CN106756393A - 一种高强度超耐磨钢 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度超耐磨钢，解决了现有斗齿的整体耐磨性差、断裂韧性低、硬度低，极大地影响斗齿的使用寿命的问题。本发明包括内层硬质合金和包裹在内层硬质合金外表面的外层钢，所述外层钢由9Gr18mov材质构成；所述内层硬质合金由以下质量百分比的成分组成：WC 64～76％、Co 3～15％、ZrH2 0.001％～0.2％、Ni3Al 10％～30％、Cr 2％～3％。本发明能在降低成本的同时能极大地提高斗齿的耐磨性能和使用寿命，同时具有增加斗齿硬度和断裂韧性等优点。

Description

一种高强度超耐磨钢
技术领域
本发明涉及一种金属材料，具体涉及一种高强度超耐磨钢。
背景技术
挖掘机斗齿是挖掘机上的重要部件，类似于人的牙齿，也是易损件，是由齿座和齿尖组成的组合斗齿，二者靠销轴连接。由于斗齿磨损失效部分是齿尖，只要更换具尖即可。
在一个完整的挖掘过程中不同的工作阶段其受力情况不同。齿尖部位首先接触物料表面时，由于速度较快，斗齿尖部分受到较强烈的冲击。若斗齿的断裂韧性低，将会出现断裂情况。随着挖掘深度的加大，斗齿受力情况会有所改变。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。如果物料为较硬的岩石块、混凝土等，摩擦力将是很大的。这个过程反复作用的结果在斗齿工作面产生不同程度的表面磨损，进而产生深度较大的犁沟。
斗齿成分好不好影响到斗齿的使用寿命的长短，现有斗齿的整体耐磨性差、断裂韧性低、硬度低，极大地影响斗齿的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有斗齿的整体耐磨性差、断裂韧性低、硬度低，极大地影响斗齿的使用寿命的问题，提供解决上述问题的一种高强度超耐磨钢。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高强度超耐磨钢，包括内层硬质合金和包裹在内层硬质合金外表面的外层钢，所述外层钢由9Gr18mov材质构成；
所述内层硬质合金由以下质量百分比的成分组成：WC 64～76％、Co 3～15％、ZrH2 0.001％～0.2％、Ni3Al 10％～30％、Cr 2％～3％。
由于外层钢由9Gr18mov材质构成，9Gr18mov材质为现有材料，其本身具有耐蚀性能力极优、强度高、耐磨性优异等效果，但由于9Gr18mov的成本较高，如果斗齿全部采用该材料制成，则极大地提高斗齿的生产成本，因而本发明将9Gr18mov材质作为斗齿的外层材料，采用成本较低的硬质合金作为内层材料，因而可以在降低成本的同时能极大地提高斗齿的耐磨性能和使用寿命。
但现有硬质合金均存在硬度、断裂韧性不能满足需求的问题，通过上述硬质合金的配比的优化，能有效满足斗齿的需求，且上述比例的优化设置能在降低斗齿生产成本的前提下，有效提高硬质合金的硬度和断裂韧性，效果十分显著。
进一步，所述内层硬质合金由以下质量百分比的成分组成：WC 67～70％、Co 8～12％、ZrH2 0.1％～0.15％、Ni3Al 16％～20％、Cr 2％～3％。
作为一种优选，所述WC的费氏粒度为16～20μm。
为了能有效保证内层硬质合金的硬度和断裂韧性，所述内层硬质合金的制备方法为：
步骤一、将WC、Co和Cr混合均匀，然后添加液体研磨介质放入球磨机内进行球磨，球磨时间2～3h、球料比4:1、转速率74％～80％，球磨后获得混合料；
步骤二、在ZrH2粉末中添加液体研磨介质放入球磨机内进行球磨，球磨时间1～2h、转速率35％～40％，球磨后加入步骤一制得的混合料和Ni3Al；
步骤三、调整球磨转速率至74％～80％，继续球磨2～3h后喷雾干燥获得混合粉末；
步骤四、将混合粉末压制成型，然后进过烧结后制成。
优选地，所述烧结温度为1350℃～1550℃。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明将9Gr18mov材质作为斗齿的外层材料，采用成本较低的硬质合金作为内层材料，因而可以在降低成本的同时能极大地提高斗齿的耐磨性能和使用寿命；
2、本发明通过硬质合金的配比的优化，能有效满足斗齿的需求，在降低斗齿生产成本的前提下，有效提高硬质合金的硬度和断裂韧性，HRC硬度可达到90以上，效果十分显著。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
一种高强度超耐磨钢，包括内层硬质合金和包裹在内层硬质合金外表面的外层钢，所述外层钢由9Gr18mov材质构成；
所述内层硬质合金由以下质量百分比的成分组成：WC 64～76％、Co 3～15％、ZrH2 0.001％～0.2％、Ni3Al 10％～30％、Cr 2％～3％。所述WC的费氏粒度为16～20μm。
本实施例中内层硬质合金的具体组成成份如表1所示。
表1
本发明中该内层硬质合金的具体制备方法如下：
步骤一、将WC、Co和Cr混合均匀，然后添加液体研磨介质放入球磨机内进行球磨，球磨时间2h、球料比4:1、转速率78％，球磨后获得混合料；
步骤二、在ZrH2粉末中添加液体研磨介质放入球磨机内进行球磨，球磨时间1h、转速率38％，球磨后加入步骤一制得的混合料和Ni3Al；
步骤三、调整球磨转速率至78％，继续球磨3h后喷雾干燥获得混合粉末；
步骤四、将混合粉末压制成型，然后进过1350℃～1550℃的温度烧结后制成。
对上述组成成份比例的内层硬质合金进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2
实例1 实例2 实例3 对比1 对比2
断裂韧性(MPa﹒m1/2) 55 50 49 31 35
硬度HRC 92 83 86 43 52
通过上述表2的试验数据可知，本发明实例1-实例3中的数据表明：本发明不仅仅能有效保证高硬度和高断裂韧性，极大满足斗齿需求，且本发明中内层硬质合金的成本更加低廉，效果十分显著。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高强度超耐磨钢，其特征在于，包括内层硬质合金和包裹在内层硬质合金外表面的外层钢，所述外层钢由9Gr18mov材质构成；
所述内层硬质合金由以下质量百分比的成分组成：WC 64～76％、Co 3～15％、ZrH20.001％～0.2％、Ni3Al 10％～30％、Cr 2％～3％。
2.根据权利要求1所述的一种高强度超耐磨钢，其特征在于，所述内层硬质合金由以下质量百分比的成分组成：WC 67～70％、Co 8～12％、ZrH2 0.1％～0.15％、Ni3Al 16％～20％、Cr 2％～3％。
3.根据权利要求2所述的一种高强度超耐磨钢，其特征在于，所述WC的费氏粒度为16～20μm。
4.根据权利要求1所述的一种高强度超耐磨钢，其特征在于，所述内层硬质合金的制备方法为：
步骤一、将WC、Co和Cr混合均匀，然后添加液体研磨介质放入球磨机内进行球磨，球磨时间2～3h、球料比4:1、转速率74％～80％，球磨后获得混合料；
步骤二、在ZrH2粉末中添加液体研磨介质放入球磨机内进行球磨，球磨时间1～2h、转速率35％～40％，球磨后加入步骤一制得的混合料和Ni3Al；
步骤三、调整球磨转速率至74％～80％，继续球磨2～3h后喷雾干燥获得混合粉末；
步骤四、将混合粉末压制成型，然后进过烧结后制成。
5.根据权利要求4所述的一种高强度超耐磨钢，其特征在于，所述烧结温度为1350℃～1550℃。
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