CN103736976A

CN103736976A - 一种松土机上的合金松土齿及其制造方法

Info

Publication number: CN103736976A
Application number: CN201310572942.2A
Authority: CN
Inventors: 蒋玉俊
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: CN103736976B

Abstract

本发明公开了一种松土机上的合金松土齿及其制造方法，包括齿尖和后座两部分，齿尖前端呈梯形，最前端的厚度最薄，齿尖后端为防托块，所述齿尖后端与后座铸造连接，齿尖的材料为合金钢，后座的材料为蠕墨铸铁，本发明改变了原来整体铸造的结构，节约了稀有合金的用量，降低了生产成本，同时采用科学的制造方法和热处理，制造出一种高强度和良好的耐磨性以及韧性好的松土齿，解决了不耐磨问题，使用寿命提高2-2.8倍，减少了更换费用。

Description

一种松土机上的合金松土齿及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种松土机上的合金松土齿及制造方法，通过改进结构，合理化的材料构成，全新的制造方法和热处理工艺形成的一种高强度松土齿。

背景技术

现在使用的松土机上的松土齿的材料一般为高锰钢，在高温下呈单相奥氏体组织，具有很好的韧性，在冲击载荷作用下因表面层加工硬化而具有高耐磨性。但这种钢在冲击力不大的环境里工作时，起始硬度低，耐磨性能较差，使用时表面常出现各种变形，造成表面磨损而脱落，松土齿使用寿命短，需要频繁更换，增加成本，降低工作效率，造成大量的经济损失，而且松土机上的松土齿大都是整体铸造而成，要使松土齿达到高强度、耐磨、韧性好就必须加入大量的稀有金属，生产成本高，实际上松土机工作时起作用的只是松土齿的前一段，后面一段使用、磨损、更换不是很多，松土齿损坏频繁更换造成很大的浪费。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种松土机上的合金松土齿及制造方法，制造出一种生产成本低，使用寿命长的松土齿。

技术方案：本发明所述的一种松土机上的合金松土齿，包括齿尖和后座两部分，齿尖前端呈梯形，最前端的厚度最薄，齿尖后端为防托块，所述齿尖后端与后座铸造连接，齿尖的材料为合金钢，后座的材料为蠕墨铸铁。

作为本发明的一种改进，所述防托块呈圆弧形。

进一步地，所述齿尖的化学成份质量百分比为：C：0.3-0.55%，Si：0.85-1.3%，Mn：1.5-1.9%，Nb：0.06-0.1%，Mo：0.15-0.25%，Ni：0.15-0.3%，Cr：1.5-2.1%，Al：0.09-0.15%，Nd：0.015-0.028%，B：0.003-0.007%，S：≤0.025%，P：≤0.025%，其余为Fe，后座的化学成份质量百分比为：C：2.6-3.6%，Si：1.7-2.3%，Mn：0.3-0.6%，Cr：0.35-0.5%，Cu：0.3-0.65%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，其余为Fe。

一种上述松土齿的制造方法，包括以下工艺步骤：

1、齿尖的制作方法：

a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼；

b、钢水出钢温度约为1530-1570℃，加入稀土合金，搅拌2-3分钟后，将1490℃-1520℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中，浇注成齿尖，自然冷却到1280-1320℃，保温0.5-1小时，缓冷到室温脱模；

c、齿尖热处理：将齿尖放入加热炉，升温至750-830℃，保温2-3h，再升温至960-1020℃，保温2-3h，缓冷到650-700℃，出炉自然冷却到室温，将齿尖机加工成型，放入淬火炉，升温至880-930℃，保温2-4h，出炉水淬，水温控制在30-50℃，冷却到室温，放入电炉中升温至150-220℃进行低温回火处理，保温3-5h，出炉空冷；

2、后座的制作方法：

a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼，熔炼温度1220-1280℃，保温1-1.5小时，进行孕育处理，形成铁液；

b、将加工好的齿尖升温到400-500℃，固定于树脂模具的底部，将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中，缓冷到室温脱模；

c、将后座放入炉中加热至820-900℃，保温2-4小时后，从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至500-550℃，水冷至室温。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明所述的一种松土机上的合金松土齿及制造方法，改变了原来松土齿的结构，分为齿尖和后座两部分，齿尖的材料为合金钢，后座的材料为蠕墨铸铁，改变了原来整体铸造的结构，节约了稀有合金的用量，降低了生产成本，同时，仍然保持了很高的力学性能，齿尖和后座的结合处增加了防托块，所述防托块与后座铸造连接，增加了齿尖与后座之间的接触面积，提高了齿尖与后座的结合力，降低了齿尖脱落的可能；采用科学的制造方法和热处理，制造出一种高强度和良好的耐磨性以及韧性好的松土齿，解决了不耐磨问题，使用寿命提高2-2.8倍，减少了更换费用。

