鑿巖釬具已被大量應(yīng)用到能源的開采、水利交通的建設(shè)以及地鐵等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等行業(yè)。隨著經(jīng)濟技術(shù)的快速發(fā)展，釬尾的國際市場需求與日俱增并且對產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更好的要求。我國釬具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，而高端液壓鑿巖釬具只能依賴進口。與工業(yè)發(fā)達國家如瑞典、英美、日本相比，國產(chǎn)釬具產(chǎn)品無論是從性能質(zhì)量，還是從規(guī)格品種而言，都相差很多。因此，進行鑿巖釬具國產(chǎn)材料替代及制造工藝的研究，具有重要的實際應(yīng)用價值。

釬具即用來鉆鑿堅硬的巖石時所使用的工具，是由釬頭，釬桿，連接套筒以及釬尾構(gòu)成的與液壓鑿巖機配合一起使用的細長桿件系統(tǒng)。釬具主要多應(yīng)用于開采礦產(chǎn)、石油資源，建設(shè)橋梁、隧道、地鐵及水利水電設(shè)施等項目工程中。釬具的發(fā)展，具有一個非常漫長的過程。它是隨著材料科學(xué)和采礦科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的。鑿巖機的工作效率越來越高，與之配套使用的釬具產(chǎn)品的要求也越來越嚴格。這就促進了現(xiàn)代合金釬鋼、高壽命釬具的產(chǎn)生。高品質(zhì)釬鋼、釬具的發(fā)展，又推動了高頻率大功率液壓鑿巖機的發(fā)展。

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的開采、能源交通設(shè)施的建設(shè)以及地鐵城市建設(shè)，都離不開鑿巖釬具。特別是一些重點項目的建設(shè)，施工作業(yè)困難，而且對工程質(zhì)量的要求又高，因此對鑿巖釬具的使用性能更是充滿的挑戰(zhàn)。國外工業(yè)發(fā)達國家對鑿巖釬具的發(fā)展非常重視，幾十年來，投入了大量資金進行了材料和工藝的研究和開發(fā)，取得了顯著成果。我國釬具產(chǎn)品發(fā)展較比西方工業(yè)發(fā)達國家滯后很多，存在很多問題，例如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，高端液壓鑿巖設(shè)備及配套的釬具大多通過進口國外先進的產(chǎn)品，而低端產(chǎn)品在國內(nèi)卻面臨著產(chǎn)能過剩的問題，價格低廉，含金量低，在世界范圍內(nèi)沒有競爭力。與國際著名的釬具生產(chǎn)企業(yè)相比，例如瑞典的Ｓａｎｄｖｉｋ、Ａｔｌａｓ　Ｃｏｐｃｏ公司、Ｓｅｃｏｒｏｃ公司Ｂｏａｒｔ　Ｌｏｎｇｙｅａｒ公司、日本三菱、古河等，國產(chǎn)釬具在使用性能、產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)格及服役壽命等方面仍存在著相當大的差距。因此，對于國內(nèi)許多重要項目的施工，相關(guān)部門為保證施工進度和工程質(zhì)量，鑿巖機械及配套釬具大多依賴進口。因國產(chǎn)材料比進口材料價格方面便宜，并且大大減少了運輸和報關(guān)等多個環(huán)節(jié)，如果能夠采用國產(chǎn)材料替代進口材料，能夠給企業(yè)及工程項目帶來可觀的經(jīng)濟效益。同時為國家節(jié)約外匯，具有良好的綜合效益。

