一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法及使用该钢体的钻头与流程

本发明属于钎具领域，尤其涉及一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法及使用该钢体的钻头。

背景技术：

高风压金刚石潜孔钻头从结构而言，包括钢体以及配合再钢体端面上的金刚石齿，现有技术中的钢体采用渗碳淬火及低温回火的热处理后的钢材制成，相对钢材原料本身而言，相应处理已经提升了其结构性能，但是随着现有技术中金刚石齿寿命的提升和工程实施速度加快，以及效率和成本控制的要求提高，现有市场对钢体的性能需求也越来越高，现有技术中的钢体已经难以满足市场的需求，例如现有技术中的钢体，在金刚石齿的寿命尚未终结前便发生严重磨损，导致金刚石齿的断裂和脱落。因此，如何设计一种高抗冲、高耐磨、高寿命的高风压金刚石潜孔钻头成为迫切解决技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法及使用该钢体的钻头，本发明提出了一种新的钢体制造方法，能够有效提高钢体的寿命，使其具有高抗冲击以及耐磨性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法，包括对制成所述钢体的原料钢材的加热成型模锻，以及模锻后钢材的淬火、渗碳和回火处理，步骤如下：对回火处理后的钢材进行再次淬火后进行深冷处理，然后再次回火即得所述高风压金刚石潜孔钻头钢体。

优选的，所述方法还包括于对所述钢材于淬火后、渗碳前的尺寸加工，以及对所述钢材于回火后、再次淬火前的结构加工。具体的，尺寸加工采用数控车床等数控加工设备加工；所述结构加工为钢体进行钢体结构的最后成型加工，包括修端面、车齿面、排渣槽和去毛刺等加工项目。

优选的，所述再次淬火的处理方式如下：将所述钢材于800℃～840℃条件下加热2h～4h，然后在40℃～80℃的冷却油中冷却。

优选的，所述深冷处理的方式如下：将所述钢材于-80℃～-30℃的条件下冷却2h～3h。

优选的，所述再次回火为低温回火，处理方式如下：将所述钢材于180℃～230℃条件下加热4h～5h，然后空冷至室温。

优选的，所述原料钢材的加热成型模锻处理如下：将所述钢材加热至850℃～1050℃，然后对其锻造至基本成型，再放入锻造模具中进行成型模锻。

优选的，所述模锻后的钢材进行淬火处理如下：将其于880℃～920℃的条件下2h～4h，然后于40℃～80℃冷却油中冷却，并再次于650℃～700℃的条件下加热4h～5h，最后空冷至室温。

优选的，，所述钢材进行渗碳处理如下：将其加热至900℃～930℃时进行300min～500min的渗碳处理，使其硬化层深度为1.0mm～1.4mm，表面碳浓度为0.75%～1.1%，然后在40℃～80℃冷却油中冷却。

优选的，所述渗碳处理后的钢材进行回火处理如下：将其于650℃～700℃的条件下加热4h～5h，然后空冷至室温。

包括上述方法制得的钢体的金刚石潜孔钻头，更为具体的，将金刚石齿与所述钢体端面进行配合即得高风压金刚石潜孔钻头。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明所述的潜孔钻头钢体经过了多次加热以及冷却后的加工处理，使得钢体的塑、韧性能大大提高，抗疲劳强度得到提高，不易断裂，抗冲击性能高；

2）本发明通过深冷处理改善了所述潜孔钻头钢体的表面金相组织和表面硬度，提高了花键位置及齿头外边缘的耐磨性，从而延长了金刚石潜孔钻头的使用寿命。

附图说明

图1为实施例2所述钢材于再次淬火后、深冷处理前的表面金相组织电镜图；

图2为实施例2所述钢材于再次淬火后、深冷处理前的心部组织电镜图；

图3为实施例2所述钢材于深冷处理后的表面金相组织电镜图；

图4为为实施例2所述钢材深冷处理后的心部组织电镜图图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法，步骤如下：

