27SiMnNi2CrMoA 是一种低碳马氏体钢，该钢在淬火或正火条件下即可得到板条状的低碳马氏体组织，电镜观察证明，板条马氏体内有高密度位错缠结的亚结构和残余奥氏体薄膜，采用X 射线及透射电镜暗场法测得残余奥氏体量为3%～8%（图1）。
因为这种低碳马氏体钢具有很好的强韧性，缺口敏感度也低，适合制作钎杆[1]。
1钢种基本数据（1）化学成分范围（Wt%）C ：0.24-0.30，Si ：1.30-1.70，Mn ：l.20-1.50，Ni ：l.65-2.00，Cr ：0.20-0.40，Mo ：0.30-0.45，P ，S ≤0.025，As ＜0.08；试验钢的化学成分为（Wt%）：C ：0.27，Si ：1.39，Mn ：1.38，Ni ：1.90，Cr ：0.29，Mo ：0.35，P ：0.024，S ：0.007。
（2）临界点A cl 709℃~727℃，A c3795℃-799℃，M s 319℃-324℃，M f 192℃~206℃。
（3）室温下的杨氏模量2.06×105MPa ；（4）常规机械性能（见表1）。
（5）断裂韧性（见表2）。
2不同热处理工艺试验研究表明[2]，可采取局部复合强化的方法克服工件的薄弱环节，使薄弱环节的塑性应变减小以至消除，并引进有利的残余压应力，提高局部有效承载能力，使之接近等强度设计。
根据这种思路，我们采取了如下措施：先将27SiMn -低碳马氏体钢制小钎杆热处理工艺的优化试验肖上工（涟源钢铁集团有限公司，湖南娄底417009）摘要：用27SiMnNi2CrMoA 钢制作了一批H25小钎杆，对制钎工艺进行了优化试验，为以后用该钢制作大钎杆确定了工艺参数。
关键词：低碳马氏体;残余奥氏体;锻后余热处理;稍尖处理中图分类号：TG162.75文献标识码：B作者简介：肖上工，高级工程师（研究员级），多年来从事钎钢、钎具的生产、研究与开发。
曾任涟源钢铁集团有限公司钢铁研究所所长，技术中心常务副主任，华菱涟铜集团公司副总工程师；中国钢协钎钢钎具协会常务理事。
图127SiMnNi2CrMoA 钢淬火-回火组织电镜照片（920℃×30min 正火890℃×30min 油淬→200℃×60min 回火）0.1μm图3钎杆断裂宏观照片Ni2CrMoA 六角中空钢进行中频整体正火，加热温度为910℃±10℃，正火后HRC40~45。
钎杆长度1800mm ，将其分为三组：第一组仅钎尾作淬火-回火处理；第二组领盘处采用锻后余热处理；第三组既采用锻后余热淬火，又对稍尖部位进行了淬火-回火处理。
三组钎杆均进行了抛丸强化处理。
具体工艺参数如下：1.淬火中频加热温度900℃~950℃，采用水淬-油冷。
2.回火回火温度200℃±10℃，在硝盐浴中进行。
3.锻后余热处理工艺曲线如图2所示：即锻领盘时的加热温度为1130℃~1140℃，加热总长度约150mm (从钎肩中心算起靠钎尾那边长55mm)，领盘成型后即水淬———油冷。
4.抛丸强化处理工艺参数抛丸器规格及数量：JW —3型准500mm ×62mm 双圆盘3台钎杆送进根数单根抛丸轮到钎杆距离500mm抛丸介质钢丸准0.8～1.2mm抛丸区域长3×1500mm 抛丸强化时间80～120s 双曲线棍倾角30°钎杆前进速度30～56～108mm/s 钎杆自转速17～26～50r/min 抛丸量120kg/min 抛丸轮转速2250r/min 抛丸线速度59m/s 传动棍转速6.5～20r/min3试验室模拟试验结果第一组9支钎，领盘根部断裂5支，占55%；第二组锻后余热淬火钎，无一支从领盘根部断裂，但多为梢尖部位断裂；第三组钎寿命最高，既无一支从领盘根部断裂，也无一支断稍尖（其中寿命最长的一支钎寿命达99.13分钟）。
4钎杆断裂宏观及解剖图片热处理工艺K IC ，MPa ×m -1K Q ，MPa ×m -1920℃×30min 正火102.1,111.2，116.7920℃×30min 正火+890℃×30min112.1,111.8，112.3油淬+200℃×60min 回火图2锻后余热处理工艺曲线温度，℃热处理工艺σb ，MPa σs ，MPa ψ，%δ5，%A kv ，J HRC 920℃×30min 正火1700.0130341.6013.032.548920℃×30min 正火+890℃×30min1611.5133353.6012.838.248油淬+200℃×60min 回火表1表2139139#钎杆外观，断口位置在领肩前1130℃-1140℃水淬-油冷断口位置图5稍尖处的解剖硬度图8热拔（轧）组织：粗大的板条马氏体×500图6寿命达99.13分钟的钎杆断裂部位图7寿命达99.13分钟的钎杆断口扫描电镜图片：全部是比较均匀的韧窝，且韧窝沿受力方向被拉长。
