CN102337466A

CN102337466A - 一种高强度耐磨铲刀刃及其生产方法

Info

Publication number: CN102337466A
Application number: CN2010102281637A
Authority: CN
Inventors: 李劲东
Original assignee: XIAMEN JINHUA MACHINERY CO Ltd
Current assignee: XIAMEN JINHUA MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2030-07-16
Also published as: CN102337466B

Abstract

本发明一种高强度耐磨铲刀刃及其生产方法，涉及低碳合金钢制品及其生产方法。该铲刀刃用低碳合金钢轧制而成的晶粒度7-8级的板材制成，该低碳合金中所含化学成分的质量百分比为：C，0.25-0.30；Si，0.20-0.40；Mn，1.0-1.30；Cr，0.30-0.60；Ti，0.030-0.050；B，0.0015-0.0040；Alt，0.030-0.060；P≤0.02；S≤0.015；其余为Fe；该铲刀刃的抗拉强度Rm＝1600-1800Mpa，硬度HB＝480-520，延伸率A＝8.5-11％，常温冲击韧度Akv＝34-55J/c m²，低温-40℃冲击韧度Akv＞28J/cm²，晶粒度7-8级。

Description

一种高强度耐磨铲刀刃及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种生产低碳合金钢制品及其生产方法。

背景技术

铲刀刃是铲、挖工程机械中工作机构(如铲斗，挖斗)的关键零部件。是工作机构前锋一个带刃口的狭长板状零件。作业时，靠它切削物料(如砂、石、土、矿渣等)。由于它的工作条件十分恶劣，要求它要有良好的耐磨、耐冲击性能。同时，它又必须同斗体牢固地焊成一体，要求它有可焊性在所必然。传统的加工完全可以根据机械的具体要求，做成各种规格、大小和形状的铲刀刃；材料的性能，才是决定铲刀刃品质的关键。众所周知，提高耐磨性、耐冲击性能，离不开提高钢材的碳当量，以便借助热处理来实现。而提高可焊性，则要求钢材的碳当量不能太高。这对矛盾长期困扰着铲刀刃技术的发展。解决问题的关键是找到矛盾的最佳平衡点和寻找资源丰富而价廉的合金元素来替代资源缺乏而价格昂贵的合金元素。

上世纪九十年代我国把推土机、装载机铲刀刃的高强耐磨化列入国家重大引进消化、技术攻关的项目之一。推动我国高强耐磨钢的研发，取得了显著的成果。各种各样的国产耐磨钢如雨后春笋涌现出来。厦工协华机械有限公司首先把耐磨钢的研发成果转化，生产出硬度等级达到HBS400的HQ130钢新型整体式耐磨铲刀刃。2003年后，厦门劲华机械有限公司与厦工协华机械有限公司联手，同武钢合作开发出硬度等级达到HBS450的22SiMn2钢高强度耐磨铲刀刃，广泛应用于国产装载机铲斗，挖掘机挖斗上。与此同时，武钢、鞍钢、舞钢等生产出NM0921、ACR950、NM360、NM400，22SiMn2等多种耐磨钢，为铲刀刃生产提供多种材料选择。但所有这些高强度耐磨钢的硬度都尚未达到HB500等级.

然而，国际上先进国家已经生产出硬度等级达到HB500的高强度耐磨钢，并广泛应用于装载机、挖掘机、平地机、推土机、混凝土搅拌机等工程机械上。如瑞典斯威堡(SWEBOR)的SB50钢、意大利威力提(VENETE)的LTB500钢、日本住友的SUMIHARD-K500钢等.

