CN103589971B

CN103589971B - 一种斗齿及其制造方法

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Publication number: CN103589971B
Application number: CN201310530925.2A
Authority: CN
Inventors: 徐雪明
Original assignee: NINGBO YUXIANG MACHINERY CASTING Co Ltd
Current assignee: NINGBO YUXIANG MACHINERY CASTING Co Ltd
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2033-11-01
Also published as: CN103589971A

Abstract

本发明公开了一种斗齿及其制造方法，包括齿头和齿座，齿头按照质量百分比由以下成分组成：C：0.24‑0.30%，Si：1.2‑1.5%，Mn：0.8‑1.2%，V：0.05‑0.10%，Nb：0.25‑0.5%，Ti：0.15‑0.2%，Ni：0.2‑0.35%，Al：0.12‑0.15%，Zn：0.15‑0.2%，B：0.003‑0.007%，Mo：0.3‑0.55%，Cr：1.5‑2.1%，S：≤0.025%，P：≤0.025%，Sn：≤0.020%，Sb：≤0.010%，Pb：≤0.010%，其余为Fe，齿座按照质量百分比由以下成分组成：C：3.2‑3.6%，Si：2.1‑2.3%，Mn：0.2‑0.4%，Cr：0.35‑0.45%，Nb：0.06‑0.1%，Ni：0.5‑0.7%，Ti：0.04‑0.05%，Sn：0.01‑0.02%，Cu：0.7‑0.95%，Al：0.12‑0.15%，As：0.01‑0.03%，Zn：0.15‑0.2%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，其余为Fe。原料配比合理，制造方法科学，韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力得到很大提高，使用寿命比普通高锰钢提高2.2倍，使用安全、可靠，生产成本较低，适合大规模生产。

Description

一种斗齿及其制造方法

技术领域

本发明涉及挖掘机的斗齿，属于机械设备技术领域，具体涉及一种斗齿及其制造方法。

背景技术

斗齿一般装在挖掘机挖斗的前端，在工作时直接与岩石、矿石等物料接触，当斗齿切割物料时，斗齿与物料发生相对运动，在表面产生很大的正挤压力，从而在斗齿工作面和物料之间产生较大的摩擦力，斗齿要承受冲击作用，在挖掘时，又要承受弯矩作用，由于长时间承受较大的冲击，斗齿表面产生不同程度的磨损，进而产生深度较大的犁沟，导致变形、脱落，现在挖掘机广泛应用于建筑工地、开山挖矿，数量多，其中斗齿是易损件，每年更换的数量庞大，价值无法估量，所以设计出一种耐磨斗齿，提高斗齿的使用寿命，意义重大。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种斗齿及其制造方法，具有良好的耐磨性和高寿命，工作环境适应范围大，制造成本低。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种斗齿，包括齿头和齿座，其中齿头按照质量百分比由以下成分组成：C：0.24-0.30%，Si：1.2-1.5%，Mn：0.8-1.2%，V：0.05-0.10%，Nb：0.25-0.5%，Ti：0.15-0.2%，Ni：0.2-0.35%，Al：0.12-0.15%，Zn：0.15-0.2%，B：0.003-0.007%，Mo：0.3-0.55%，Cr：1.5-2.1%，S：≤0.025%，P：≤0.025%，Sn：≤0.020%， Sb：≤0.010%，Pb：≤0.010%，其余为Fe，齿座按照质量百分比由以下成分组成：C：3.2-3.6%，Si：2.1-2.3%，Mn：0.2-0.4%，Cr：0.35-0.45%，Nb： 0.06-0.1%，Ni：0.5-0.7%，Ti：0.04-0.05%，Sn：0.01-0.02%，Cu：0.7-0.95%，Al：0.12-0.15%，As：0.01-0.03%，Zn：0.15-0.2%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，其余为Fe。

一种斗齿的制造方法，包括如下步骤：

（1）齿头冶炼浇铸

按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼，钢液造渣采用碎玻璃为造渣剂，炉内脱氧采用加入低碳MnFe和SiFe进行脱氧，熔炼温度为1620-1650℃，出钢温度为1590-1620℃，出钢到钢包中，终脱氧使用铝丝，在浇铸前浇铸试块，浇铸温度为1500-1540℃，将钢水倒入齿头模具，冷却到1230±10℃时控制温度2-3小时，使碳化物析出，缓冷到室温脱模；

