CN103205638B - 一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法，耐磨铸钢斗齿材料成分按重量百分比为：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量为Fe。本发明通过选择合理铸造、热处理工艺而制备成一种挖掘机斗齿，其优点在于在砂石工况不同负荷冲击下提高了耐磨性，其性能达到抗拉强度Rm≥1650MPa，硬度HRC54～56，夏比冲击Akv≥17J。

Description

一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐磨钢技术领域，具体涉及一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法。

背景技术

挖掘机在作业时，其斗齿受到强烈的磨损和不同负荷的冲击，要求既耐磨耐冲击又应对冷脆不敏感。

高锰钢斗齿在重负荷冲击下具有良好的耐磨性。然而，斗齿面对的工况很复杂，还包括中低负荷冲击，高锰钢斗齿不能显示其加工硬化的优越性。

高硅耐磨铸钢斗齿冲击韧性偏低，作业过程中容易发生断裂。日本开发的不含Ni含少量Cr、Mo的高硅耐磨铸钢经热处理后具有高强度、高韧性、高耐磨和抗回火软化性特点，但热处理工艺复杂，生产效率低。

高Cr、V合金耐磨铸铁的冲击韧性偏低（≤11.8J）。公开号为CN1621554A的中国发明专利公开了一种多元合金铸钢斗齿及其生产工艺，其抗拉强度达到1450～1650MPa、硬度HRC48～55；文献1（程巨强.高强度铸钢斗齿材料的研制与应用；工程机械；2007，38(7):57-59）研究了一种高强度铸钢斗齿材料，热处理后抗拉强度≥1650MPa、硬度HRC46～52、冲击韧性≥20J。这两种钢采用低C含量和加入弱碳化物形成元素Mn、非碳化物形成元素Si，仅在中低负荷冲击下具有良好的耐磨性，而重负荷冲击下的耐磨性能有待于提高。

公开号为CN102140612A的中国发明专利公开了一种多元合金铸钢斗齿及其生产工艺，其抗拉强度≥1700MPa、硬度HRC52～55、夏比冲击Akv≥15J。该钢加入了重量百分比为0.15～0.25%的稀土，成本相对较高。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法，在抗拉强度、硬度、冲击韧性和成本等综合方面具有优势。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种耐磨铸钢斗齿，以重量百分比计，该耐磨铸钢斗齿的材料由如下成分组成：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量为Fe；

所述的耐磨铸钢斗齿按照如下工序制备：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1660～1700℃时出炉；

2）在预热温度为450～500℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在10～15分钟；

3）当铸钢斗齿降温至1250～1280℃时保温1～2小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4）当铸钢斗齿降温至950～970℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，200～220℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。

所述的耐磨铸钢斗齿的材料的优选重量百分比为：C：0.9%，Ti：0.25%，Al：0.12%，Mo：2%，W：3%，P：0.02%，S：0.008%，余量为Fe。

一种耐磨铸钢斗齿的制备方法，包括以下制备工序：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1660～1700℃时出炉；

2）在预热温度为450～500℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在10～15分钟；

3）当铸钢斗齿降温至1250～1280℃时保温1～2小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4）当铸钢斗齿降温至950～970℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，200～220℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。

本发明通过加入高含量的C元素和强碳化物形成元素Ti、Mo与W，热处理时形成碳化物弥散析出，提高该钢的硬度和淬透性；通过加入Ti、Al元素，细化晶粒，提高该钢的强度和冲击韧性；通过保温铸造消除铸造缺陷，通过蜡模壳预热提高斗齿成型性能和外观质量。

本发明的有益效果是在不同负荷冲击下提高了耐磨性，斗齿制备方法简便，生产成本低，具有较高的性价比，其性能达到抗拉强度Rm≥1650MPa，硬度HRC54～56，夏比冲击Akv≥17J。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

具体实施方式

以下给出发明人提供的具体实施例，需要说明的是本发明的技术方案不限于以下具体实施例，凡在本发明技术方案上进行的同等变换均落入本发明权利要求保护的范围内。

实施例1

一种耐磨铸钢斗齿，以重量百分比计，由如下成分组成：

C：0.9%，Ti：0.25%，Al：0.12%，Mo：2%，W：3%，P：0.02%，S：0.008%，余量为Fe；所述的耐磨铸钢斗齿的制备方法按照以下工序进行：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.9%，Ti：0.25%，Al：0.12%，Mo：2%，W：3%，P：0.02%，S：0.008%，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1660℃时出炉；

