度800～900℃的爐中加熱2～20分鐘，隨即淬入＜60℃的三硝水溶液中冷卻30～60秒，再投入綻子油中冷至100℃以下，然后進行130～250℃的低溫回火4～5小時。
我廠(國營長安機器制造廠)通過上述快速熱處理工藝生產(chǎn)的牙輪牙掌，其滲碳層硬度均達到HRC60～62。滲碳層馬氏體和殘余奧氏體的級別均為1～2級。心部經(jīng)歷年解剖測試其沖擊值(AK)均為12.8～13.6。金相組織均為少量柱狀貝氏體加珠光體及鐵素體。在各井隊大量使用中從未發(fā)生牙掌斷裂及滲碳層剝落現(xiàn)象。
凡屬滲碳鋼(即通過表層滲碳)要求表層耐磨性高而心部要有一定的強韌性配合的機械零件，均可采用本發(fā)明所提供的一種快速熱處理工藝，因此適用范圍較廣。
權(quán)利要求
1.一種快速熱處理工藝其特征在于(1)在制造鉆頭牙鉆牙輪時，既可適用于鍛鋼毛坯又可適用于鑄鋼毛坯；(2)可適用于凡要求表面耐磨性高及心部要有一定強韌性配合的滲碳鋼質(zhì)的機械零件；(3)包括快速滲碳及快速加熱淬火兩部份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理工藝，其特征是滲碳溫度為960～980℃，滲碳劑為天燃氣，天燃氣壓力為140～200毫米水柱，其流量為0.18～6米3/小時，載體氣的流量為2.2～3.0米3/小時，時間達20～25小時后，隨即投入20號機油中冷透，再進行500～700的高溫回火4～5小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理工藝，其特征在于預熱溫度＜500～700℃再轉(zhuǎn)入溫度800～900℃，加熱2～20分鐘，隨即淬入＜60℃的三硝水溶液中冷卻30～60秒，再投入綻子油中冷至100℃以下，然后進行130～250℃的低溫回火4～5小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用鍛鋼毛坯或鑄鋼毛坯制造鉆頭牙輪牙掌的快速滲碳及快速加熱淬火的熱處理工藝，與國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)比較，降材質(zhì)廣泛外還具有成本低，時間短，省能源，而且表面及心部的力學性能都能嚴格控制的特點。凡要求表面耐磨性高及心部要有一定強韌性配合的滲碳鋼質(zhì)的機械零件，均可采用本發(fā)明生產(chǎn)，因此適用范圍較廣。
文檔編號E21B10/08GK1046196SQ8910410
公開日1990年10月17日 申請日期1989年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月13日
發(fā)明者胡國華, 李志愷, 方新民 申請人:國營長安機器制造廠