60年代中期,因为我国缺乏Cr、Ni资源,所以,合金钢新钢种的研究指导思想是发展SiMnMo系列,研制出的35SiMnMoV钢作为我国螺纹钎杆的推荐钢种,光钻杆材料,并一直延用至今。但作为螺纹钎杆用钢来说,如果采用渗碳淬火+低温回火的热处理工艺,因为该钢种含碳量偏高,且Si、Mn元素与Cr、Ni元素相比,尤其在高强度的情况下,其韧塑性指标要比CrNiMo系钢低得多;如采用渗碳等温淬火工艺,则损失了表面硬度和压缩应力,降低了螺纹的疲劳强度和耐磨性,钎杆寿命也难以提高。所以,从60年代到80年代中期,我国螺纹钎杆(主要是长度大于1 200 mm的规格)只能采用淬火+中低温回火或等温淬火的热处理工艺,这是我国螺纹钎杆寿命与国外相比差距较大的主要原因。 25CrNi3Mo钢与35SiMnMoV钢的常规机械性能见表1。从表1数据可以看出,在空冷条件下,CrNi3Mo系的冲击韧性高于SiMnMoV系,而且强度也高。在淬火状态下,CrNi3Mo系低温回火时的强度和韧性值,SiMnMoV系要在提高回火温度或进行等温淬火时才能达到。若二者都渗碳后按表1工艺来处理,CrNi3Mo系的螺纹部位表面硬度高、压缩应力高,既耐磨又可提高寿命;而SiMnMo系升高回火温度或等温淬火,地质管材料,却降低了渗碳的螺纹表面硬度、耐磨性和压缩残余应力,从而缩短了使用寿命。
。数理统计表明:使用寿命低的钎杆其硬度大多偏高,而使用寿
命高的钎杆其硬度反而偏低。可见钎杆强度有余、韧性不足是造成失效的主要原因。
为解决这个问题,我们曾采用提高回火温度的方法来降低心部硬度,从而提高心部韧
性,但效果并不好。原因是
FF-710
钢抗回火性强,当回火温度达到
400
℃以上时才
能将心部硬度控制在
HRC42
~
46
之间,这时钎杆螺纹部位渗碳层表面硬度则大幅度降
低,从
HRC60
以上降至
HRC55
以下,钎杆耐磨性能也大为降低,渗碳层剥落开裂,导
致钎杆提前失效。
显然提高回火温度的办法是不足取的。
因此,
我们最后放弃了
FF-710
而选用含碳量较低的
23CrNi3Mo
和
20Cr2Ni4A
钢来试制钎杆,热处理后经现场使用,
钎杆寿命大幅度提高,尤其是后者提高得更多