CN102400050A

CN102400050A - 斗齿及其制备方法

Info

Publication number: CN102400050A
Application number: CN2011103695827A
Authority: CN
Inventors: 钱嘉镕新
Original assignee: NINGBO JIADA PRECISION CASTING CO Ltd
Current assignee: Jining high tech Keda Technology Project Service Co.,Ltd.
Priority date: 2011-11-13
Filing date: 2011-11-13
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2031-11-13
Also published as: CN102400050B

Abstract

本发明公开一种斗齿及其制备方法，它解决了现有的斗齿耐磨性能、冲击性能不好的问题。本发明斗齿的组成成分及其质量百分比为：C：0.26％-0.29％，Mn：0.90％-1.20％，Si：1.10％-1.30％，Cr：1.30％-1.50％，B：0.001％-0.005％，Al：0.02％-0.06％，余量为Fe。本发明还提供一种制备上述斗齿的制备方法，包括铸造工序和热处理工序。采用本发明斗齿，其机械性能得到很大提高，其冲击性能、硬度以及抗拉强度均满足挖掘机的特殊工作环境需求。

Description

斗齿及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种斗齿及其制备方法，尤其涉及一种挖掘机用斗齿及其制备方法。

背景技术

挖掘机斗齿是挖掘机上的重要部件，类似于人的牙齿，也是易损件。挖掘机斗齿直接与矿石作为作业对象，受到强烈的磨料磨损，受力复杂且周期变化，同时挖掘机斗齿在与矿石作业时还伴随着高应力，其使用条件十分恶劣，因此对斗齿的耐磨性要求较高，同时还要求具有较好的综合机械性能。

现有的斗齿用耐磨钢，例如Robert Hadfield发明的Hadfield钢，其化学成分大致为C：0.9％-0.15％，Mn：10％-15％，S＜0.05％，P＜0.10％，余量为Fe。其耐磨性和韧性较好，但是在挖掘机工作过程中，由于伴随着高应力，此时Hadfield钢由于其加工硬化峰值在亚表层，亚表层组织在高应力作用下易发生裂纹引起磨损，造成斗齿表面大块脱落，甚至易发生脆断，不符合挖掘机斗齿的工作需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机械性能好、能满足挖掘机特殊工作环境需求的斗齿。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种斗齿，其特所述斗齿的组成成分及质量百分比为：C：0.26％-0.29％，Mn：0.90％-1.20％，Si：1.10％-1.30％，Cr：1.30％-1.50％，B：0.001％-0.005％，Al：0.02％-0.06％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

进一步地，所述杂质中，S元素的质量百分比小于等于0.025％，P元素的质量百分比小于等于0.025％。

进一步地，所述斗齿的组成成分及质量百分比为：C：0.27％，Mn：1.0％，Si：1.20％，Cr：1.40％，B：0.003％，Al：0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

本发明还提供一种上述斗齿的制备方法，包括铸造工序和热处理工序，所述热处理工序中，淬火温度为900℃，淬火后保温时间为2至4小时，回火温度为220℃至250℃，回火后保温时间为2至4小时。

进一步地，所述热处理工序中，回火温度为230℃。

本发明通过配置特定组分和质量百分比的原料，并通过特殊的热处理工艺得到本发明斗齿。其机械性能好、具有高硬度、高抗拉强度和高韧性，满足挖掘机特殊的工作环境需求。

具体实施方式

实施例一

本实施例中斗齿的组成成分和质量百分比为：C：0.26％，Mn：0.90％，Si：1.10％，Cr：1.30％，B：0.001％，Al：0.02％，余量为Fe。同时，由于S、P元素对斗齿机械性能的不良影响，须保证S元素的质量百分比小于等于0.025％，P元素的质量百分比小于等于0.025％。

C元素作为合金钢的基本元素，其与Fe、Mn形成碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，具有重要的固溶强化作用。

Mn元素虽然在合金钢中是促进奥氏体形成元素，因此通常Mn元素含量都较高，在10％以上。然而，在保证奥氏体组织前提下，随着Mn元素含量的降低，虽然奥氏体稳定性下降，但是加工硬度能力显著增强，耐磨性在高冲力作用下显著提高，本实施中将Mn含量降低到0.90％，既保证了奥氏体组织，又能大幅提高斗齿的耐磨性。

在合金钢中加入Cr元素能改变钢中碳化物弥散分布形态，获得以Cr₂₃C₆为主的粒状碳化物，使其弥散分布于奥氏基体上。本实施例中加入1.30％的Cr元素能有效提高斗齿耐磨性能2倍以上。