近些年國內(nèi)許多研究材料的專家學(xué)者從不同的角度對我國自己生產(chǎn)的釬具產(chǎn)品進行了相關(guān)的研究。在熱處理工藝方面：我國廣西冶金研究院的黃暢和張鴻云試制的３０Ｃｒ２Ｎｉ４ＭｏＶ鋼釬尾，經(jīng)過一系列熱處理改進后，實地應(yīng)用考核得到的數(shù)據(jù)顯示其平均壽命可以達到８６０ｍ／件，較國內(nèi)目前常規(guī)處理的３５ＣｒＭｏＶ鋼釬尾壽命提高４０％以上，接近于瑞典Ａｔｌａｓ公司釬尾產(chǎn)品的壽命１０００－１２００ｍ。我國邵紅紅，蔣小燕，張道軍選用４０ＣｒＮｉＭｏＡ試制釬具產(chǎn)品，并應(yīng)用超聲疲勞試驗技術(shù)，對三種不同微觀組織狀態(tài)的４０ＣｒＮｉＭｏＡ鋼在超聲振動載荷（ｆ＝２０ｋＨｚ，Ｒ＝－１）下的疲勞性能進行測試分析。結(jié)果證明：在超聲振動條件下，具有強韌配合的微觀組織超聲疲勞壽命得到顯著提高。且在低應(yīng)力水平下，回火索氏體的疲勞壽命比回火屈氏體高。湘潭大學(xué)洪振聲和尹付成以提高釬尾韌性為目的，提出了“復(fù)合強韌化處理”的方法，即滲碳＋高溫回火＋等溫淬火＋低溫回火處理，對制造釬尾的材料２２ＳｉＭｎＣｒＮｉ２Ｍ０Ａ鋼原先的熱處理工藝進行改進優(yōu)化，最終獲得的組織為下貝氏體＋淬火馬氏體＋少量殘余奧氏體，從而增韌。

湖北田野釬鋼釬具有限責(zé)任公司與湖北工業(yè)大學(xué)共同研究表明：２３ＣｒＮｉ３Ｍｏ鋼在８２０?８６０°Ｃ油淬具有較好的強韌性，可以作為２３ＣｒＮｉ３Ｍｏ鋼試制釬具的最終熱處理工藝。中國科學(xué)院金屬研究所趙長有教授對國產(chǎn)Ｓｉ－Ｍｎ系列釬具鋼種２４ＳｉＭｎＣｒＮｉ２ＭｏＡ的性能進行了詳細的實驗分析，低合金超高強度鋼２４ＳｉＭｎＣｒＮｉ２ＭｏＡ，平均強度１４００ＭＰａ，最大抗拉強度能夠達到１５４０－１６８０ＭＰａ，并且具有很高的抗沖擊吸收功和較低的缺口敏感性及良好的延伸率。

這些學(xué)者在釬具國產(chǎn)化方面進行的研究，為后續(xù)鑿巖工具開發(fā)研究人員，提供了重要的參考和有意義的數(shù)據(jù)。中國鑿巖釬鋼釬具行業(yè)正在不斷地發(fā)展，我們要多學(xué)習(xí)國外先進加工制造技術(shù)，做好對進口釬具產(chǎn)品的研究工作。并結(jié)合國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，研制出性能質(zhì)量更優(yōu)的釬具產(chǎn)品，以提高其在全球市場上的競爭力為目的進行不懈的科研研究，為世界發(fā)展中國家的國民經(jīng)濟建設(shè)，提供更多更高效的經(jīng)驗成果。

