《表1 各试样化学成分分析结果》

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《ZG20CrNiMoRE牙轮钻头躯体丝扣断裂失效分析》

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牙轮钻头躯体零件如图2所示。为了保证钻头体的致密度，在躯体丝扣处增加壁厚为40 mm的工艺补贴，保证铸件实现顺序凝固。冒口在丝扣凸台上部（如图3），内孔尺寸砂芯直径60 mm，采用水玻璃砂型铸造工艺，砂芯采用树脂铬矿砂，造型时一箱一件。合金成分牌号为ZG20Cr Ni Mo RE（见表1），浇注温度1 560℃，熔炼时插铝脱氧两次，炉中一次0.05%，包中一次0.05%，合计加入铝量为0.1%，0.2%的稀土硅铁冲包加入。工件重量220 kg，工艺重量390 kg。牙轮钻头体铸件CAE分析如图4所示。从铸造工艺CAE图4中可以看到，丝扣下部（钻头躯体脖颈处）散热条件较差，在这种砂型工艺条件下凸台脖颈处形成较大热节，导致凝固时间较长，这也使得丝扣凸台处原始铸态组织晶粒粗大。客户用圆环试样（图5）代替实际工件做等效工件试验，用于过程管理控制。热处理工艺采用930℃正火加调质（870℃淬火，PAG淬火液，590℃回火），圆环试样和钻头体均采用该工艺进行了热处理，将失效钻头体和圆环式样进行多方面对比试验，分析钻头驱体失效原因。