2）在预热温度为450℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在10分钟；

3）当铸钢斗齿降温至1250℃时保温2小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4）当铸钢斗齿降温至950℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，200℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。

实施例2

一种耐磨铸钢斗齿，以重量百分比计，由如下成分组成：

C：1.1%，Ti：0.22%，Al：0.1%，Mo：2.6%，W：4%，P：0.012%，S：0.009%，余量为Fe；所述的耐磨铸钢斗齿的制备方法按照以下工序进行：

1）以重量百分比计，将成分为：C：1.1%，Ti：0.22%，Al：0.1%，Mo：2.6%，W：4%，P：0.012%，S：0.009%，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1680℃时出炉；

2）在预热温度为480℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在13分钟；

3）当铸钢斗齿降温至1260℃时保温1.5小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4）当铸钢斗齿降温至960℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，210℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。

实施例3

一种耐磨铸钢斗齿，以重量百分比计，由如下成分组成：

C：1.2%，Ti：0.2%，Al：0.08%，Mo：3%，W：5%，P：0.011%，S：0.02%，余量为Fe；所述的耐磨铸钢斗齿的制备方法按照以下工序进行：

1）以重量百分比计，将成分为：C：1.2%，Ti：0.2%，Al：0.08%，Mo：3%，W：5%，P：0.011%，S：0.02%，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1700℃时出炉；

2）在预热温度为500℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在15分钟；

3）当铸钢斗齿降温至1280℃时保温1小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4）当铸钢斗齿降温至970℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，220℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。

表1为上述实施例制备的耐磨铸钢斗齿的抗拉强度Rm、25℃室温夏比冲击韧度Akv、硬度以及与进口20CrNi2Mo钢斗齿寿命对比的性能测试结果。从表中可以看出，本发明技术方案制备的耐磨铸钢斗齿具有优良的性能，相同工况下的使用寿命比进口20CrNi2Mo钢斗齿提高2倍以上。

表1耐磨铸钢斗齿性能测试结果

表2为上述实施例制备方法制备的耐磨铸钢斗齿与上述实施例制备方法中不添加Al、W元素（Al、W以余量Fe代替）制备的耐磨铸钢斗齿的Rm、25℃室温夏比冲击韧度Akv、硬度以及相同工况下斗齿寿命的对比性能测试结果。由表2可见，添加Al、W元素后，铸钢斗齿的寿命提高3倍以上。

表2添加Al、W元素前后斗齿性能测试结果

Claims (3)

1.一种耐磨铸钢斗齿，其特征在于，以重量百分比计，该耐磨铸钢斗齿的材料由如下成分组成：C：0.9～1.2％，Ti：0.2～0.25％，Al：0.08～0.12％，Mo：2～3％，W：3～5％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，余量为Fe；

所述的耐磨铸钢斗齿按照如下工序制备：

1)以重量百分比计，将成分为：C：0.9～1.2％，Ti：0.2～0.25％，Al：0.08～0.12％，Mo：2～3％，W：3～5％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1660～1700℃时出炉；

2)在预热温度为450～500℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在10～15分钟；

3)当铸钢斗齿降温至1250～1280℃时保温1～2小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4)当铸钢斗齿降温至950～970℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，200～220℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。

2.如权利要求1所述的耐磨铸钢斗齿，其特征在于，所述的耐磨铸钢斗齿的材料的重量百分比为：C：0.9％，Ti：0.25％，Al：0.12％，Mo：2％，W：3％，P：0.02％，S：0.008％，余量为Fe。

3.一种耐磨铸钢斗齿的制备方法，其特征在于，包括以下制备工序：

1)以重量百分比计，将成分为：C：0.9～1.2％，Ti：0.2～0.25％，Al：0.08～0.12％，Mo：2～3％，W：3～5％，P：≤0.02％，S：≤0.02％，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1660～1700℃时出炉；

2)在预热温度为450～500℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在10～15分钟；

3)当铸钢斗齿降温至1250～1280℃时保温1～2小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4)当铸钢斗齿降温至950～970℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，200～220℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。