1）对制成所述钢体的原料钢材的加热成型模锻：将所述原料钢材于加热炉内加热至850℃，然后对其锻造至基本成型，再放入锻造模具中进行成型模锻；

2）首次淬火：将模锻后的钢材于880℃的条件下4h，然后于40℃冷却油中冷却，并再次于650℃的条件下加热5h，最后空冷至室温；

3）尺寸加工：将首次淬火的钢材按照钢体尺寸进行数控加工；

4）渗碳处理：将尺寸加工后钢材于渗碳加热炉内加热至900℃并进行500min的渗碳处理，使其硬化层深度为1.0mm～1.4mm，表面碳浓度为0.75%～1.1%，然后在40℃冷却油中冷却；

5）高温回火：将渗碳处理后钢材放入加热炉内，于650℃的条件下加热5h，然后空冷至室温；

6）机械加工：对高温回火后的钢材进行机械加工，包括修端面、车齿面、排渣槽和去毛刺作业；

7）再次淬火：将机械加工后的钢材放入加热炉中，于800℃条件下加热4h，然后在40℃的冷却油中冷却；

8）深冷处理：将再次淬火后的钢材放入深冷箱内，与-80℃的条件下冷却2h；

9）低温回火即再次回火：将深冷处理后的钢材放入加热炉内，于180℃条件下加热5h，然后空冷至室温，即得所述高风压金刚石潜孔钻头的钢体。

将所述钢体与金刚石齿装配，即得高风压金刚石潜孔钻头。

实施例2

一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法，步骤如下：

1）对制成所述钢体的原料钢材的加热成型模锻：将所述原料钢材于加热炉内加热至1050℃，然后对其锻造至基本成型，再放入锻造模具中进行成型模锻；

2）首次淬火：将模锻后的钢材于920℃的条件下2h，然后于80℃冷却油中冷却，并再次于700℃的条件下加热4h，最后空冷至室温；

3）尺寸加工：将首次淬火的钢材按照钢体尺寸进行数控加工；

4）渗碳处理：将尺寸加工后钢材于渗碳加热炉内加热至930℃并进行300min的渗碳处理，使其硬化层深度为1.0mm～1.4mm，表面碳浓度为0.75%～1.1%，然后在80℃冷却油中冷却；

5）高温回火：将渗碳处理后钢材放入加热炉内，于700℃的条件下加热4h，然后空冷至室温；

6）机械加工：对高温回火后的钢材进行机械加工，包括修端面、车齿面、排渣槽和去毛刺作业；

7）再次淬火：将机械加工后的钢材放入加热炉中，于840℃条件下加热2h，然后在80℃的冷却油中冷却；

8）深冷处理：将再次淬火后的钢材放入深冷箱内，与-30℃的条件下冷却3h；

9）低温回火即再次回火：将深冷处理后的钢材放入加热炉内，于180℃条件下加热4h，然后空冷至室温，即得所述高风压金刚石潜孔钻头的钢体。

将所述钢体与金刚石齿装配，即得高风压金刚石潜孔钻头。

实施例3

一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法，步骤如下：

1）对制成所述钢体的原料钢材的加热成型模锻：将所述原料钢材于加热炉内加热至900℃，然后对其锻造至基本成型，再放入锻造模具中进行成型模锻；

2）首次淬火：将模锻后的钢材于900℃的条件下3h，然后于50℃冷却油中冷却，并再次于680℃的条件下加热4h，最后空冷至室温；

3）尺寸加工：将首次淬火的钢材按照钢体尺寸进行数控加工；

4）渗碳处理：将尺寸加工后钢材于渗碳加热炉内加热至920℃并进行400min的渗碳处理，5）高温回火：将渗碳处理后钢材放入加热炉内，于670℃的条件下加热4h，然后空冷至室温；

6）机械加工：对高温回火后的钢材进行机械加工，包括修端面、车齿面、排渣槽和去毛刺作业；

7）再次淬火：将机械加工后的钢材放入加热炉中，于830℃条件下加热3h，然后在60℃的冷却油中冷却；

8）深冷处理：将再次淬火后的钢材放入深冷箱内，与-40℃的条件下冷却2.5h；

9）低温回火即再次回火：将深冷处理后的钢材放入加热炉内，于200℃条件下加热4h，然后空冷至室温，即得所述高风压金刚石潜孔钻头的钢体。

将所述钢体与金刚石齿装配，即得高风压金刚石潜孔钻头。

按实施例1-3所述方法，对其实施/未实施深冷处理步骤制得的两种高风压金刚石潜孔钻头进行常规试验，得出下列性能参数：