图9钎杆正火后的组织：细小的板条马氏体×500图4领盘前后的解剖硬度5断口宏观及扫描电镜照片6不同工艺制度下的金相组织图10领盘锻造后的组织，较为粗大的板条马氏体×5003#剖面硬度分布，HRC断口位置146#144#剖面硬度分布，HRC36.036.549.049.549.048.048.049.050.049.044.546.048.548.548.549.549.048.049.047.051.044.550.049.048.048.549.038.539.049.048.0·······························图11锻后余热淬火组织：典型的板条马氏体：奥氏体晶界清晰，每个晶粒内包含几束互成小角度的马氏体板条。
×5007分析与讨论7.1正火对钎杆来讲，正火的目的主要是为了细化晶粒，消除轧后应力，并获得具有高的疲劳强度与良好的消振性能的组织，为淬火打好基础，生产中大多采用中频正火，也可采用箱式炉正火。
7.2锻后余热处理锻后余热淬火是形变热处理工艺之一，其原理在于形变时金属中引进了大量的位错，再用热处理方法将这些位错牢固地钉扎起来，最终使金属得到包含大量难于移动的位错并相当稳定的组织状态，从而达到更高的强度及塑（韧）性水平，长沙矿冶研究院有关小钎杆工作载荷谱的研究表明，小钎杆领盘前的高应力频次比钎杆中部大[4]，而领盘在锻造成型时，由于加热时热影响区的作用，将会使领盘前一定部位上的疲劳强度下降。
所以，如果此部位恰好处于由载荷谱确定的高损伤区，那么它就会成为钎杆全长上最薄弱的部位，很容易在此部位发生断裂。
实际情况正是如此，在模拟试验中，第一组试验钎领盘部位未进行强化处理，领盘前根部断裂就占了试验钎总数的55%。
第二组、第三组试验钎采用了锻后余热淬火工艺，其金相组织为典型的板条马氏体（见图11），它具有良好的强韧性（HRC48~50），故基本消除了领盘部位的断裂现象。
7.3稍尖的热处理（淬火-回火）文献[5]指出：钎杆锥体（即稍尖部位）工作时处于高值应力循环状态下，这种高值应力循环状态，将促使稍尖构成典型的疲劳破坏。
稍尖部位宜采用正确的热处理工艺，适当提高其强度，以保证适应高值应力循环的需要。
瑞典、日本等国家生产的小钎杆，其稍尖部位均进行过热处理，硬度在HRC37~47范围内。
我们采用中频淬火-硝盐炉回火，对稍尖部位进行了热处理，热处理后的组织为板条马氏体（其硬度值高于正火马氏体，图12），细小的片状碳化物弥散分布在基体上，提高了基体的强度（HRC45~50）。
7.4残余奥氏体的抗裂性在马氏体板条之间夹有的残余奥氏体薄膜，即使在液氮中进行冷处理，它也不会发生马氏体相变，同时它具有能量吸收效应，能阻碍裂纹扩展，提高了断裂韧性，因此它的存在提高了钎杆的寿命。
7.5淬火介质的选择因低碳马氏体钢淬火后形成了板条马氏体，它可以自行回火，不易形成淬火裂纹，水淬比油淬硬度（HRC）高两个单位，故生产上可选用水、油这两种淬火介质，也可采用水淬-油冷工艺。
图12中频淬火-回火组织，板条马氏体×500在此试验的基础上，用27SiMnNi2CrMoA 中空钢制作了一批B25整体钎，采用第三组试验钎的制钎工艺，取得了良好的效果，并省去了较为复杂的渗碳淬火工艺。
8结论（1）27SiMnNi2CrMoA H25钎杆经整体正火、锻后余热处理、抛丸强化等工艺处理后，其使用寿命达到了一个新高度。
（2）在对钎杆的外表面进行适当处理的前提下，应当保证27SiMnNi2CrMoA钎杆的薄弱环节的剖面硬度在HRC38~48，尽量达到HRC42~48，才能保证钎杆在恶劣的工作条件下，达到它的合理寿命。
（3）经过此次优化试验，为用27SiMn-Ni2CrMoA制作大钎杆提供了较为可靠的工艺数据。
参考文献：[1]肖上工，王仪康.低碳马氏体钢重型凿岩钎杆的研制[J].钢铁.1998，3.[2]西安交通大学·金属材料强度研究与应用[M].北京：科学技术文献出版社，1985，3：2.[3]雷延权等.钢的形变热处理[M].北京：机械工业出版社，1979.[4]赵统武，黎炳雄.钎钢工作载荷谱的研究[J].金属学报，1983，18（5）：41.[5]洪达灵等.钎钢与钎具[M].北京：冶金工业出版社，2000.兖州矿业（集团）公司机电设备制造厂通过对聚晶金刚石复合片（PDC）钻头的失效形式及相关工艺过程的研究，总结出了在PDC钻头的加工使用过程中应该注意的问题，对提高PDC钻头的加工水平和延长使用寿命有一定的借鉴意义。
（1）裤体非正常磨损。
PDC钻头的工作条件极为苛刻。
作为PDC钻头的基体不仅要有较强的综合机械性能，还要有较好的热振性和抗腐蚀性。
裤体的材质、加工精度、热处理工艺和焊后修磨等显得很重要。
这就要求裤体材质要选用42CrMo、35CrMnSi等优质低碳合金钢材料，加工成的裤体要进行相应的热处理，即淬火后进行低温回火。
裤体热处理后的表面硬度HRC40～42，组织为回火马氏体。
（2）刀片磨损。
①金刚石层与WC基托层分离。
主要原因是金刚石涂层工艺技术欠成熟稳定，金刚石与基体的附着力较差，从而造成金刚石薄膜过早从WC基托层剥离而失效，极大降低了钻头使用寿命及切削性能。