（2）齿头调质处理

先进行淬火，工件放入淬火炉以90-100℃/h将温度提升到900-920℃，保温2-3小时，取出工件油淬，淬火结束后放入回火炉进行回火，以60-80℃/h将温度提升到280-300℃保温3-4小时，取出工件空冷；

（3）齿座冶炼

按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼，以110-120℃/h将温度提升到1520-1560℃，待炉料完全熔化后保温1-2小时，脱硫形成钢水；

（4）浇铸

将加工好的齿头预热到温度300-500℃，固定到树脂模具的底部，齿头之间间隔为12-20mm，将铁水浇铸入已固定好的模具中；将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模；

（5）退火

将加工结束后的齿座加温到920-940℃，保温3-4小时，以＜30℃/h速度冷却到600-650℃出炉空冷。

本发明所述的斗齿包括齿头与齿座，齿头为长方体，长12-20cm，多个齿头平行嵌在齿座前部，齿头露出齿座8-15cm，齿头间距12-20mm。

本发明所述斗齿齿头用材主要为低合金耐磨钢，与普通的高锰钢相比，低合金耐磨钢适用挖掘的范围大，合金元素含量低，生产成本低，而且使用时间长。

由于斗齿齿座厚度不均匀，浇铸温度直接影响铸件的成型和内在质量，温度过高容易粘砂，并且产生缩孔，经过多次试验，浇铸温度最终定为1520-1560℃。

本发明将斗齿分为齿头和齿座两个部分，齿座使用普通原料，齿头面积小，成分内加入了稀有金属，具有高耐磨性和高硬度，齿座面积大，降低稀有金属的使用量从而降低了生产成本，通过不断改进制造方法，最终确定的本发明的制造方法，使齿头与齿座部分材料更易于熔合，保证了齿尖与基体部分的结合强度，从而在提供一种高耐磨、高硬度、高韧性的长寿命齿头的同时，有能够保证齿座抗冲击的性能加大，而且大幅降低了斗齿的生产成本，由于每个齿头镶嵌在齿座内，提高了齿头与齿座的结合力同时，仍然保持了很高的力学性能。

本发明所述的斗齿齿头的C含量比较低，控制在0.24%-0.30%，以便于淬火获得韧性较好的高位错马氏体，Mo和Cr总量控制在1.8-2.8%，对斗齿齿头的淬透性、淬硬性和奥氏体稳定性效果明显，其中Nb的含量达到0.25-0.5%，可以在基体中形成铌质点，增加耐磨性和使用寿命，混和0.05-0.10% 的V可以细化钢的组织和晶粒，显著提高改善钢铁的性能，可加大钢的韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力，制造出来的斗齿齿头的力学性能为：硬度为485-498HB，抗拉强度为≥1725Mpa，延伸率为6-10%，收缩率为12.5-16.8%，冲击功Akv20℃为25-28J, 冲击功Akv-40℃为18-22J，使用寿命增加2倍以上。

本发明的有益效果是：

采用本发明斗齿，齿头与齿座分开制造，既保证了齿头的韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力，生产齿座能够节约稀有金属，生产成本较低，使用寿命比普通高锰钢提高2.2倍，使用安全、可靠。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

一种斗齿，包括齿头和齿座，其中齿头按照质量百分比由以下成分组成：C：0.26%，Si：1.34%，Mn：0.96%，V：0.08%，Nb：0.4%，Ti：0.19%，Ni：0.32%，Al：0.14%，Zn：0.16%，B：0.006%，Mo：0.45%，Cr：1.9%，S：0.02%，P：0.02%，Sn：0.015%， Sb：0.008%，Pb：0.007%，其余为Fe，齿座按照质量百分比由以下成分组成：C：3.45%，Si：2.2%，Mn：0.3%， Nb：0.09%，Ti：0.6%，Mg：0.04%，Sn：0.016%，Cr：0.4%，Cu：0.75%，Al：0.14%，As：0.02%，Zn：0.16%，P：0.008%，S：0.009%，其余为Fe。

