一种铬钼镍合金钢铲齿及其制备工艺技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种铬钼镍合金钢铲齿
及其制备工艺。
背景技术
磨损是机械产品常见的失效形式，每年给社会带来巨大的经济损
失。铲齿是挖掘机上的主要的磨耗件之一，消耗量很大，且每年有相
当数量的铲齿需要进口。铲齿的实际工况条件非常恶劣，在接触物料
时不仅受到磨损作用，还要承受一定的冲击载荷。
传统铲齿材料为高锰钢(Mn13)，该钢的耐磨性是通过使用过程
中的高冲击力作用下产生的加工硬化获得的，材料本身的耐磨性不理
想，原材料和热处理成本比较高，熔炼工艺复杂；而且高锰钢的屈服
强度较低，在冲击、挤压条件下易发生弯曲变形，导致脆性开裂，有
时还会造成组合式铲齿拆卸困难。因此，研制出一种综合性能稳定、
耐磨性能强的铲齿，具有重要意义。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种铬钼镍合金钢铲
齿及其制备工艺，该铲齿机械性能好，具有高抗冲击力、耐磨性和高
韧性，使用寿命长，且成本低廉，制造工艺简单，适合大批量生产。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种铬钼镍合金钢铲齿，其含有的化学元素成分及其质量百分比
如下：C：0.3～0.5％、Mn：0.53～1.19％、Cr：1.9～2.82％、Si：0.52～
0.78％、Mo：0.25～0.43％、Ni：0.63～1.26％、B：0.03～0.05％、Cu：
0.03～0.06％、Ti：0.18～0.27％、Re：0.04～0.06％、S：≤0.04％、P：
≤0.04％；余量为Fe。
优选的，所述铬钼镍合金钢铲齿含有的化学元素成分及其质量百
分比如下：C：0.4～0.5％、Mn：0.6～1.19％、Cr：1.9～2.7％、Si：
0.6～0.78％、Mo：0.3～0.43％、Ni：0.7～1.26％、B：0.03～0.04％、
Cu：0.03～0.05％、Ti：0.18～0.25％、Re：0.04～0.05％、S：≤0.04％、
P：≤0.04％；余量为Fe。
优选的，所述铬钼镍合金钢铲齿含有的化学元素成分及其质量百
分比如下：C：0.4％、Mn：0.83％、Cr：2.31％、Si：0.62％、Mo：0.36％、
Ni：0.98％、B：0.04％、Cu：0.05％、Ti：0.22％、Re：0.04％、S：
0.03％、P：0.03％；余量为Fe。
优选的，所述铬钼镍合金钢铲齿含有的化学元素成分及其质量百
分比如下：C：0.45％、Mn：0.92％、Cr：2.1％、Si：0.71％、Mo：0.4％、
Ni：1.12％、B：0.03％、Cu：0.05％、Ti：0.2％、Re：0.05％、S：0.02％、
P：0.04％；余量为Fe。
一种铬钼镍合金钢铲齿的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Mo、Ni、B、
Cu、Ti、Re、S、P和Fe，然后加入中频感应电炉熔炼，至1500℃-1650℃
出炉；
S2、将钢液浇入放置有铲齿模具、钒板和碳源的砂型内，待钢液
冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，获得铲斗斗前臂牙床为合金钢基
体，铲齿齿尖部分为低合金高强度结构钢与钒板的复合体，采用消失
模真空吸铸工艺，将上述钢液浇入上述放置有铲齿模具、钒板和外部
碳源的砂型内，浇注温度控制在1500-1560℃，浇注时间为15-50秒为
宜，一分钟后，在冒口补浇，室温冷却；
S3、将浇注完得到的铲齿复合体放入具有保护气氛的保温炉内保
温，最后随炉冷却至室温，从而在铲齿齿前端工作部位的表面形成梯
度复合涂层，而铲齿基体仍为合金钢基体，并清理打磨；
S4、将衬铲齿整体正火、回火后，出炉空冷，其中正火温度为860～
960℃，回火温度为600～650℃；
S5、采用感应发生器对铲齿齿尖进行感应淬火，淬火温度为850～
920℃，保温10～15s后，进行水冷；
S6、将铲齿回火，回火温度为200～250℃，保温4～6h后，出炉
空冷，即完成铲齿的制备。
优选的，步骤S5所述淬火温度为880～900℃。
(三)有益效果
本发明提供的铬钼镍合金钢铲齿，各合金元素比例合理，特别是
关键合金元素铬、钼、镍的比例合理，保证了合金钢的抗冲击性及耐
磨性；并通过合理的熔炼、造型、浇铸等加工工艺，让铬钼镍合金钢
铲齿具有良好的机械性能，保持了很高的力学性能，通过改进生产工
艺和热处理，与现有技术中的铲齿相比，具有高强度、高耐磨、韧性
好、寿命长特点的同时，大幅降低了生产成本，可以批量生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结
合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描
述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实
施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造
性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例铬钼镍合金钢铲齿，该铲齿中各化学组分的重量百分比
为：C：0.3％、Mn：0.53％、Cr：1.9％、Si：0.52％、Mo：0.25％、
Ni：0.63％、B：0.03％、Cu：0.03％、Ti：0.18％、Re：0.04％、S：
