多元合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺.pdf

本发明提供一种多元合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺，本发明所提供的多元合金铸钢挖掘机斗齿是这样的构成的，所述的挖掘机斗齿为含有的多元合金铸钢的成分(重量％)为：C0.22－0.45、Cr≤2.0、Mn≤2.0、Si≤2.0、Mo0.20－0.50、Ti0.05－0.20、余量为Fe。本发明通过选定合理的浇注工艺及热处理工艺而形成一种挖掘机斗齿。其优点在于淬透性高、韧性优良、抗中等冲击磨损性能好、使用寿命长、成本低。

1、  一种铸造多元合金铸钢挖掘机斗齿，其特征在于多元合金铸钢挖掘机斗齿是这样的构成的，所述的挖掘机斗齿所含有的多元合金铸钢的成分(重量％)为：C0.22-0.45、Cr≤2.0、Mn≤2.0、Si≤2.0、Mo0.20-0.50、Ti0.05-0.20、余量为Fe。

2、  一种挖掘机斗齿的生产工艺，其是由浇注工艺和热处理工艺组成，其特征在于：
所述的浇注工艺，其是用感应电炉或电弧炉熔炼多元合金铸钢，所述的多元合金铸钢的成分(重量％)为：C0.22-0.45、Cr≤2.0、Mn≤2.0、Si≤2.0、Mo0.20-0.50、Ti0.05-0.20、余量为Fe，其采用真空实型铸造、砂模或树脂砂模铸造，开浇温度为1580-1620℃，浇完后铸件缓冷到室温脱模；
所述的热处理工艺是：斗齿浇完后进行退火，控制加热速度在200℃以下为60-80℃/h，200℃以上为100-120℃/h在840-900℃保温3-5小时，炉冷到680-700℃保温4小时，炉冷到500℃取出空冷，斗齿经机加工后进行淬火，工件以100-120℃/h加热到840-900保温3-5小时，由炉中取出冷待1-2分钟，然后淬火，冷却介质为水玻璃水溶液(比重1.15)，工件冷至300℃取出空冷到室温，淬火完毕，然后立即进行回火，以40-60℃/h加热到240℃保温3-4小时取出空冷。

