CN103205639A - 一种装载机铲刀刃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装载机铲刀刃及其制备方法，其元素组成及相应的重量百分比分别为：C：0.35～0.40%，Ti：0.1～0.12%，Mn：1～1.3%，Mo：0.4～0.6%，W：0.5～0.7%，B：≤0.0035%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，余量为Fe。制备方法为：铁水脱硫，转炉顶底复合吹炼，真空脱气处理，浇铸板坯，板坯降温至1200～1250℃保温奥氏体化，取出后1100～1120℃初轧，每道次压下率12%，道次累计压下率60%，然后950～960℃精轧，每道次压下率10%，道次累计压下率80%，精轧完后直接油淬火，220℃回火，空冷至室温。本发明具有优良的强度、韧性、淬透性和耐磨性，满足铲刀刃使用要求。

Description

一种装载机铲刀刃及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐磨钢技术领域，具体涉及一种装载机铲刀刃及其制备方法。

背景技术

装载机铲刀刃作业时切削砂土、岩石等硬物料，发生强烈摩擦和撞击。因此，要求铲刀刃具有良好的强度、韧性和硬度匹配。

我国开发的NM360耐磨钢系列或卡特皮勒公司认可的IE0921系列，热处理后表面硬度可达HRC39～47，耐磨性能较好，但应用于铲挖碎石块等物料作业时，其表面硬度有待于进一步提高。日本小松公司开发的高硅强韧性耐磨钢SHSC-3，热处理后表面硬度可达HRC50以上，但由于添加了大量的硅元素，降低了塑性，钢板机械加工性能较差、效率低，抗冲击韧性也有所降低。

公开号为CN1844434A的中国发明专利公开了一种装载机铲刀刃及其生产方法，该钢具有强度高、抗冲击韧性高特点，其表面硬度为430～470HB，但应用于铲挖碎石块等物料作业时，存在着硬度低的不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种强度、韧性和硬度匹配性好的装载机铲刀刃及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种装载机铲刀刃，以重量百分比计，该装载机铲刀刃的材料由如下成分组成：C：0.35～0.40%，Ti：0.1～0.12%，Mn：1～1.3%，Mo：0.4～0.6%，W：0.5～0.7%，B：≤0.0035%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，余量为Fe；

所述的装载机铲刀刃按照如下工序制备：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.35～0.40%，Ti：0.1～0.12%，Mn：1～1.3%，Mo：0.4～0.6%，W：0.5～0.7%，B：≤0.0035%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，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，全流程保护浇铸板坯；

2）板坯降温至1200～1250℃时保温使其充分奥氏体化；

3）初轧，奥氏体化板坯取出后在1100～1120℃开轧，每道次压下率12%，道次累计压下率60%；

4）精轧，将初轧板坯在950～960℃开轧，每道次压下率10%，道次累计压下率80%；

5）精轧完后直接油淬火，220℃回火，空冷至室温，待用。

所述的装载机铲刀刃的材料的优选重量百分比为：C：0.35%，Ti：0.1%，Mn：1.3%，Mo：0.6%，W：0.5%，B：0.0032%，P：0.025%，S：0.01%，余量为Fe。

一种制备装载机铲刀刃的方法，包括以下工序：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.35～0.40%，Ti：0.1～0.12%，Mn：1～1.3%，Mo：0.4～0.6%，W：0.5～0.7%，B：≤0.0035%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，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，全流程保护浇铸板坯；

2）板坯降温至1200～1250℃时保温使其充分奥氏体化；

3）初轧，奥氏体化板坯取出后在1100～1120℃开轧，每道次压下率12%，道次累计压下率60%；

4）精轧，将初轧板坯在950～960℃开轧，每道次压下率10%，道次累计压下率80%；

5）精轧完后直接油淬火，220℃回火，空冷至室温，待用。

本发明Ti元素含量为0.1～0.12%。Ti与C、N、O具有很强的亲和力，是一种良好的脱氧去气剂和固定N、O剂，对含B钢的冶炼作用显著。同时，Ti是强烈碳化物形成元素，TiC有效钉扎奥氏体晶界，抑制热影响区晶粒长大，改善焊接低温韧性，提高钢的硬度。

本发明Mn元素含量为1～1.3%。Mn是奥氏体稳定元素，提高本钢的淬透性。与S结合形成MnS，使S的有害作用降至最小。代替Ni，降低该钢成本。然而，过量的Mn元素使该钢熔点降低、晶粒粗化，增加回火脆性敏感性。因此，Mn元素加入量选择在1～1.3%范围内较合适。

本发明Mo元素含量为0.4～0.6%。Mo是基体的固溶体硬化元素，改善该钢强度。然而，过量的Mo元素会使变形阻力增大和奥氏体不稳定，导致热加工性能和疲劳性能降低。因此，Mo元素加入量选择在0.4～0.6%范围内较合适。

本发明W元素含量为0.5～0.7%。W是强烈碳化物形成元素，提高该钢的硬度和改善其塑性与热加工性。奥氏体化过程中，WC弥散析出，提高该钢强度和硬度。然而，过量的W元素导致铁素体的产生。W元素加入量选择在0.5～0.7%范围内较合适。

本发明B元素含量≤0.0035%。钢中加入微量的B就可改善致密性和热轧性能，提高强度和抗冲击韧性。

P能够细化碳化物。然而，过量的P降低熔点，导致高温强度和热加工性能降低；时效处理不当时，析出的碳化物粗化，导致疲劳性能降低。S为有害元素，硫化物夹杂降低低温抗冲击韧性。因此，P、S作为限量元素，每种元素应控制在不大于0.025%。