耐磨钢的使用寿命同硬度等级有很大关系。一般硬度达到HB400，其使用寿命比普通钢高2.5倍，硬度达到HB500，其使用寿命比普通钢高4倍。

随着我国现代化进程的推进，比装载机技术含量更高、使用性能更好的挖掘机行业异军突起。要求配置硬度等级更高、耐冲击性能更好的铲刀刃。在首先占领市场的外资品牌挖掘机上，一般采用进口的铲刀刃(或称挖刃)，成本明显偏高。一些国产品牌的挖掘机，原先也是配用进口铲刀刃。由于要提前订货，供货期长，常常供不及时，且成本高，只好配用国产的HB400-450硬度等级的挖刃，以保证生产进度。

随着市场竞争的加剧，无论国产品牌工程机械厂家和外资品牌的工程机械厂家从降低成本、提升品质、保证供应、追逐一流的角度，都迫切需要开发国产的HB500硬度等级的高强度耐磨铲刀刃。

发明内容

本发明旨在提供一种HB500硬度等级的高强度耐磨铲刀刃，及其生产方法。

本发明的技术方案是：一种高强度耐磨铲刀刃，它用低碳合金钢轧制而成的晶粒度7-8级的板材制成，该低碳合金中所含化学成分的质量百分比为：C，0.25-0.30；Si，0.20-0.40；Mn，1.0-1.30；Cr，0.30-0.60；Ti，0.030-0.050；B，0.0015-0.0040；Alt，0.030-0.060；P≤0.02；S≤0.015；其余为Fe；该铲刀刃的抗拉强度Rm＝1600-1800Mpa，硬度HB＝480-520，延伸率A＝8.5-11％，常温冲击韧度Akv＝34-55J/c m²，低温-40℃冲击韧度Akv＞28J/c m²，晶粒度7-8级。

生产上述高强度耐磨铲刀刃的方法，包含的步骤有：

A，将低碳合金钢轧制成晶粒度7-8级的板材，将该板材加工成型为铲刀刃毛坯；该低碳合金钢中所含化学成分的质量百分比为：C，0.25-0.30；Si，0.20-0.40；Mn，1.0-1.30；Cr，0.30-0.60；Ti，0.030-0.050；B，0.0015-0.0040；Alt，0.030-0.060；P≤0.02；S≤0.015；其余为Fe。

B，对铲刀刃毛坯淬火；该淬火过程中，先将铲刀刃毛坯送入加热炉中加热到890-910℃后，再对该铲刀刃毛坯进行保温处理，保温时间按该铲刀刃毛坯厚度以2-3分钟/毫米确定；然后以大于180℃/秒的冷却速度对该铲刀刃毛坯进行水冷却；

C，对铲刀刃回火；在该回火过程中，将经淬火处理的该铲刀刃毛坯送入加热炉中加热到170-210℃后，再对该铲刀刃毛坯进行保温处理，保温时间按该铲刀刃毛坯厚度以3-5分钟/毫米确定，然后在常温空气中让该铲刀刃毛坯进行冷却，得到硬度达到HB500等级、晶粒度7-8级的高强度耐磨铲刀刃。

本发明高强度耐磨铲刀刃，采用上述低碳合金钢轧制板(简称为JH500)作为铲刀刃的材料，在低硫、低磷，减少有害夹杂的前提下，含铬、钛、铝、硼，利于细化晶粒，提高韧性和淬透性。含适当的碳、硅、锰，保证适当的碳当量，利于提高强度和硬度。本发明的高强度耐磨铲刀刃，同国际上同等级的优秀耐磨钢的机械性能比较，如下表所示：

注：1E0921是美国卡特彼勒(CAT)的耐磨钢标准。

本发明的高强度耐磨铲刀刃达到国际上HB500硬度等级的先进水平，其低温冲击韧度更好，可以替代进口。而且，由于合金成分设计中Cr，Ti等贵重元素含量较少，节省资源，成本较低，更利于推广。本发明高强度耐磨铲刀刃生产方法中，要将上述的低碳合金钢轧制成晶粒度7-8级的板材，这样做可以保证最终的高强度耐磨铲刀刃产品的晶粒度7-8级，从而获得耐磨性比普通钢高4倍的技术效果。美国卡特彼勒(CAT)的耐磨钢标准1E0921标准要求晶粒度不低于5级，本发明的高强度耐磨铲刀刃耐磨性显然更高。在对铲刀刃毛坯淬火的过程中，先加热到890-910℃进行保温处理后(充分奥氏体化)，以大于180℃/秒的冷却速度对铲刀刃毛坯进行水冷却，可以使铲刀刃毛坯中形成高比例的马氏体；有利于增加硬度和强度；在对铲刀刃毛坯回火的过程中，采用170-210℃的低温加热保温处理，然后在常温空气中让铲刀刃进行冷却，在消除内应力、增加韧度的同时可以避免马氏体中碳的过分析出，保持铲刀刃的硬度和强度。该铲刀刃经回火处理后，适合校直和焊接等后续加工。

