冷作模具钢在TBM滚刀刀圈中的应用研究

王文超，冯欢欢，杨露伟

（1.中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450016；2.中铁隧道局集团有限公司，广东 广州 511400）

1 LD钢概述

高强韧性冷作模具钢LD 钢的标准牌号是7Cr7Mo2V2Si，上海材料研究所研制，以美国专利钢SVSCO-DIE 为基础，调整合金元素含量经过真空脱氧而研制成功。该钢具有强度高，韧性好，耐磨损，冷、热加工工艺性能优良等特点，其最大的特点是钢的奥氏体合金化程度高，固溶强化和二次硬化效果显著，使得LD 钢在具有高强度的同时，又具有较好的韧性，这一点非常符合TBM 滚刀的强冲击、大载荷、易磨损等使用要求，所以将LD 钢应用于TBM 滚刀刀圈的研究是非常有必要的。LD 钢的化学成分及物理性能如表1、表2 所示。

表2 LD钢临界温度表

2 将LD钢应用于TBM刀圈工艺分析

2.1 选材

与国内某钢厂定做LD 钢，材质化学成分如表3 所示。

表3 定制的LD钢成分表

2.2 锻造

LD 钢导热性能差，塑性不高，锻造时先轻击，待碳化物破碎后逐步加大锤击力度，锻环时，为防止冲孔开裂，冲头要预热，最后一火锻造温度不超过1 130℃，以防材料组织过热，锻后要及时入坑缓冷，防止锻件开裂（表4）。

表4 LD钢锻造工艺表

如图1 所示，锻后球化退火是为了均匀化组织，减少应力，便于加工。

图1 锻后球化退火工艺图

2.3 热处理及实验性分析

通过不同温度区间的淬火和回火分析（表5），大致得出硬度HRC 随淬火温度的提升而升高，冲击功随淬火温度的提升而下降，硬度HRC 随回火温度的变化而出现不规律变动。

表5 不同淬火、回火温度下LD钢机械性能变化（规格：10mm×10mm×55mm）

经过数据比对及稳定性分析后，最终确定分两组进行刀圈成品的试验，分别是淬火温度1 120℃、回火温度550℃和淬火温度1 130℃、回火温度550℃。……