回火温度对新型盾构刀具用钢SDH55强韧性及组织的影响

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由于地球人口的增长和城市化进程的加剧，人们把越来越多的将目光聚焦在地下空间的开发与利用，这就极大地促进了隧道及地下工程修建技术的发展和应用。在隧道及地下工程众多的修建方法中，盾构…

由于地球人口的增长和城市化进程的加剧，人们把越来越多的将目光聚焦在地下空间的开发与利用，这就极大地促进了隧道及地下工程修建技术的发展和应用。在隧道及地下工程众多的修建方法中，盾构法隧道施工技术及其机械化施工、对周围环境影响较小等优点在世界各国被广泛应用。当前，我国的盾构刀具产品与技术相对而言比较落后，目前主要依赖进口，其国产化率极低。为此，有科研人员最近开发了一种新型盾构机刀具用钢SDH55，解决了当前盾构机刀具由于磨损时效和韧性低而崩刃所导致的寿命低这一问题，对国产盾构机刀具专用钢产业发展具有重要意义。

试验钢SDH55为经电渣重熔的锻制圆钢，其尺寸为Φ200mm×300mm，化学成分如表1所示。

表1 试验钢SDH55的化学成分（质量分数，%）

C	Si	Mn	Cr	Mo	V	P	S	Fe
0.48～0.55	≤ 0.50	≤ 0.50	5.10～6.10	2.20～3.00	0.45～0.85	≤0.015	≤0.005	余量

冲击试样采用北美压铸协会标准NADCA 207-90加工为7mm×10mm×55mm无缺口光滑试样，采用3MPa的真空炉对所有试样进行1030℃保温30min后油淬，随后采用S2-5-12型箱式电阻炉在400、500、520、540、560、580、600和620℃回火2次，每次2h。采用TH-300型洛氏硬度计及JB-20型冲击试验机测定SDH55钢的淬火及回火试样的硬度和室温冲击吸收能量；采用Nikon MA-100倒置式金相显微镜和Zeiss Supra-40型场发射高分辨扫描电子显微镜对淬火与回火组织进行观察，所有组织试样均使用体积分数为4%的硝酸酒精溶液进行侵蚀处理。试验结果表明：

（1）SDH55钢1030℃保温30min后油淬的硬度为60.5HRC，淬火组织主要为细小的针状马氏体和一些弥散分布的未溶碳化物。

（2）SDH55钢在500℃回火时，出现了二次硬化峰值。

（3）在540～620℃回火时，由于回火软化使硬度随温度升高而不断降低，但冲击吸收能量却呈现先升高后降低的现象，其主要是由二次碳化物形态从杆状变成短杆或球状，最后再变成长条状分布在晶界所致。

（4）从强韧性配合角度考虑，SDH55钢满足盾构刀具服役要求的回火温度应为（540±10）℃，此时，回火硬度为56.0HRC，室温冲击吸收能量为264J。

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