附图说明

图1为本发明高强度耐磨铲刀刃一个实施例的立体结构示意图。

具体实施方式

本发明高强度耐磨铲刀刃一个实施例的立体结构，如图1所示。本实施例采用一种低碳合金钢轧制板(简称为JH500)。JH500所用的低碳合金钢中所含化学成分的质量百分比为：C，0.25-0.30；Si，0.20-0.40；Mn，1.0-1.30；Cr，0.30-0.60；Ti，0.030-0.050；B，0.0015-0.0040；Alt，0.030-0.060；P≤0.02；S≤0.015；其余为Fe。JH500的晶粒度在7级到8级之间。

制作本实施例的过程中，先按照铲刀刃图纸尺寸要求，将JH500加工成型为铲刀刃毛坯。然后，对该铲刀刃毛坯进行淬火。最后，对经过淬火的该铲刀刃进行回火，得到图1所示硬度达到HB500等级的高强度耐磨铲刀刃1。

淬火过程中，先将铲刀刃毛坯送入加热炉中加热到890-910℃后，进行保温处理，该保温时间按该铲刀刃毛坯厚度以2-3分钟/毫米确定；然后，以大于180℃/秒的冷却速度对该铲刀刃毛坯进行水冷却。

回火过程中，先将经淬火处理的该铲刀刃毛坯送入加热炉中加热到170-210℃后，再对该铲刀刃毛坯进行保温处理，该保温时间按该铲刀刃毛坯厚度以3-5分钟/毫米确定，然后在常温空气中让该铲刀刃毛坯进行冷却，得到硬度达到HB500等级的高强度耐磨铲刀刃1。

按照本发明生产的高强度耐磨铲刀刃1，机械指标可达到：

抗拉强度Rm＝1600-1800MPa，硬度HB＝480-520，延伸率A＝8.5-11％，常温冲击韧度Akv＝34-55J/c m²，低温-40℃冲击韧度Akv＞28J/c m²，晶粒度7-8级。

以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。

Claims

1.一种高强度耐磨铲刀刃，其特征在于：它用低碳合金钢轧制而成的晶粒度7-8级的板材制成，该低碳合金中所含化学成分的质量百分比为：C，0.25-0.30；Si，0.20-0.40；Mn，1.0-1.30；Cr，0.30-0.60；Ti，0.030-0.050；B，0.0015-0.0040；Alt，0.030-0.060；P≤0.02；S≤0.015；其余为Fe；该铲刀刃的抗拉强度Rm＝1600-1800Mpa，硬度HB＝480-520，延伸率A＝8.5-11％，常温冲击韧度Akv＝34-55J/c m²，低温-40℃冲击韧度Akv＞28J/c m²，晶粒度7-8级。

2.生产权利要求1所述高强度耐磨铲刀刃的方法，包含的步骤有：

A，将低碳合金钢轧制成晶粒度7-8级的板材，将该板材加工成型为铲刀刃毛坯；该低碳合金钢中所含化学成分的质量百分比为：C，0.25-0.30；Si，0.20-0.40；Mn，1.0-1.30；Cr，0.30-0.60；Ti，0.030-0.050；B，0.0015-0.0040；Alt，0.030-0.060；P≤0.02；S≤0.015；其余为Fe；

C，对铲刀刃毛坯回火；在该回火过程中，将经淬火处理过的该铲刀刃毛坯送入加热炉中加热到170-210℃后，再对该铲刀刃毛坯进行保温处理，保温时间按该铲刀刃毛坯厚度以3-5分钟/毫米确定，然后在常温空气中让该铲刀刃毛坯进行冷却，得到硬度达到HB500等级、晶粒度7-8级的高强度耐磨铲刀刃。