博一建材讯：在地铁、隧道灯底下工程的施工中，盾构法是目前应用最为广泛的施工方法之一，在用盾构法进行隧道施工时，主要通过盾构机刀盘上的刀具对前方土体进行切削。由于山体岩石的高强度、高硬度以及地址条件的复杂性，使刀具工作在强挤压、大扭矩、强冲击、高磨损的恶劣工况下成为掘进过程中最易损坏的零部件，刀具的费用占整个掘进成本的30%左右，而且严重影响了施工效率。
由于国内外生产的盾构刀具大部分是以热作模具钢为材质的，因此，热处理工艺的制定对刀具耐磨性的优劣至关重要。由于这类钢的合金元素和碳含量均较高，在锻轧后都要进行球化退火处理。球化退火的目的是得到球化组织，这是任何一种钢具有最佳塑性和适当硬度的一种组织。大量弥散分布的碳化物存在，使得加热时奥氏体晶粒不易长大，允许有较宽的淬火温度范围，淬火时变形开裂倾向小，能获得最合适的淬火组织。
目前，有人通过研究退火工艺对盾构刀具用5Cr5MoSiV1钢中碳化物的数量、大小、形态分布及硬度的影响，以探索合理的球化退火工艺制度。
实验用钢为5Cr5MoSiV1，该钢属于过共析钢。它是在4Cr5MoSiV1（H13）钢的基础上，通过提高钢中的碳含量开发而来的，其化学成分如表1所示。实验用钢采用中频真空感应炉进行冶炼，再经电渣重熔浇铸成75kg的铸锭，将铸锭锻造成φ60mm的圆棒料，5Cr5MoSiV1钢锻造后的组织主要为铁素体及残余奥氏体，硬度为110.2HRB。采用线切割的方法从圆棒料上切取φ15mm×10mm的试样若干。
表1 5Cr5MoSiV1钢的化学成分（质量分数，%）
C
Si
Mn
Cr
Mo
V
P
S
0.48～0.52
0.90～1.10
0.30～0.50
4.50～5.00
1.10～1.30
1.00～1.20
≤0.020
≤0.025
球化退火试验在SX2-10-13型箱式电阻炉内进行：第一组将4块切好的试样放入电阻炉内，分别随炉加热至800、860、900和950℃并保温2h后使其随炉缓慢冷却至500℃以下出炉空冷；第二组将4块切好的试样放入电阻炉内，随炉加热至900℃分别保温1、2、4和6h后使其随炉缓慢冷却至500℃以下出炉空冷。
将经上述热处理后试样的一个端面用砂轮磨去0.5～1.0mm的脱碳层，然后在XQ-1型金相镶嵌机上镶嵌，用粒度为W2.5的水溶性人造金刚石研磨膏抛光，最后用5%的硝酸酒精溶液腐蚀，经超声清洗仪清洗后吹干，得到扫描电镜试样。在FEIQuanta200F型环境扫描电镜下观察热处理后试样的碳化物形貌和分布状况，采用ImagePro-Plus6.0定量金相分析软件，计算各试样球化退火后的单位面积上的碳化物数量和平均粒径。硬度试验在TIMETH301型洛氏硬度计上进行。
结果表明：（1）随退火加热温度的上升，5Cr5MoSiV1钢中碳化物颗粒的数量逐渐减少，粒径逐渐增大，颗粒趋于圆整化且分布更加均匀，同时硬度逐渐降低。（2）随退火保温时间的延长，其对5Cr5MoSiV1钢中碳化物的球化及退火硬度的影响与加热温度的影响类似。（3）盾构刀具用5Cr5MoSiV1钢的最佳球化退火工艺为900℃×4h。
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