CN103014519B - 挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件，其各化学组分的重量百分比为：C 0.28-0.32%、Si 0.8-1.2%、Mn 1.4-1.8%、Cr 0.9-1.3%、Cu 0.4-0.6%、Ca 0.03-0.05%、Mg 0.06-0.08%、B 0.0015-0.003%、Ti 0.08-0.14%、Nb 0.02-0.04%、Y 0.02-0.03%、Nd 0.015-0.025%、P≤0.03%、S≤0.03%，余量为铁和杂质。本发明添加了Ca、Mg以及稀土元素Y、Nd，净化了钢液，细化了晶粒，改善杂物的形态和分布，可实现合金钢综合强化，从而提高斗齿的耐磨性和使用寿命，本发明采用了合理的热处理工艺，合适的退火处理和淬火回火，使合金钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。

Description

挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件及其加工工艺

技术领域

本发明涉及一种挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件及其加工工艺，属于合金钢制造工艺技术领域。

背景技术

挖掘机斗齿是在采掘作业中大量消耗的易损件，工作条件恶劣，失效方式多数为磨损,少数发生断裂。斗齿一般装在挖掘机铲斗的前端, 系悬臂梁构件, 直接与矿石、砂土、岩石等物料接触。在接触物料时, 既承受冲击作用, 又承受弯矩作用。服役过程中, 斗齿尖部受到较大的冲击滑动磨粒磨损, 尖部表面常出现各式犁沟、变形, 造成表面磨损或脱落。国内斗齿材料最常用的为高锰钢,它存在着使用寿命低,抗断裂能力差的问题。在我国,每年斗齿消耗量很大。如何提高斗齿的使用寿命,研制出加工工艺简便、使用可靠、价廉物美的新型斗齿高韧耐磨材料,仍是当前需要进一步解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供一种挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件及其加工工艺，提高斗齿的韧性、耐磨性以及抗冲击性，从而延长斗齿的使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

    一种挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件，其各化学组分的重量百分比为：C 0.28-0.32%、Si 0.8-1.2%、Mn 1.4-1.8%、Cr 0.9-1.3%、Cu 0.4-0.6%、Ca 0.03-0.05%、Mg 0.06-0.08%、B 0.0015-0.003%、Ti 0.08-0.14%、Nb 0.02-0.04%、Y 0.02-0.03%、Nd 0.015-0.025%、P≤0.03%、S≤0.03%，余量为铁和杂质。

    挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件的加工工艺，包括以下步骤：

    （1）熔炼与浇铸

按上述配比将炼钢原料加入中频感应电炉内进行熔炼，出炉温度为1640-1650℃，然后采用真空实型铸造、树脂砂模铸造，浇注温度为1580-1620℃，浇完后保温30-40min，铸件缓冷到室温脱模；

    （2）退火处理

先以60-80℃/小时将铸件加热至700-720℃，保温1-2小时，再以100-120℃/小时加热至1050-1150℃，保温4-5小时，最后以40-50℃/小时冷却至860-880℃，出炉空冷；

    （3）锻轧

开轧温度控制在940-970℃，终轧温度控制在850-880℃，每道次压下率控制在30-35％；

    （4）淬火回火

将铸件以100-120℃/小时加热至880-950℃，保温2-4小时，出炉水淬，铸件冷至320-350℃取出空冷至室温，然后立即装炉回火，以40-60℃加热至240-260℃，保温3-4小时，出炉空冷；

   （5）喷丸、抛光处理

    淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行抛光处理，可消除合金钢表面缺陷而提高其寿命。

本发明的有益效果：

本发明添加了Ca、Mg以及稀土元素Y、Nd，净化了钢液，细化了晶粒，改善杂物的形态和分布，可实现合金钢综合强化，从而提高斗齿的耐磨性和使用寿命，本发明采用了合理的热处理工艺，合适的退火处理和淬火回火，使合金钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。本发明合金钢与现有的高锰钢相比，具有更高的耐磨性、强韧性以及抗冲击性。使用本发明合金钢，可以保证挖掘机能正常进行工作，防治早期脆断，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    