上述斗齿的制造方法，包括如下步骤：

（1）齿头冶炼浇铸

按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼，钢液造渣采用碎玻璃为造渣剂，炉内脱氧采用加入低碳MnFe和SiFe进行脱氧，熔炼温度为1640℃，出钢温度为1610℃，出钢到钢包中，终脱氧使用铝丝，在浇铸前浇铸试块，浇铸温度为1530℃，将钢水倒入齿头模具，冷却到1230℃时控制温度2小时，使碳化物析出，缓冷到室温脱模；

（2）齿头调质处理

先进行淬火，工件放入淬火炉以90℃/h将温度提升到910℃，保温3小时，取出工件油淬，淬火结束后放入回火炉进行回火，以60℃/h将温度提升到290℃保温4小时，取出工件空冷；

（3）齿座冶炼

按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼，以120℃/h将温度提升到1540℃，待炉料完全熔化后保温1.5小时，脱硫形成钢水；

（4）浇铸

将加工好的齿头预热到温度350℃，固定到树脂模具的底部，齿头之间间隔为18mm，将铁水浇铸入已固定好的模具中；将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模；

（5）退火

将加工结束后的齿座加温到930℃，保温4小时，以25℃/h速度冷却到640℃出炉空冷。

本实施例所述的斗齿包括齿头与齿座，齿头为长方体，长15cm，多个齿头平行嵌在齿座前部，齿头露出齿座12cm，齿头间距18mm。

制造出来的斗齿齿头的力学性能为：硬度为498HB，抗拉强度为1748Mpa，延伸率为7%，收缩率为12.5%，冲击功Akv20℃为25J, 冲击功Akv-40℃为18J，使用寿命比普通高锰钢提高2.4倍。

实施例2

一种斗齿，包括齿头和齿座，其中齿头按照质量百分比由以下成分组成：C：0.24%，Si：1.2%，Mn：0.8%，V：0.05%，Nb：0.25%，Ti：0.15%，Ni：0.2%，Al：0.12%，Zn：0.15%，B：0.003%，Mo：0.3%，Cr：1.5%，S：0.02%，P：0.018%，Sn：0.015%， Sb：0.008%，Pb：0.009%，其余为Fe，齿座按照质量百分比由以下成分组成：C：3.2%，Si：2.1%，Mn：0.2%，Cr：0.35%，Nb： 0.06%，Ti：0.5%，Mg：0.04%，Sn：0.01-%，Cu：0.7%，Al：0.12%，As：0.01%，Zn：0.15%，P：0.008%，S：0.005%，其余为Fe。

一种斗齿的制造方法，包括如下步骤：

（1）齿头冶炼浇铸

按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼，钢液造渣采用碎玻璃为造渣剂，炉内脱氧采用加入低碳MnFe和SiFe进行脱氧，熔炼温度为1620℃，出钢温度为1590℃，出钢到钢包中，终脱氧使用铝丝，在浇铸前浇铸试块，浇铸温度为1500℃，将钢水倒入齿头模具，冷却到1220℃时控制温度2小时，使碳化物析出，缓冷到室温脱模；

（2）齿头调质处理

先进行淬火，工件放入淬火炉以90℃/h将温度提升到900℃，保温2小时，取出工件油淬，淬火结束后放入回火炉进行回火，以60℃/h将温度提升到280-300℃保温3小时，取出工件空冷；

（3）齿座冶炼

按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼，以110℃/h将温度提升到1520℃，待炉料完全熔化后保温1小时，脱硫形成钢水；

（4）浇铸

将加工好的齿头预热到温度300℃，固定到树脂模具的底部，齿头之间间隔为12mm，将铁水浇铸入已固定好的模具中；将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模；

（5）退火

将加工结束后的齿座加温到920℃，保温3小时，以28℃/h速度冷却到600℃出炉空冷。

本发明所述的斗齿包括齿头与齿座，齿头为长方体，长12cm，多个齿头平行嵌在齿座前部，齿头露出齿座8cm，齿头间距12mm。

制造出来的斗齿齿头的力学性能为：硬度为485HB，抗拉强度为1725Mpa，延伸率为10%，收缩率为16.8%，冲击功Akv20℃为28J, 冲击功Akv-40℃为22J，使用寿命比普通高锰钢提高2.2倍。