为了克服原来松土齿在冲击力不大的环境里工作时，起始硬度低，耐磨性能较差，使用寿命低的缺点，通过使用了特定成份及其含量稀有金属，使松土齿具有高强度、耐磨、韧性好，将碳含量提高到0.3-0.55%，可以补偿高锰钢的不足,提高铸件的致密性，增加松土齿在常温以及冲击力不大的环境里的耐磨性，采用微合金化原理，在原有高锰钢的基础上适当添加Nb、Mo、Ni、Cr、Al、Nd、B 元素，形成高熔点化合物，达到细化晶粒来达到要求，经测试，加入0.06-0.1%的铌能够减少工件内部产生裂纹的几率，增加工作过程中的材质稳定性，使松土齿使用寿命延长，控制Mo：0.15-0.25%，Ni：0.15-0.3%，Cr：1.5-2.1%，结合新的制造方法，能够到一种马氏体多元合金钢，具有高强度和良好的耐磨性，加入0.09-0.15%的铝能够减少合金钢中的氧含量，细化晶粒，使合金钢在合理的热处理以后具有更高的冲击韧性，添加0.015-0.028%的Nd和0.003-0.007%B复合微合金化，更加细化奥氏体晶粒，可以适应高冲击工况，扩大了松土齿可以应用的范围。

本发明中的热处理过程将铸态马氏体变成回火马氏体，由于齿尖和后座在使用时受力不同，对硬度要求也不同，为保证齿尖的耐磨度和高强度，采用高温淬火，水淬，低温回火的方法，使表层得到一定厚度的高硬度马氏体，可大幅降低齿尖的磨损速度，提高使用寿命；后座采用正火工艺，能够细化铸件晶粒，均匀组织，提高铸件的硬度和韧性，减少内应力，使后座能够承受冲击力更大，不会变形、开裂。

经测试，下表为松土齿齿尖的机械性能指标

附图说明

图1为本发明侧向结构图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的正面结构图。

附图标记说明：1、齿尖，2、后座，3、防托块。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图1至3所示，一种松土机上的合金松土齿，包括齿尖1和后座2 两部分，齿尖1前端呈梯形，最前端的厚度最薄，齿尖1后端为防托块3，所述齿尖1后端与后座2铸造连接，齿尖1的材料为合金钢，后座2的材料为蠕墨铸铁。

防托块3的主要作用是增加了齿尖与后座之间的接触面积，提高了齿尖与后座的结合力，降低了齿尖脱落的可能性，防托块3可以为平面形或者圆弧形，其中防托块3呈圆弧形结合力更强。

所述齿尖的化学成份质量百分比为：C：0.45%，Si：1.1%，Mn：1.7%，Nb：0.08%，Mo：0.2%，Ni：0.25%，Cr：1.8%，Al：0.12%，Nd：0.022%，B：0.005%，S：0.02%，P：0.02%，其余为Fe，后座的化学成份质量百分比为：C：3.2%，Si：1.9%，Mn：0.5%，Cr：0.45%，Cu：0.5%，S：0.015%，P：0.015%，其余为Fe。

上述松土齿的制造方法，包括以下工艺步骤：

1、齿尖的制作方法：

a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼；

b、钢水出钢温度约为1550℃，加入稀土合金，搅拌2分钟后，将1510℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中，浇注成齿尖，自然冷却到1300℃，保温1小时，缓冷到室温脱模；

c、齿尖热处理：将齿尖放入加热炉，升温至780℃，保温2h，再升温至980℃，保温3h，缓冷到680℃，出炉自然冷却到室温，将齿尖机加工成型，放入淬火炉，升温至910℃，保温3h，出炉水淬，水温控制在45℃，冷却到室温，放入电炉中升温至180℃进行低温回火处理，保温4h，出炉空冷；

2、后座的制作方法：

a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼，熔炼温度1260℃，保温1小时，进行孕育处理，形成铁液；

b、将加工好的齿尖升温到450℃，固定于树脂模具的底部，将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中，缓冷到室温脱模；

c、将后座放入炉中加热至860℃，保温3小时后，从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至520℃，水冷至室温。

经测试，下表为松土齿齿尖的机械性能指标

使用寿命提高2.8倍。

实施例2，本实施例与实施例1所述的松土齿的结构相同。

本实施例所述齿尖的化学成份质量百分比为：C：0.55%，Si：1.3%，Mn：1.9%，Nb：0.1%，Mo：0.25%，Ni：0.3%，Cr：2.1%，Al：0.15%，Nd：0.028%，B：0.007%，S：0.018%，P：0.018%，其余为Fe，后座的化学成份质量百分比为：C：3.6%，Si：2.3%，Mn：0.6%，Cr：0.5%，Cu：0.65%，S：0.015%，P：0.015%，其余为Fe。

