专利名称：钻头牙轮牙掌的快速热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻头牙轮牙掌的材料及其热处理工艺。
牙掌是钻头牙轮的主要零件之一，钻头支撑牙轮正常转动，因此要求牙掌滚道槽的表面有较高的硬度(HRC57-62)及耐磨性，而且要求牙掌心部有较好的韧性(AK值)。为适应焊接其脚掌还要有较好的蠕变性能，这样才能承受35吨以上的钻压，不致发生井下牙掌断裂的毁井事故。
目前国内和国外(如美国和罗马尼亚)的牙掌，都是采取锻钢毛坯，经成型加工，再进行整体透热加热淬火的热处理工艺的方法制造这样制造的牙掌，成本高、时间长、耗能源，而且其心部的力学性能不能严格控制。
本发明的任务是提供一种既可采取锻钢毛坯，还可采取铸钢毛坯，经成型加工，再进行快速渗碳及快速加热淬火的热处理工艺制造牙掌的方法。经这种方法制造的牙掌，成本低、时间短、省能源，而且其表面及心部的力学性能都能严格控制。
本发明的任务是通过如下方式完成的取锻钢或铸钢毛坯，经常化处理加工成型后，按如下次序进行热处理。
1.快速渗碳置牙掌于温度960～980℃的炉中进行渗碳。渗碳剂为天燃气。渗碳宜分段进行，天燃气压力为140～200毫米水柱，流量为0.18～6米3/小时，载体气的流量为2.2～3.0米3/小时，时间为20～25小时，随即投入20号机油中冷透，再进行500～700℃的高温回火4～5小时。
2.快速加热淬火先将牙掌放入上述低于回火温度的铅浴炉中预热，再转入温度800～900℃的炉中加热2～20分钟，随即淬入＜60℃的三硝水溶液中冷却30～60秒，再投入绽子油中冷至100℃以下，然后进行130～250℃的低温回火4～5小时。
我厂(国营长安机器制造厂)通过上述快速热处理工艺生产的牙轮牙掌，其渗碳层硬度均达到HRC60～62。渗碳层马氏体和残余奥氏体的级别均为1～2级。心部经历年解剖测试其冲击值(AK)均为12.8～13.6。金相组织均为少量柱状贝氏体加珠光体及铁素体。在各井队大量使用中从未发生牙掌断裂及渗碳层剥落现象。
凡属渗碳钢(即通过表层渗碳)要求表层耐磨性高而心部要有一定的强韧性配合的机械零件，均可采用本发明所提供的一种快速热处理工艺，因此适用范围较广。
权利要求
1.一种快速热处理工艺其特征在于(1)在制造钻头牙钻牙轮时，既可适用于锻钢毛坯又可适用于铸钢毛坯；(2)可适用于凡要求表面耐磨性高及心部要有一定强韧性配合的渗碳钢质的机械零件；(3)包括快速渗碳及快速加热淬火两部份。
2.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征是渗碳温度为960～980℃，渗碳剂为天燃气，天燃气压力为140～200毫米水柱，其流量为0.18～6米3/小时，载体气的流量为2.2～3.0米3/小时，时间达20～25小时后，随即投入20号机油中冷透，再进行500～700的高温回火4～5小时。
3.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于预热温度＜500～700℃再转入温度800～900℃，加热2～20分钟，随即淬入＜60℃的三硝水溶液中冷却30～60秒，再投入绽子油中冷至100℃以下，然后进行130～250℃的低温回火4～5小时。
全文摘要
本发明公开了一种用锻钢毛坯或铸钢毛坯制造钻头牙轮牙掌的快速渗碳及快速加热淬火的热处理工艺，与国内外现有技术比较，降材质广泛外还具有成本低，时间短，省能源，而且表面及心部的力学性能都能严格控制的特点。凡要求表面耐磨性高及心部要有一定强韧性配合的渗碳钢质的机械零件，均可采用本发明生产，因此适用范围较广。
文档编号E21B10/08GK1046196SQ8910410
公开日1990年10月17日 申请日期1989年9月13日 优先权日1989年9月13日
发明者胡国华, 李志恺, 方新民 申请人:国营长安机器制造厂