一、國外的發(fā)展和現(xiàn)狀

二十世紀３０－５０年代鑿巖機械和鑿巖釬具在歐洲和美國得到了迅速發(fā)展，６０年代釬鋼冶煉和軋制技術(shù)又在日本得到了進一步的提高。西方工業(yè)發(fā)達國家非常重視鑿巖設(shè)備和鑿巖工具的開發(fā)工作。從釬具原材料開始，由著名釬具公司釬鋼廠自行配套冶煉、軋制。以追求高質(zhì)量為目標，制定了合理的工藝路線。特別是美英、瑞典、日本等國家進行了大量的研究工作，獲得了許多顯著成果，促進了世界范圍內(nèi)鑿巖釬具的迅猛發(fā)展。從全球范圍來看，釬具制造行業(yè)己是一個擁有近１００年歷史的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。主要的生產(chǎn)制造商、產(chǎn)品種類和規(guī)格及制造技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家基本已經(jīng)定型。各個國家還制定了相應(yīng)的釬具產(chǎn)品國家標準，來規(guī)范行業(yè)和市場。釬鋼按照碳含量的高低，有低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼三種；按合金元素種類，又可分為Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ系、Ｃｒ－Ｍｎ－Ｍｏ系和Ｃｒ－Ｍｏ系等。這三個系列的釬鋼鋼種多在歐洲，美國和日本使用。這幾個工業(yè)發(fā)達國家紛紛設(shè)立了從事釬鋼材質(zhì)和鑿巖機械集專業(yè)研究、開發(fā)、生產(chǎn)為一體的世界代表性公司。例如瑞典Ｓａｎｄｖｉｋ、Ｓｅｃｏｒｏｃ公司、Ａｔｌａｓ?。茫铮穑悖锕?、Ｂｏａｒｔ?。蹋铮睿纾澹幔蚬?、口本三菱、古河等、都是專業(yè)生產(chǎn)釬鋼釬具的世界級公司，它們生產(chǎn)的產(chǎn)品銷往全世界。優(yōu)質(zhì)的合金鋼種有Ｚ７０８、ＦＦ７１０及中碳４５ＮｉＣｒＭｏＶ等。其中Ｚ７０８通常被用做釬頭。美、英生產(chǎn)的Ｅｎ３０Ｂ鋼和日本古河制造的ＳＫＣ系列釬具鋼種，均為Ｃｒ－Ｎｉ系，且對應(yīng)鋼種的釬具產(chǎn)品己經(jīng)國際標準化。

▲圖1 國際鑿巖釬具產(chǎn)能分布

▲圖2 國際鑿巖釬具主要生產(chǎn)企業(yè)市場占有率

從全球市場角度來看，約有２００多家具備生產(chǎn)鑿巖釬具的公司，大多數(shù)都是與主流的鑿巖機械生產(chǎn)商相配套的公司。其中，多數(shù)廠家的生產(chǎn)規(guī)模并不大，而幾個大規(guī)模的公司又在不停的并購生產(chǎn)經(jīng)營較差的小型制造商。目前美國、法國、瑞典、曰本等發(fā)達國家占據(jù)了全球釬具生產(chǎn)制造的中心地位。從圖１世界鑿巖釬具產(chǎn)能分布圖中可以看到，瑞典排列第一，占世界份額的２７％，從市場占有率方面來說Ｓａｎｄｖｉｋ公司所占比例高達２６％，Ａｔｌａｓ?。茫铮穑悖锕揪驼紦?jù)了２１％。美國位居第二，排第三的是南非的Ｂｏｒａｔ　Ｌｏｎｇｙｅａｒ，日本緊隨其后。這些國家的生產(chǎn)實力和科技含量基本代表了國際釬具產(chǎn)品的最高水平。全球著名的釬具公司依靠其先進的技術(shù)，從發(fā)展中國家進口大量低價鎢礦砂用于制造高質(zhì)量高性能的硬質(zhì)合金釬具產(chǎn)品，然后再以高價出口到發(fā)展中國家來獲得經(jīng)濟收益。

近年來隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，對釬具制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量要求也越來越高，目前國際上，如何制造出高效、廉價、低能耗、長壽命的產(chǎn)品為釬具的主流科研攻關(guān)方向。