实施例3

一种斗齿，包括齿头和齿座，其中齿头按照质量百分比由以下成分组成：C：0.30%，Si：1.5%，Mn：1.2%，V：0.10%，Nb：0.5%，Ti：0.2%，Ni：0.35%，Al：0.15%，Zn：0.2%，B：0.007%，Mo：0.55%，Cr：2.1%，S：0.02%，P：0.022%，Sn：0.015%， Sb：0.008%，Pb：0.005%，其余为Fe，齿座按照质量百分比由以下成分组成：C：3.6%，Si：2.3%，Mn：0.4%，Cr：0.45%，Nb：0.1%，Ti：0.7%，Mg：0.05%，Sn：0.02%，Cu：0.95%，Al：0.15%，As：0.03%，Zn：0.2%，P：0.008%，S：0.01%，其余为Fe。

斗齿的制造方法，包括如下步骤：

（1）齿头冶炼浇铸

按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼，钢液造渣采用碎玻璃为造渣剂，炉内脱氧采用加入低碳MnFe和SiFe进行脱氧，熔炼温度为1650℃，出钢温度为1620℃，出钢到钢包中，终脱氧使用铝丝，在浇铸前浇铸试块，浇铸温度为1540℃，将钢水倒入齿头模具，冷却到1240℃时控制温度3小时，使碳化物析出，缓冷到室温脱模；

（2）齿头调质处理

先进行淬火，工件放入淬火炉以100℃/h将温度提升到920℃，保温3小时，取出工件油淬，淬火结束后放入回火炉进行回火，以80℃/h将温度提升到300℃保温4小时，取出工件空冷；

（3）齿座冶炼

按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼，以120℃/h将温度提升到1560℃，待炉料完全熔化后保温2小时，脱硫形成钢水；

（4）浇铸

将加工好的齿头预热到温度500℃，固定到树脂模具的底部，齿头之间间隔为20mm，将铁水浇铸入已固定好的模具中；将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模；

（5）退火

将加工结束后的齿座加温到940℃，保温4小时，以25℃/h速度冷却到650℃出炉空冷。

本发明所述的斗齿包括齿头与齿座，齿头为长方体，长20cm，多个齿头平行嵌在齿座前部，齿头露出齿座15cm，齿头间距20mm。

制造出来的斗齿齿头的力学性能为：硬度为489HB，抗拉强度为1738Mpa，延伸率为11%，收缩率为14.2%，冲击功Akv20℃为29J, 冲击功Akv-40℃为24J，使用寿命比普通高锰钢提高2.3倍。

本发明所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims

1.一种斗齿，其特征在于：包括齿头和齿座，其中齿头按照质量百分比由以下成分组成：C：0.24-0.30%，Si：1.2-1.5%，Mn：0.8-1.2%，V：0.05-0.10%，Nb：0.25-0.5%，Ti：0.15-0.2%，Ni：0.2-0.35%，Al：0.12-0.15%，Zn：0.15-0.2%，B：0.003-0.007%，Mo：0.3-0.55%，Cr：1.5-2.1%，S：≤0.025%，P：≤0.025%，Sn：≤0.020%， Sb：≤0.010%，Pb：≤0.010%，其余为Fe，齿座按照质量百分比由以下成分组成：C：3.2-3.6%，Si：2.1-2.3%，Mn：0.2-0.4%，Cr：0.35-0.45%，Nb： 0.06-0.1%，Ni：0.5-0.7%，Ti：0.04-0.05%，Sn：0.01-0.02%，Cu：0.7-0.95%，Al：0.12-0.15%，As：0.01-0.03%，Zn：0.15-0.2%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，其余为Fe，其制造方法，包括如下步骤：

（1）齿头冶炼浇铸

按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼，造渣，脱氧，钢液造渣采用碎玻璃为造渣剂，炉内脱氧采用加入低碳MnFe和SiFe进行脱氧，熔炼温度为1620-1650℃，出钢温度为1590-1620℃，出钢到钢包中，终脱氧使用铝丝，在浇铸前浇铸试块，浇铸温度为1500-1540℃，将钢水倒入齿头模具，冷却到1230±10℃时控制温度2-3小时，使碳化物析出，缓冷到室温脱模；

（2）齿头调质处理

（3）齿座冶炼

（4）浇铸

（5）退火

2.根据权利要求1所述的一种斗齿：其特征在于：包括齿头与齿座，齿头为长方体，长12-20cm，多个齿头平行嵌在齿座前部，齿头露出齿座8-15cm，齿头间距12-20mm。