    一种挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件，其各化学组分的重量百分比为：C 0.28-0.32%、Si 0.8-1.2%、Mn 1.4-1.8%、Cr 0.9-1.3%、Cu 0.4-0.6%、Ca 0.03-0.05%、Mg 0.06-0.08%、B 0.0015-0.003%、Ti 0.08-0.14%、Nb 0.02-0.04%、Y 0.02-0.03%、Nd 0.015-0.025%、P≤0.03%、S≤0.03%，余量为铁和杂质。

    挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件的加工工艺，包括以下步骤：

    （1）熔炼与浇铸

按上述配比将炼钢原料加入中频感应电炉内进行熔炼，出炉温度为1640-1650℃，然后采用真空实型铸造、树脂砂模铸造，浇注温度为1580-1620℃，浇完后保温30-40min，铸件缓冷到室温脱模；

    （2）退火处理

先以60-80℃/小时将铸件加热至700-720℃，保温1-2小时，再以100-120℃/小时加热至1050-1150℃，保温4-5小时，最后以40-50℃/小时冷却至860-880℃，出炉空冷；

    （3）锻轧

开轧温度控制在940-970℃，终轧温度控制在850-880℃，每道次压下率控制在30-35％；

    （4）淬火回火

将铸件以100-120℃/小时加热至880-950℃，保温2-4小时，出炉水淬，铸件冷至320-350℃取出空冷至室温，然后立即装炉回火，以40-60℃加热至240-260℃，保温3-4小时，出炉空冷；

   （5）喷丸、抛光处理

淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行抛光处理，可消除合金钢表面缺陷而提高其寿命。

经检验，产物化学成分为：C 0.29%、Si 1.12%、Mn 1.57%、Cr 1.21%、Mo 0.54%、Ca 0.042%、Mg 0.076%、B 0.0024%、Ti 0.12%、Nb 0.033%、Y 0.025%、Nd 0.022%、P 0.014%、S 0.011%，余量为铁和杂质。力学性能为：抗拉强度1696MPa，屈服强度1180MPa，伸长率15%，断面收缩率52%，冲击韧性23J/cm²。

Claims (1)

1.一种挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件，其特征在于，其各化学组分的重量百分比为：C 0.28-0.32%、Si 0.8-1.2%、Mn 1.4-1.8%、Cr 0.9-1.3%、Cu 0.4-0.6%、Ca 0.03-0.05%、Mg 0.06-0.08%、B 0.0015-0.003%、Ti 0.08-0.14%、Nb 0.02-0.04%、Y 0.02-0.03%、Nd 0.015-0.025%、P≤0.03%、S≤0.03%，余量为铁和杂质；

 所述的挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件的加工工艺，包括以下步骤：

（1）熔炼与浇铸 按上述配比将炼钢原料加入中频感应电炉内进行熔炼，出炉温度为1640-1650℃，然后采用真空实型铸造、树脂砂模铸造，浇注温度为1580-1620℃，浇完后保温30-40min，铸件缓冷到室温脱模；

（2）退火处理 先以60-80℃/小时将铸件加热至700-720℃，保温1-2小时，再以100-120℃/小时加热至1050-1150℃，保温4-5小时，最后以40-50℃/小时冷却至860-880℃，出炉空冷；

（3）锻轧 开轧温度控制在940-970℃，终轧温度控制在850-880℃，每道次压下率控制在30-35％；

（4）淬火回火 将铸件以100-120℃/小时加热至880-950℃，保温2-4小时，出炉水淬，铸件冷至320-350℃取出空冷至室温，然后立即装炉回火，以40-60℃加热至240-260℃，保温3-4小时，出炉空冷；

 （5）喷丸、抛光处理 淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行抛光处理，可消除合金钢表面缺陷而提高其寿命。