本发明有益效果是：（1）与现有的国内外装载机铲刀刃钢相比，本发明具有优良的强度、韧性和硬度匹配，满足高耐磨、大冲击铲刀刃钢使用要求；（2）钢板热轧时机械加工性能良好，能保证加工效率。

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

生产15mm厚的装载机铲刀刃，以重量百分比计，其成分为：C：0.35%，Ti：0.1%，Mn：1.3%，Mo：0.6%，W：0.5%，B：0.0032%，P：0.025%，S：0.01%，余量为Fe；所述的装载机铲刀刃按照以下工序制备：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.35%，Ti：0.1%，Mn：1.3%，Mo：0.6%，W：0.5%，B：0.0032%，P：0.025%，S：0.01%，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，全流程保护浇铸板坯；

2）板坯降温至1200℃时保温使其充分奥氏体化；

3）初轧，奥氏体化板坯取出后在1100℃开轧，每道次压下率12%，道次累计压下率60%；

4）精轧，将初轧板坯在950℃开轧，每道次压下率10%，道次累计压下率80%；

5）精轧完后直接油淬火，220℃回火，空冷至室温，待用。

实施例2

生产25mm厚的装载机铲刀刃，其元素组成及相应的重量百分比分别为：C：0.37%，Ti：0.11%，Mn：1.1%，Mo：0.5%，W：0.6%，B：0.0030%，P：0.01%，S：0.025%，余量为Fe，所述的装载机铲刀刃按照以下工序制备：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.37%，Ti：0.11%，Mn：1.1%，Mo：0.5%，W：0.6%，B：0.0030%，P：0.01%，S：0.025%，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，全流程保护浇铸板坯；

（2）板坯降温至1230℃时保温使其充分奥氏体化；

（3）初轧，奥氏体化板坯取出后在1110℃开轧，每道次压下率12%，道次累计压下率60%；

（4）精轧，将初轧板坯在955℃开轧，每道次压下率10%，道次累计压下率80%；

（5）精轧完后直接油淬火，220℃回火，空冷至室温，待用。

实施例3

生产35mm厚装载机铲刀刃钢，其元素组成及相应的重量百分比分别为：C：0.4%，Ti：0.12%，Mn：1%，Mo：0.4%，W：0.7%，B：0.0035%，P：0.011%，S：0.009%，余量为Fe；所述的装载机铲刀刃按照以下工序制备：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.4%，Ti：0.12%，Mn：1%，Mo：0.4%，W：0.7%，B：0.0035%，P：0.011%，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，全流程保护浇铸板坯；

2）板坯降温至1250℃时保温充分奥氏体化；

3）初轧，奥氏体化板坯取出后在1120℃开轧，每道次压下率12%，道次累计压下率60%；

4）精轧，将初轧板坯在960℃开轧，每道次压下率10%，道次累计压下率80%；

5）精轧完后直接油淬火，220℃回火，空冷至室温，待用。

表1为上述实施例制备的装载机铲刀刃的强度Rm、25℃室温冲击韧性、硬度以及与日本小松公司开发的SHSC-3铲刀刃寿命对比测试结果，表中可看出本发明技术方案制备的装载机铲刃用钢具有优良的性能，相同工况下的使用寿命比日本小松公司开发的SHSC-3铲刀刃提高1倍以上。

表1装载机铲刀刃性能测试结果

表2为上述实施例制备的装载机铲刀刃和上述实施例制备方法中不添加Mo、W元素（Mo、W以余量Fe代替）时制备的装载机铲刀刃的强度Rm、25℃室温冲击韧度、硬度以及相同工况下铲刀刃寿命的对比性能测试结果。由表2可见，添加Mo、W元素后，制备的装载机铲刀刃的寿命提高2倍以上。

表2装载机铲刀刃添加Mo、W元素前后性能测试结果

Claims (3)

1.一种装载机铲刀刃，其特征在于，以重量百分比计，该装载机铲刀刃的材料由如下成分组成：C：0.35～0.40%，Ti：0.1～0.12%，Mn：1～1.3%，Mo：0.4～0.6%，W：0.5～0.7%，B：≤0.0035%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，余量为Fe；

所述的装载机铲刀刃按照如下工序制备：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.35～0.40%，Ti：0.1～0.12%，Mn：1～1.3%，Mo：0.4～0.6%，W：0.5～0.7%，B：≤0.0035%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，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，全流程保护浇铸板坯；

2）板坯降温至1200～1250℃时保温使其充分奥氏体化；

3）初轧，奥氏体化板坯取出后在1100～1120℃开轧，每道次压下率12%，道次累计压下率60%；

4）精轧，将初轧板坯在950～960℃开轧，每道次压下率10%，道次累计压下率80%；

5）精轧完后直接油淬火，220℃回火，空冷至室温，待用。

2.如权利要求1所述的装载机铲刀刃，其特征在于，所述的装载机铲刀刃的材料的优选重量百分比为：C：0.35%，Ti：0.1%，Mn：1.3%，Mo：0.6%，W：0.5%，B：0.0032%，P：0.025%，S：0.01%，余量为Fe。

3.一种制备装载机铲刀刃的方法，其特征在于，包括以下工序：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.35～0.40%，Ti：0.1～0.12%，Mn：1～1.3%，Mo：0.4～0.6%，W：0.5～0.7%，B：≤0.0035%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，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，全流程保护浇铸板坯；

2）板坯降温至1200～1250℃时保温使其充分奥氏体化；

3）初轧，奥氏体化板坯取出后在1100～1120℃开轧，每道次压下率12%，道次累计压下率60%；

4）精轧，将初轧板坯在950～960℃开轧，每道次压下率10%，道次累计压下率80%；

5）精轧完后直接油淬火，220℃回火，空冷至室温，待用。