二、國內(nèi)的發(fā)展和現(xiàn)狀

由于歷史發(fā)展的原因，５０－６０年代新中國成立初期的工業(yè)基礎(chǔ)底子較薄，不具備自主生產(chǎn)的能力，更不用說研制高質(zhì)量長壽命的釬具。我國也是從那時開始向國外學(xué)習(xí)制造風(fēng)動鑿巖機械，同時也開始制造與之配套的釬具產(chǎn)品。６０年后，國家為了促進礦產(chǎn)資源的開采，大量的人力、物力被投入到釬鋼鋼種及生產(chǎn)制造工藝的研究中。貴陽、新?lián)?、漣源等等幾個擁有專業(yè)化車間生產(chǎn)釬鋼的鋼廠成立了起來。并且開始制造鑿巖釬具，隨后幾年在如何提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品多樣性方面做出了許多工作，也獲得了一定的成果。１９６８年，貴陽鋼廠（原名首鋼貴陽特殊鋼公司）成為了我國首個集專業(yè)研究、生產(chǎn)釬鋼和制造釬具為一體的生產(chǎn)廠家。并且經(jīng)過技術(shù)提高和整改，該廠于１９７０年開始投入到釬具的制造生產(chǎn)中，并很快達到預(yù)定的生產(chǎn)目標。

改革開放以后，我國經(jīng)濟得到迅速發(fā)展，負責(zé)礦山開采的企業(yè)紛紛從國外引入大量技術(shù)先進的鉆鑿機械設(shè)備。國內(nèi)施工單位每年購置各種液壓鑿巖鉆車釬桿大約在１０萬支左右。從相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)重要項目工程主要依靠進口釬具產(chǎn)品。因此國內(nèi)專業(yè)制釬企業(yè)開始研制與高端液壓鑿巖機械相匹配的國產(chǎn)釬具。從此的一段時間內(nèi)，國產(chǎn)釬具產(chǎn)品不論是種類還是規(guī)格，在數(shù)量上都有了很大的進展。國內(nèi)礦產(chǎn)開采行業(yè)的興起，使得釬具產(chǎn)品的市場需求量逐漸增加，吸引了更多的企業(yè)投入到釬具產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中。因此國內(nèi)釬具行業(yè)發(fā)展己具備了規(guī)模，不同企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品基本符合當時市場的需求。在此期間，國內(nèi)仿照國外工藝制造釬具產(chǎn)品，但是由于工藝技術(shù)難度高利潤低，因而各鋼廠以降低成本為追求目標。

５５ＳｉＭｎＭｏ鋼作為空冷貝氏體鋼，強度和彈性都較優(yōu)越且屈強比高。良好的塑韌性使得其在國內(nèi)鑿巖釬具行業(yè)中得到大量應(yīng)用，是國內(nèi)制造釬桿的主要鋼種，也是用量最大的鋼種。采用熱穿－熱拔或熱穿－熱軋的制釬工藝，技術(shù)難點較多并且對連鑄坯及鋼材的化學(xué)成分和中心疏松、中心偏析等也有較高要求。這個時期雖然實現(xiàn)了以Ｓｉ－Ｍｎ－Ｍｏ系合金鋼更新原有碳素工具鋼及Ｃｒ－Ｎｉ高成本合金鋼，并在制釬方面做了許多有益探索，但總的國產(chǎn)釬鋼的水平仍比西方發(fā)達國家滯后。

２１世紀以來，隨著鋼鐵、有色金屬的產(chǎn)量不斷的增長，資源開采量也不斷上升，采掘系統(tǒng)甚至成倍增長。與此同時，國內(nèi)開始大力發(fā)展城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加速交通設(shè)施的建設(shè)。還有一些國家重點項目的發(fā)展，例如大型水利水電、核電設(shè)施，海上石油平臺的建設(shè)等。這些因素導(dǎo)致鑿巖機械及配套釬具的市場需求量大大增加，適逢全球范圍內(nèi)礦產(chǎn)資源價格大漲，刺激了釬具價格的顯著上升。國內(nèi)很多技術(shù)含量低，產(chǎn)品質(zhì)量差的小型企業(yè)，在這場競爭中遭到了淘汰。但是，仍有一些企業(yè)，逆境中重生，將力量集中轉(zhuǎn)向研制高品質(zhì)的鑿巖產(chǎn)品，不但沒有被淘汰，反而獲得了一定的市場地位，甚至努力打開全球市場，但是仍存在很多問題，只能靠壓低價格來獲得小份額的出口市場。