多元合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种挖掘机斗齿及其生产工艺，尤其是涉及一种多元合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺，其是通过精选化学成分、选定合理的浇注工艺及热处理工艺而形成一种挖掘机斗齿。
背景技术
在已知的现有技术中，例如中国专利号ZL99105 704X的“一种高硅耐磨钢的制造方法”，其成分(％)为：C0.6-1.2、Si1.8-3.0、Mo0.2-0.5余为Fe。在我国通用钢35CrMnSi中，其成分(％)为：C0.32-0.39、Cr1.10-1.40、Mn0.80-1.10、Si1.10-1.40余为Fe。国内目前使用的挖掘机斗齿主要为高锰钢，也有使用高硅耐磨钢。前者高锰钢的优点是使用于重负荷冲击磨损条件，而在挖掘机斗齿、球磨机衬板等中等或低冲击负荷条件下的磨损。高锰钢因加工硬化不足而失去其抗重负荷冲击磨损的优点。而高硅耐磨铸钢的冲击韧性偏低，使用过程中容易发生脆断，对大断面的工件实际冲击韧性ak＜6J，且热处理工艺复杂，需要等温淬火，生产率低，工艺成本较高，难以大规模生产。
本发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种在中等或低冲击负荷下抗磨损的多元合金铸钢所制造地挖掘机斗齿及其生产工艺，所述的多元合金铸钢具有高的淬透性，优良韧性，抗冲击磨损性能好，成本低，性能价格比较优良的特性，该多元合金铸钢尤其可用于挖掘机斗齿和球磨机衬板等。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的，根据本发明的第一方面，本发明所提供的多元合金铸钢挖掘机斗齿是这样的构成的，所述的挖掘机斗齿为含有的多元合金铸钢的成分(重量％)为：C0.22-0.45、Cr≤2.0、Mn≤2.0、Si≤2.0、Mo0.20-0.50、Ti0.05-0.20、余量为Fe。
本发明采用的多元合金铸钢作为挖掘机斗齿材料，其碳含量为中低碳，其贝氏体和马氏体具有高强韧性，优于高硅耐磨钢，可大幅度提高抗中等冲击负荷能力，不发生脆断；其硬度在HRC48-55，在中等或低冲击负荷条件下耐磨性优于高锰钢。
根据本发明的第二方面，本发明所提供的多元合金铸钢挖掘机斗齿的生产工艺是由浇注工艺和热处理工艺组成，其特征在于：所述的浇注工艺，用感应电炉或电弧炉熔炼多元合金铸钢，所述的多元合金铸钢的成分(重量％)为：C0.22-0.45、Cr≤2.0、Mn≤2.0、Si≤2.0、Mo0.20-0.50、Ti0.05-0.20、余量为Fe，采用真空实型铸造、砂模或树脂砂模铸造，开浇温度为1580-1620℃，浇完后铸件缓冷到室温脱模；所述的热处理工艺包括下列步骤，斗齿浇完后进行退火，控制加热速度在200℃以下为60-80℃/h，200℃以上为100-120℃/h内在840-900℃保温3-5小时，炉冷到680-700℃保温4小时，炉冷到500℃取出空冷；斗齿经机加工后进行淬火，工件以100-120℃/h加热到840-900保温3-5小时，由炉中取出冷待1-2分钟，然后淬火，冷却介质为水玻璃水溶液(比重1.15)，工件冷至300℃取出空冷到室温，淬火完毕，然后立即进行回火，以40-60℃/h加热到240℃保温3-4小时取出空冷。
由于本发明采用多元合金元素进行综合合金化，将强碳化物形成元素Mo、中强碳化物形成元素Cr、弱碳化物形成元素Mn和非碳化物形成元素Si互相配合。用最少的合金元素总量，大大提高淬适性，在水玻璃水溶液中淬火，可在大截面上获得马氏体和贝氏体使热处理对钢的组织控制更加可靠。微量Ti可细化奥氏体晶粒，这对铸钢特别重要，可提高钢的韧性。其屈服强度为950-1100Mpa，抗拉强度为1450-1650MPa，伸长率δ₅为6-15％，无缺口冲击韧性ak为95-120J，硬度HRC48-55。这样，既避免了高硅铸钢的脆性，又解决了高锰钢在中等或低冲击负荷下难以通过形变和诱发相变来提高耐磨性的困难。
本发明的优点在于：
1.提高了斗齿的使用寿命，既防止发生脆断，又提高了耐磨性。
2.优化了多元合金铸钢的化学成分，采用多元少量的合金元素，解决了斗齿的耐磨性与高强韧性之间的矛盾。
3.热处理工艺容易控制，降低了斗齿在热处理的变形裂倾向，显微组织容易控制，组织稳定性好，硬度在HRC48-55，其使用寿命比高锰钢的同类产品提高30-40％。
4.挖掘机使用本发明的多元合金铸钢斗齿，保证了生产能正常进行，防止早期脆断，减少停机和维修次数，提高了劳动生产率和设备利用率，降低了生产成本。
具体实施方式
实施列1：
一种4吨挖掘机斗齿及其生产工艺
4吨挖掘机斗齿所含有的多元合金铸钢成分(重量％)为：C0.29、Mn1.45、Si1.52、Cr1.40、Mo0.31、Ti0.07，余量为Fe。由多元合金铸钢构成的挖掘机斗齿生产工艺是：其浇注温度1600℃，砂模铸造，铸完缓冷到室温，接着进行退火，退火加热速度在200℃以下60C℃/h，200℃以上100℃/h在退火温度880℃保温3小时，炉冷到700℃保温4小时，接着炉冷到400℃由炉中取出空冷。机加工后进行淬火，淬火加热速度同退火工艺，淬火温度870℃保温4小时，斗齿由炉中取出冷待1分钟后在水玻璃水溶液(比重1∶15)中淬火，待工件冷到300C左右取出空冷到室温，淬火完毕。然后立即进行回火，以60℃/h加热到240℃回火保温3小时，取出空冷到室温，斗齿的硬度为HRC52。
实施例2
一种3吨挖掘机斗齿及其生产工艺
一种3吨挖掘机斗齿所含有的多元合金铸钢成分(％)为：C0.27、Mn1.25、Si1.21、Cr1.10、Mo0.25、Ti0.05、余为Fe。由多元合金铸钢构成的挖掘机斗齿生产工艺是：多元合金铸钢浇注温度1600℃、砂模铸造缓冷到室温，接着进行退火，加热速度在200℃以下60-80℃/h，200℃以上100-120℃/h，加热到退火，加热温度880℃保温3小时炉冷到700℃保温3小时，接着炉冷到400℃由炉中除去空冷。机加工后淬火，淬火加热速度同退火时加热速度。淬火温度870℃保温3小时水玻璃水溶液(比重1∶15)淬火，待工件冷到300℃取出空冷到室温，淬火完毕，然后立即进行回火，以60℃/h加热到240℃保温3小时取出空冷到室温。斗齿的硬度HRC51。
实施例3
一种5吨挖掘机斗齿及其生产工艺
一种5吨挖掘机斗齿所含有的多元合金铸钢成分(％)为：C0.30、Mn1.65、Si1.58、Cr1.65、Mo0.35、Ti0.11、余为Fe。由多元合金铸钢构成的挖掘机斗齿生产工艺是：多元合金铸钢浇注温度1610℃，砂模铸造，缓冷到室温，接着进行退火，加热速度在200℃以下50-60℃/h，200℃以上90-100℃/h加热到880℃保温4小时炉冷到700℃保温5小时接着炉冷到400℃由炉中取出空冷。机加工后淬火，淬火加热速度同退火时加热速度。淬火温度880℃保温4小时由炉中取去冷待1分钟然后玻璃水溶液(比重1∶15)淬火，待工件冷到300℃取出空冷到室温，淬火完毕，然后立即进行回火，以50℃/h加热到240℃保温4小时取出空冷到室温。斗齿的硬度HRC53。