0.04％、P：0.04％；余量为Fe。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，制备方法包括以
下步骤：
S1、按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Mo、Ni、B、
Cu、Ti、Re、S、P和Fe，然后加入中频感应电炉熔炼，至1500℃-1650℃
出炉；
S2、将钢液浇入放置有铲齿模具、钒板和碳源的砂型内，待钢液
冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，获得铲斗斗前臂牙床为合金钢基
体，铲齿齿尖部分为低合金高强度结构钢与钒板的复合体，采用消失
模真空吸铸工艺，将上述钢液浇入上述放置有铲齿模具、钒板和外部
碳源的砂型内，浇注温度控制在1500-1560℃，浇注时间为15-50秒为
宜，一分钟后，在冒口补浇，室温冷却；
S3、将浇注完得到的铲齿复合体放入具有保护气氛的保温炉内保
温，最后随炉冷却至室温，从而在铲齿齿前端工作部位的表面形成梯
度复合涂层，而铲齿基体仍为合金钢基体，并清理打磨；
S4、将衬铲齿整体正火、回火后，出炉空冷，其中正火温度为860～
960℃，回火温度为600～650℃；
S5、采用感应发生器对铲齿齿尖进行感应淬火，淬火温度为850～
920℃，保温10～15s后，进行水冷；
S6、将铲齿回火，回火温度为200～250℃，保温4～6h后，出炉
空冷，即完成铲齿的制备。
实施例2：
本实施例铬钼镍合金钢铲齿，该铲齿中各化学组分的重量百分比
为：C：0.45％、Mn：0.92％、Cr：2.1％、Si：0.71％、Mo：0.4％、
Ni：1.12％、B：0.03％、Cu：0.05％、Ti：0.2％、Re：0.05％、S：
0.02％、P：0.04％；余量为Fe。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，制备方法同实施
例1。
实施例3：
本实施例铬钼镍合金钢铲齿，该铲齿中各化学组分的重量百分比
为：C：0.4％、Mn：0.83％、Cr：2.31％、Si：0.62％、Mo：0.36％、
Ni：0.98％、B：0.04％、Cu：0.05％、Ti：0.22％、Re：0.04％、S：
0.03％、P：0.03％；余量为Fe。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，制备方法同实施
例1。
实施例4：
本实施例铬钼镍合金钢铲齿，该铲齿中各化学组分的重量百分比
为：C：0.5％、Mn：1.19％、Cr：2.82％、Si：0.78％、Mo：0.43％、
Ni：1.26％、B：0.05％、Cu：0.06％、Ti：0.27％、Re：0.06％、S：
0.04％、P：0.04％；余量为Fe。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，制备方法同实施
例1。
实施例5：
本实施例铬钼镍合金钢铲齿，该铲齿中各化学组分的重量百分比
为：C：0.4％、Mn：0.6％、Cr：1.9％、Si：0.6％、Mo：0.3％、Ni：
0.7％、B：0.03％、Cu：0.03％、Ti：0.18％、Re：0.04％、S：0.03％、
P：0.04％；余量为Fe。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，制备方法同实施
例1。
实施例6：
本实施例铬钼镍合金钢铲齿，该铲齿中各化学组分的重量百分比
为：C：0.5％、Mn：1.19％、Cr：2.7％、Si：0.78％、Mo：0.43％、
Ni：1.26％、B：0.04％、Cu：0.05％、Ti：0.25％、Re：0.05％、S：
0.04％、P：0.02％；余量为Fe。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，制备方法同实施
例1。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅
仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定
要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺
序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性
的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅
包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括
为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的
情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要
素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员
应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，
或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不
使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。