CN108396255A - 一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗。该铲斗使用的合金钢的组分按照质量百分比如下：C：0.10‑0.16，Si：0.24‑0.26，Al：0.6‑0.8，Mo：0.11‑0.14，Cr：0.14‑0.18，Ni：0.03‑0.09，Cu：0.34‑0.37，V：0.04‑0.06，P：≤0.005，S：≤0.008，微量元素：0.03‑0.08，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，微量元素中含有Ce、Sm、Dy和Y，四者的质量比为3:1:1:2。该合金钢经过冶炼、精炼、保温、轧制、淬火、调质、时效、等多步工艺制造而成，钢材再经过车床加工后焊接成铲斗，铲斗的表面进行纳米强化处理。该铲斗使用的金属材料的耐温变性能较高，制成的铲斗的机械强度高，耐磨性能好，制造的挖掘机的工作温度范围广，性能非常优秀。

Description

一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗
技术领域
本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗。
背景技术
铲斗是安装在挖掘机或装载机上用于挖掘或盛装散料货物的结构，该结构是挖掘机和装载机的主要功能部件，使用时，铲斗由于需要频繁施加作用力或者对质量较大的土堆、石碓等进行挖掘盛装，因此要求挖掘机铲斗的质量和性能非常优秀。
铲斗的性能主要包块抗冲击性能、抗拉伸性能和耐磨防腐蚀性能几个部分，对于使用常规高强钢的挖掘机铲斗来说，这种指标基本都能达到要求。但是普通的挖掘机的工作温度都在常规温度以内，对于高温和极寒环境下的工作需要使用专用型挖掘机，这种挖掘机的机械部件和材料都对工作环境进行了适应性改进，使得挖掘机对极端温度环境的适应性得到提高，但是目前的铲斗的金属材料应对高温和极寒的大温变环境的性能相对较差，大温变环境会影响铲斗的性能，降低铲斗的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，该铲斗使用的材料的耐温变性能较高，制成的铲斗的机械强度高，耐磨性能优秀。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其使用的合金钢的组分按照质量百分比如下：C：0.10-0.16，Si：0.24-0.26，Al：0.6-0.8，Mo：0.11-0.14，Cr：0.14-0.18，Ni：0.03-0.09，Cu：0.34-0.37，V：0.04-0.06，P：≤0.005，S：≤0.008，微量元素：0.03-0.08，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述微量元素中含有Ce、Sm、Dy和Y，四者的质量比为3:1:1:2。
作为优选地，该合金钢的组分按照质量百分比如下：C：0.13，Si：0.25，Al：0.7，Mo：0.12，Cr：0.16，Ni：0.07，Cu：0.36，V：0.05，P：0.003，S：0.005，微量元素：0.06，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述微量元素中含有Ce、Sm、Dy和Y，四者的质量比为3:1:1:2。
本发明中，挖掘机铲斗的制备方法如下：
（1）按照质量百分比准备各原料，将原料混合均匀后加入到高温炉中冶炼，冶炼完成后送入到LF精炼炉中进行精炼，精炼过程中以4-5atm的气压吹氩气进行浮杂去除。
（2）将冶炼后的合金熔液浇铸后进行均热处理，均热处理的温度为1150-1180℃，均热处理后进行轧制，轧制过程包括初轧过程和终轧过程，初轧过程的轧制温度为980-1100℃，终轧温度为820-860℃，轧制完成后进行冷却，冷却的速度为7-11℃/s，冷却后温度为660-700℃；将轧制后的钢材送入到保温炉中，以900-920℃，保温1-1.5h，然后以35-40℃/s的速率进行快冷处理，快冷处理至温度为350-380℃后再进行调质处理，调质处理后进行时效处理，最后将钢材冷却至室温。
（3）将钢材送入到加工车床上，经过下料、车铣钻、成型、焊接和打磨工艺处理后得到铲斗初坯，对铲斗初坯进行机械探伤，探测合格的产品进行表面强化处理，强化处理工艺中使用350-380MPa的压应力，对铲斗表面以15-18kHz的频率进行冲击，从而使得铲斗表面实现纳米化。
（4）对强化处理后的铲斗进行油漆喷涂，喷涂完后得到所需挖掘机铲斗。
优选地，步骤（1）中冶炼过程使用的高温炉为电弧炉，冶炼过程使用氮气或惰性气体进行保护。
优选地，步骤（2）中初轧过程的轧制速度为4-7m/s，终轧过程的轧制速度为3-5m/s。