B元素作为高熔点合金元素，加入到合金钢中能净化钢的晶界，起到细化晶粒的作用，加入0.001％的B元素能提高耐磨性能15％-20％。

Al元素主要用于在合金熔炼过程中的脱氧和除气作用，能净化钢液。

Si元素溶解于铁素体中，能强烈抑制和缓解过冷奥氏体的碳化物分解，提高奥氏体稳定性，其含量与Mn元素含量配合，能有效改善斗齿的韧性，提高斗齿的强度、屈服比和硬度。

确定斗齿的组成元素和质量百分比后，其制备工艺对最终形成的斗齿的机械性能也有较大影响。斗齿的制备工艺包括铸造工序和热处理工序，其中铸造工序采用常规铸造工艺即可，对斗齿最终机械性能影响最大的为热处理工序。热处理工序包括淬火升温、保温后回火、回火后空冷的步骤。本实施例为探讨最佳回火温度，对本实施例中斗齿在不同回火温度下热处理并测试其机械性能，得到实验结果如下表1：

表1

由上表可以看出，回火温度在200℃至250℃区间，抗拉强度、硬度随着温度的升高而降低，常温冲击韧性升高，抗拉强度、硬度在250℃达到最低值，常温冲击韧性最高值。这主要是因为在200℃至250℃之间回火，发生回火切变，切变产生大量过饱和的板条马氏体，显微结构为位错且大量位错交错排布，阻碍晶界滑移，产生相变强化韧性效果，提高斗齿的韧性。

而当回火温度大于250℃时，位错发生滑移和攀移，造成位错密度降低，同时晶界发生移动，亚晶粒合并造成斗齿各项机械性能下降。

同时，由于斗齿自身的机械性能要求，选定本实施例中，斗齿的热处理工艺条件为：升温至900℃后淬火并保温2-4小时后在220℃至250℃的回火温度下回火，回火后再次保温2-4小时。

由本实施例中得到的斗齿，其机械性能优良，完全满足挖掘机的工作环境需求。

实施例二

本实施例中斗齿的组成成分和质量百分比为：C：0.27％，Mn：1.0％，Si：1.20％，Cr：1.40％，B：0.003％，Al：0.03％，余量为Fe。同时，由于S、P元素对斗齿机械性能的不良影响，须保证S元素的质量百分比小于等于0.025％，P元素的质量百分比小于等于0.025％。

本实施例中斗齿经过铸造工序和热处理工序，其中热处理工序采用和实施例一一样的工艺条件，即升温至900℃后淬火并保温2-4小时后在220℃至250℃的回火温度下回火，回火后再次保温2-4小时。测试其机械性能如下表2：

表2

采用本实施例的配比后，利用实施例一的工艺条件制得的斗齿其机械性能仍然满足挖掘机工作环境需求。

实施例三

本实施例中斗齿的组成成分和质量百分比为：C：0.29％，Mn：1.20％，Si：1.30％，Cr：1.50％，B：0.005％，Al：0.06％，余量为Fe。同时，由于S、P元素对斗齿机械性能的不良影响，须保证S元素的质量百分比小于等于0.025％，P元素的质量百分比小于等于0.025％。

本实施例中斗齿经过铸造工序和热处理工序，其中热处理工序采用和实施例一一样的工艺条件，即升温至900℃后淬火并保温2-4小时后在220℃至250℃的回火温度下回火，回火后再次保温2-4小时。测试其机械性能如下表3：

表3

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种斗齿，其特征在于：所述斗齿的组成成分及质量百分比为：C：0.26％-0.29％，Mn：0.90％-1.20％，Si：1.10％-1.30％，Cr：1.30％-1.50％，B：0.001％-0.005％，Al：0.02％-0.06％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的斗齿，其特征在于：所述杂质中，S元素的质量百分比小于等于0.025％，P元素的质量百分比小于等于0.025％。

3.根据权利要求2所述的斗齿，其特征在于：所述斗齿的组成成分及质量百分比为：C：0.27％，Mn：1.0％，Si：1.20％，Cr：1.40％，B：0.003％，Al：0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

4.一种制备权利要求1至3任意一项所述斗齿的制备方法，包括铸造工序和热处理工序，其特征在于：所述热处理工序中，淬火温度为900℃，淬火后保温时间为2至4小时，回火温度为220℃至250℃，回火后保温时间为2至4小时。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述热处理工序中，回火温度为230℃。