上述松土齿的制造方法，包括以下工艺步骤：

1、齿尖的制作方法：

a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼；

b、钢水出钢温度约为1570℃，加入稀土合金，搅拌3分钟后，将1520℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中，浇注成齿尖，自然冷却到1320℃，保温1小时，缓冷到室温脱模；

c、齿尖热处理：将齿尖放入加热炉，升温至830℃，保温3h，再升温至1020℃，保温3h，缓冷到700℃，出炉自然冷却到室温，将齿尖机加工成型，放入淬火炉，升温至930℃，保温4h，出炉水淬，水温控制在50℃，冷却到室温，放入电炉中升温至220℃进行低温回火处理，保温5h，出炉空冷；

2、后座的制作方法：

a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼，熔炼温度1280℃，保温1.5小时，进行孕育处理，形成铁液；

b、将加工好的齿尖升温到500℃，固定于树脂模具的底部，将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中，缓冷到室温脱模；

c、将后座放入炉中加热至900℃，保温4小时后，从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至550℃，水冷至室温。

经测试，下表为松土齿齿尖的机械性能指标

使用寿命提高2.5倍。

实施例3，本实施例与实施例1所述的松土齿的结构相同。

本实施例所述的齿尖的化学成份质量百分比为：C：0.3%，Si：0.85%，Mn：1.5%，Nb：0.06%，Mo：0.15%，Ni：0.15%，Cr：1.5%，Al：0.09%，Nd：0.015%，B：0.003%，S：0.015%，P：0.015%，其余为Fe，后座的化学成份质量百分比为：C：2.6%，Si：1.7%，Mn：0.3%，Cr：0.35%，Cu：0.3%，S：0.015%，P：0.015%，其余为Fe。

上述松土齿的制造方法，包括以下工艺步骤：

1、齿尖的制作方法：

a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼；

b、钢水出钢温度约为1530℃，加入稀土合金，搅拌2分钟后，将1490℃℃的合金钢钢水浇铸于齿尖树脂模具中，浇注成齿尖，自然冷却到1280℃，保温0.5小时，缓冷到室温脱模；

c、齿尖热处理：将齿尖放入加热炉，升温至750℃，保温2h，再升温至960℃，保温2h，缓冷到650℃，出炉自然冷却到室温，将齿尖机加工成型，放入淬火炉，升温至880℃，保温2h，出炉水淬，水温控制在30℃，冷却到室温，放入电炉中升温至150℃进行低温回火处理，保温3h，出炉空冷；

2、后座的制作方法：

a、将制作后座的原料加入中频感应电炉进行熔炼，熔炼温度1220℃，保温1小时，进行孕育处理，形成铁液；

b、将加工好的齿尖升温到400℃，固定于树脂模具的底部，将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中，缓冷到室温脱模；

c、将后座放入炉中加热至820℃，保温2小时后，从炉中取出在空气中喷水、喷雾或吹风冷却至500℃，水冷至室温。

经测试，下表为松土齿齿尖的机械性能指标

使用寿命提高2倍。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims

1.一种松土机上的合金松土齿，其特征在于：包括齿尖和后座两部分，齿尖前端呈梯形，最前端的厚度最薄，齿尖后端为防托块，所述齿尖后端与后座铸造连接，齿尖的材料为合金钢，后座的材料为蠕墨铸铁。

2.根据权利要求1所述的一种松土机上的合金松土齿，其特征在于：所述防托块呈圆弧形。

3.根据权利要求1或2所述的一种松土机上的合金松土齿，其特征在于：所述齿尖的化学成份质量百分比为：C：0.3-0.55%，Si：0.85-1.3%，Mn：1.5-1.9%，Nb：0.06-0.1%，Mo：0.15-0.25%，Ni：0.15-0.3%，Cr：1.5-2.1%，Al：0.09-0.15%，Nd：0.015-0.028%，B：0.003-0.007%，S：≤0.025%，P：≤0.025%，其余为Fe，后座的化学成份质量百分比为：C：2.6-3.6%，Si：1.7-2.3%，Mn：0.3-0.6%，Cr：0.35-0.5%，Cu：0.3-0.65%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，其余为Fe。

4.一种权利要求1所述松土齿的制造方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

（1）齿尖的制作方法：

a、将制作齿尖的原料加入转炉或者中频感应电炉进行熔炼；

（2）后座的制作方法：