本发明属于工矿机械用钢领域，具体一种破碎锤活塞杆用钢及其热处理工艺。
背景技术：
工程机械、矿山机械等破碎锤工作时其活塞杆承受巨大的冲击力，要求活塞杆强度高、韧性好、耐磨性高、抗疲劳性能高。
现有技术中，破碎锤活塞杆一般用40CrNiMoA钢制造，国家标准GB/T 3077-1999《合金结构钢》中40CrNiMoA钢的化学成分(重量百分比)范围是C 0.37-0.44％、Si0.17-0.37％、Mn0.50-0.80％、Cr0.60-0.90％、Mo0.15-0.25％、Ni1.25-1.65％，P≤0.025％、S≤0.025％、Cu≤0.25％，其余为铁和杂质元素。用40CrNiMoA钢加工活塞杆过程中，经过退火+调质(油冷淬火和回火)热处理。由于40CrNiMoA钢含有昂贵的Ni、Mo元素，所以其生产成本较高，40CrNiMoA钢活塞杆使用时不易断裂，但在受到异常大的冲击力时，偶然会发生活塞杆变形、直径胀大、损坏缸体的现象，造成较大的经济损失。
为了降低破碎锤活塞杆合金成本、提高其变形抗力，有厂家采用GCr15钢来制造活塞杆，GB/T 18254-2002《高碳铬轴承钢》中GCr15钢的化学成分(重量百分比)范围是C 0.95-1.05％、Si0.15-0.35％、Mn0.25-0.65％、Cr1.40-1.65％、P≤0.025％、S≤0.025％、Ni≤0.30％、Cu≤0.25％、Ni+Cu≤0.50％，用GCr15钢加工活塞杆过程中，经过球化退火+调质(油冷淬火和回火)热处理。GCr15钢活塞杆合金成本低廉，使用时也不会发生活塞杆变形、直径胀大、损坏缸体的现象，但容易发生断裂。发生断裂的比例可达3-10％。经分析，断裂的主要原因是活塞杆心部强度、硬度偏低，疲劳强度较低，导致了使用中的异常断裂。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种破碎锤活塞杆用钢及其热处理工艺，通过设计钢的组分含量，优化热处理工艺，降低合金成本、防止使用中损坏缸体现象，同时使用中的断裂率低于0.3％。
本发明提供的一种破碎锤活塞杆用钢，(解释：组织没有不同和特点，故建议不补充。)含有以下重量百分比的成分：
C 0.85-0.95％、Si 0.15-0.40％、Mn 0.46-0.80％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr 1.71-2.10％，Mo 0-0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述破碎锤活塞杆用钢，含有以下重量百分比的成分：C 0.85-0.95％、Si 0.15-0.40％、Mn 0.50-0.65％、P≤0.025％、S≤0.025％、Cr 1.85-2.00％，Mo 0.08-0.14％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
优选的，所述破碎锤活塞杆用钢，含有以下重量百分比的成分：C 0.85-0.95％、Si 0.20-0.35％、Mn 0.55-0.60％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr 1.85-2.00％，Mo 0.08-0.14％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本发明提供的一种破碎锤活塞杆用钢热处理工艺，包括预先热处理等温球化退火和最终热处理调质处理；
具体的，所述等温球化退火工艺流程为：加热至810±30℃，热透后保温2-10小时，然后，以≤50℃/小时速度冷却至700±20℃，保温2-12小时，再以≤50℃/小时速度冷却至≤650℃出炉空冷；采用上述等温球化退火工艺，可以获得良好的球化组织，为后续调质处理做好组织上的准备。
所述调质处理包括淬火和回火；
所述淬火工艺流程为：加热至880±30℃，热透后保温0.5-6小时，水淬油冷，入水冷却至表面温度250-350℃，再入油中冷透。如果直接水冷，则容易因冷却过于剧烈而导致工件开裂；如果直接油冷，则因淬透性差而导致工件心部强度不足，容易在使用中断裂。入水冷却至表面温度为250-350℃，控制在马氏体相变温度以上，以防止工件开裂，然后将工件油冷淬火。
所述回火工艺流程为：加热至250±50℃，热透后保温3-15小时，回火的目的是为了消除应力，改善塑韧性，采用250±50℃低温回火是为了保持较高强度、满足工件的使用要求。
进一步的，淬火过程中，为了减少水淬时工件截面的温差，可反复入水和出水回温，过程中必须控制工件表面温度≥250℃。这样可有效的提高工件心部强度。
优选的，所述等温球化退火工艺流程为：加热至810±20℃，热透后保温4-8小时，然后，以≤30℃/小时速度冷却至700±20℃保温6-10小时，再以≤30℃/小时速度冷却至≤450℃出炉空冷。
所述淬火工艺流程为：加热至880±20℃，热透后保温2-4小时，水淬油冷，入水冷却至表面温度250-350℃，再入油中冷透。
所述回火工艺流程为：加热至250±30℃，热透后保温8-12小时。
更有选的，所述等温球化退火工艺流程为：加热至810±10℃，热透后保温4-6小时，然后，以≤30℃/小时速度冷却至700±10℃保温9-10小时，再以≤30℃/小时速度冷却至≤450℃出炉空冷。
所述淬火工艺流程为：加热至880±10℃，热透后保温3-4小时，水淬油冷，入水冷却至表面温度250-350℃，再入油中冷透。
所述回火艺流程为：：加热至250±20℃，热透后保温9-10小时。
本发明中各元素的含量及作用为：
碳是钢中提高淬透性和淬透硬性的重要元素，根据本发明钢的用途，将碳含量控制在0.85-0.95％范围，过低则会降低强度和硬度，过高则会降低塑性和韧性，增加工件淬火开裂倾向。
硅在钢中主要以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，能提高钢的强度，也是炼钢的脱氧元素，但含量不宜过高，以免降低钢的韧性。本发明中控制控制在0.15-0.40％。
锰是提高淬透性的重要元素，但也不宜过高以免影响钢的塑性，本发明中控制锰含量范围是0.46-0.80％。
铬也是提高淬透性的重要元素，提高铬含量是为了提高淬透性及活塞杆心部疲劳强度，本发明中控制铬含量范围是1.71-2.10％。
钼是提高淬透性的有效元素，但价格昂贵，加入量控制为0-0.15％。
硫、磷是钢中的杂质元素，均控制≤0.025％。
与现有技术相比，本发明通过设计钢中元素的用量比，配合热处理工艺，制造的钢克服了现有40CrNiMoA钢活塞杆合金成本高、发生活塞杆变形、直径胀大、损坏缸体的缺陷，也大大减少了现有GCr15钢活塞杆使用时容易发生断裂的现象。利用本发明钢制造的活塞杆使用中的断裂率低于0.3％。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1-10的破碎锤活塞杆用钢化学成分(熔炼分析，其余为Fe和不可避免的杂质元素)见表1
表1
实施例1-10的破碎锤活塞杆用钢热处理工艺见2：
表2
实施例1-10制造的钢用作活塞杆交付使用，未发生活塞杆变形、直径胀大、损坏缸体的现象，也未发生断裂的现象，满足了破碎锤的使用要求。
本申请生产的钢制破碎锤活塞杆与现有技术中40CrNiMoA钢制和GCr15钢制使用情况比较，见下表3：
结合上表3可以得到，本发明生产的钢用作破碎锤活塞杆，使用过程中未发生活塞杆变形、直径胀大、损坏缸体的现象，使用中的断裂率低于0.3％，满足了破碎锤的使用要求。