CN104878308A

CN104878308A - 一种新型高强高硬度耐磨刀齿及其制造工艺

Info

Publication number: CN104878308A
Application number: CN201410071674.0A
Authority: CN
Inventors: 王军祥; 岳宏霖; 高继萍
Original assignee: Tianjin Weierlang Technology Co Ltd
Current assignee: Tianjin Weierlang Technology Co Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-09-02

Abstract

本发明公开了一种新型高强高硬度耐磨刀齿及其制造工艺，其特征是，高强高硬度耐磨刀齿材料为合金钢，C：0.29%~0.33%，Si：0.6%~0.8%，Mn：1%~1.2%，Cr：2.0%~2.1%，Ni：0.8%~1%，Mo：0.2%~0.25%，V：0.05%~0.15%，Al：0.04%~0.08%，RE：0.01%~0.04%，余量为Fe及不可避免的杂质。通过对合金成分的设计，对熔炼、淬火和回火等工艺参数控制，可获得高强高硬度耐磨刀齿。本发明的新型高强高硬度耐磨刀齿，具有更好的机械强度和硬度，耐磨性更高，具有非常好的市场应用前景。

Description

一种新型高强高硬度耐磨刀齿及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种新型高强高硬度耐磨刀齿，属于材料成型技术领域。

背景技术

刀齿是矿山机械中所使用的挖掘机、采煤机、装载机等采掘机械上的重要耐磨部件，直接与矿石沙土岩石等物料接触，在工作过程中要承受冲击和弯矩作用，在服役过程中，刀齿尖部受到强烈的冲击滑动磨料磨损，使尖部表面出现各种犁沟变形，造成表面磨损和脱落，矿山刀齿的主要失效形式为刀体磨损、折断及刀齿脱落。因此要求刀齿柄必须具有足够的强度和韧性，刀齿尖部必须具有良好的抗磨性。

目前，国内市场上矿山机械刀齿材质主要有高锰钢、低合金钢和白口铸铁，同时还利用表面堆焊、镶铸和电渣熔铸等方法开发了一些复合材料，但多数都为进口材料，如美国专门生产矿用挖掘机铲斗和铲齿的 AMSCO 公司所用的高锰钢MOX和Ni-Cr-Mo多元马氏体钢(CS合金)，日本佳友公司研制的含碳0.3%左右的SSA系列刀齿用耐磨合金，但其价格高昂，经济上的劣势使其无法在矿山机械中大规模采用。国内生产的又多采用35CrMnSi钢作为齿体，经淬火回火后使用，但其强韧性和耐磨性不高，井下运行时容易出现磨损、弯曲及折断现象。利用表面堆焊处理技术对刀齿齿尖进行耐磨改性，可以改善其耐磨性，但由于堆焊层与基底的熔覆关系，在受到冲击时，不同的线膨胀系数又会导致不同的受力状态，因此韧性又容易降低。

耐磨刀齿是矿山和煤炭等开采领域的关键部件，在工作时受到强烈的凿削式磨料磨损，使刀齿的使用寿命仅为12-100小时。大量刀齿的消耗不仅增加了开采成本，同时因更换失效刀齿而降低生产效率。因此开发具有高强度、高硬度的耐磨刀齿材料，解决刀齿在使用过程中容易断裂、磨损失效等问题，同时提高大型矿山机械装备的运行可靠性和安全性，是一项具有长远战略意义和经济效益的重点工程。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型高强高硬度耐磨刀齿，具有更高的强度、硬度和耐磨性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高强高硬度耐磨刀齿，其特征是，所述铲齿的组成成分的质量百分比为：C：0.29%~0.33%，Si：0.6%~0.8%，Mn：1%~1.2%，Cr：2.0%~2.1%，Ni：0.8%~1%，Mo：0.2%~0.25%，V：0.05%~0.15%，Al：0.04%~0.08%，RE：0.01%~0.04%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明所达到的有益效果：

本发明的高强高硬度耐磨刀齿所采用的合金钢材料，具有更好的机械性能，耐磨性更高，具有非常好的市场应用前景。

具体实施方式

本发明为一种新型高强高硬耐磨刀齿，所述刀齿的组成成分的质量百分比为：C：0.29%~0.33%，Si：0.6%~0.8%，Mn：1%~1.2%，Cr：2.0%~2.1%，Ni：0.8%~1%，Mo：0.2%~0.25%，V：0.05%~0.15%，Al：0.04%~0.08%，RE：0.01%~0.04%，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，所诉杂质中，P元素的质量百分比小于等于0.025%，S元素的质量百分比小于等于0.02%。

进一步地，所诉刀齿实施案例1的组成成分及质量百分比为：C：0.31%，Si：0.7%，Mn：1.1%，Cr：2.0%，Ni：0.9%，Mo：0.2%，V：0.07%，Al：0.06%，RE：0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。

制造本发明的高强高硬耐磨刀齿，其生产工艺为：

熔炼：在中频感应炉中分步加入废钢、铬铁、硅铁、镍铁、锰铁、钼铁等合金并快速熔化，升温至1640℃~1660℃，依次加入硅钙合金和铝合金脱氧后出钢，钒铁和稀土在包内冲入钢水中。

浇注：将镇静3~4分钟后的钢水浇入到抽真空状态下的刀齿EPS模具中，模具消解后获得刀齿铸件，保温6小时后出箱。

热处理：在电炉中以200℃/小时的升温速度升至900℃~930℃，保温2小时后进行正火；再以250℃/小时的升温速度升至860℃~900℃，保温2h后进行淬火；之后再以200℃/小时的升温速度升至240℃，保温3小时进行回火。

实施案例1的机械性能测试结果：抗拉强度≥1600Mpa，屈服强度≥1400MPa，执行国标GB/T 228.1-2010，冲击韧性≥20J，执行国标GB/T 229-2007，硬度≥52HRC，执行国标GB/T 230-2002。

Claims

1.一种新型高强高硬耐磨刀齿，其特征在于：所述刀齿的组成成分的质量百分比为：C：0.29%~0.33%，Si：0.6%~0.8%，Mn：1%~1.2%，Cr：2.0%~2.1%，Ni：0.8%~1%，Mo：0.2%~0.25%，V：0.05%~0.15%，Al：0.04%~0.08%，RE：0.01%~0.04%，余量为Fe及不可避免的杂质；所述杂质中，P元素的质量百分比小于等于0.025%，S元素的质量百分比小于等于0.02%。

2.根据权利要求1所示的刀齿，其特征在于所述刀齿的组成成分及质量百分比为：C：0.31%，Si：0.7%，Mn：1.1%，Cr：2.0%，Ni：0.9%，Mo：0.2%，V：0.07%，Al：0.06%，RE：0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述刀齿，其生产工艺特征在于：在中频感应炉中分步加入废钢、铬铁、硅铁、镍铁、锰铁、钼铁等合金并快速熔化，升温至1640℃~1660℃，依次加入硅钙合金和铝合金脱氧后出钢，钒铁和稀土在包内冲入钢水中；将镇静3~4分钟后的钢水浇入到抽真空状态下的刀齿EPS模具中，模具消解后获得刀齿铸件，保温6小时后出箱。

4.依据权利要求3所述刀齿，其热处理工艺特征在于：在电炉中以200℃/小时的升温速度升至900℃~930℃，保温2小时后进行正火；再以250℃/小时的升温速度升至860℃~900℃，保温2h后进行淬火；之后再以200℃/小时的升温速度升至240℃，保温3小时进行回火。