液压破碎锤作为一种新型的液压工程设备,被广泛应用于矿山岩石的破碎及工程建设等。活塞是液压破碎锤冲击系统中直接做功的关键部件,在工作中其打击端面容易发生崩块开裂,从而缩短了液压破碎锤的使用寿命。为此,本文通过分析活塞用钢开裂失效的原因,针对液压破碎锤活塞特殊的服役环境,研究热处理工艺对活塞用钢显微组织及力学性能的影响规律,以期为提高我国液压破碎锤活塞水平提供支撑。研究结果表明,GCr15轴承钢与9CrV钢活塞沿截面组织与力学性能分布不均。表面为马氏体组织,硬度与强度高,延伸率低。由表层至心部,马氏体逐渐过渡至珠光体类型组织,硬度与强度逐渐降低,延伸率不断增加。活塞用钢中的带状碳化物偏析,增大了活塞开裂的敏感性。活塞沿截面残余应力分布状态为表面受拉应力,心部受压应力,并且在距表面22 mm与30 mm位置处存在259 MPa的应力突变,导致该区域在应力的作用下极易形成裂纹,在后续服役冲击力的反复作用下发生崩块开裂。通过对活塞进行深冷处理,使该位置处的应力突变降低了 27.4%。研究了热处理工艺对活塞用GCr15轴承钢与9CrV钢显微组织与力学性能的影响。研究发现,经840℃淬火,300℃回火后活塞用钢组织为回火马氏体、未溶碳化物与少量残余奥氏体。淬火温度降低至800℃,未溶碳化物数量增多,组织得到了细化。回火温度升高至400℃,组织由回火马氏体转变为回火屈氏体,位错密度降低,材料发生软化现象,二者综合作用使活塞用钢硬度降低,冲击吸收功提高。通过活塞用钢冲击断口附近二次裂纹周围碳化物分布的定量分析表明,随淬火温度降低,回火温度升高,二次裂纹周围碳化物数量有所增加,但大尺寸碳化物所占比例减小,减轻了大尺寸碳化物造成的危害,活塞用钢的韧性升高。