优选地，步骤（2）中调质处理的回火温度为550-620℃，时效处理的温度为180-240℃，时效处理时间为8-12h。
优选地，步骤（3）中的机械探伤采用超声波探伤仪进行检测。
优选地，步骤在（4）中的油漆选用挖掘机专用高耐磨防护漆。
本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明通过各原料的特殊配比以及微量元素的添加，使得冶炼加工得到合金钢的耐温变性能得到很大提高，材料可以承受零下30-40℃温度到零上60-70℃的温度变化，保持结构强度、硬度、以及材料韧性的稳定，因此使得利用该合金钢制造的铲斗可以用于耐温变型挖掘机的生产制造，使得生产制造的挖掘机工作温度范围更广，性能更优秀。
（2）该型铲斗使用的合金钢在加工过程中经过调质处理和时效处理，调质处理可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能；时效处理可以消除钢材的残余应力，稳定钢材组织和尺寸。加工焊接成铲斗后还经过机械探伤，从而表面焊接不充分对铲斗结构和性能的影响，纳米强化处理过程可以进一步提高铲斗结构表面的机械强度和硬度，提高铲斗的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其使用的合金钢的组分按照质量百分比如下：C：0.10，Si：0.24，Al：0.6，Mo：0.11，Cr：0.14，Ni：0.03，Cu：0.34，V：0.04，P：0.003，S：0.005，微量元素：0.03，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，微量元素中含有Ce、Sm、Dy和Y，四者的质量比为3:1:1:2。
本实施例中，挖掘机铲斗的制备方法如下：
（1）按照质量百分比准备各原料，将原料混合均匀后加入到高温炉中冶炼，冶炼过程使用的高温炉为电弧炉，冶炼过程使用氮气进行保护，冶炼完成后送入到LF精炼炉中进行精炼，精炼过程中以4atm的气压吹氩气进行浮杂去除。
（2）将冶炼后的合金熔液浇铸后进行均热处理，均热处理的温度为1150℃，均热处理后进行轧制，轧制过程包括初轧过程和终轧过程，初轧过程的轧制温度为980℃，终轧温度为820℃，初轧过程的轧制速度为4m/s，终轧过程的轧制速度为3m/s，轧制完成后进行冷却，冷却的速度为7℃/s，冷却后温度为660℃；将轧制后的钢材送入到保温炉中，以900℃，保温1h，然后以35℃/s的速率进行快冷处理，快冷处理至温度为350℃后再进行调质处理，调质处理后进行时效处理，调质处理的回火温度为550℃，时效处理的温度为180℃，时效处理时间为8h，最后将钢材冷却至室温。
（3）将钢材送入到加工车床上，经过下料、车铣钻、成型、焊接和打磨工艺处理后得到铲斗初坯，对铲斗初坯进行机械探伤，机械探伤采用超声波探伤仪进行检测，探测合格的产品进行表面强化处理，强化处理工艺中使用350MPa的压应力，对铲斗表面以15kHz的频率进行冲击，从而使得铲斗表面实现纳米化。
（4）对强化处理后的铲斗进行油漆喷涂，油漆选用挖掘机专用高耐磨防护漆，喷涂完后得到所需挖掘机铲斗。
实施例2
一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其使用的合金钢的组分按照质量百分比如下：C：0.16，Si：0.26，Al：0.8，Mo：0.14，Cr：0.18，Ni：0.09，Cu：0.37，V：0.06，P：0.004，S：0.006，微量元素：0.08，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，微量元素中含有Ce、Sm、Dy和Y，四者的质量比为3:1:1:2。
本实施例中，挖掘机铲斗的制备方法如下：
（1）按照质量百分比准备各原料，将原料混合均匀后加入到高温炉中冶炼，冶炼过程使用的高温炉为电弧炉，冶炼过程使用惰性气体进行保护，冶炼完成后送入到LF精炼炉中进行精炼，精炼过程中以5atm的气压吹氩气进行浮杂去除。
（2）将冶炼后的合金熔液浇铸后进行均热处理，均热处理的温度为1180℃，均热处理后进行轧制，轧制过程包括初轧过程和终轧过程，初轧过程的轧制温度为1100℃，终轧温度为860℃，初轧过程的轧制速度为7m/s，终轧过程的轧制速度为5m/s，轧制完成后进行冷却，冷却的速度为11℃/s，冷却后温度为700℃；将轧制后的钢材送入到保温炉中，以920℃，保温1.5h，然后以40℃/s的速率进行快冷处理，快冷处理至温度为380℃后再进行调质处理，调质处理后进行时效处理，调质处理的回火温度为620℃，时效处理的温度为240℃，时效处理时间为12h，最后将钢材冷却至室温。
（3）将钢材送入到加工车床上，经过下料、车铣钻、成型、焊接和打磨工艺处理后得到铲斗初坯，对铲斗初坯进行机械探伤，机械探伤采用超声波探伤仪进行检测，探测合格的产品进行表面强化处理，强化处理工艺中使用380MPa的压应力，对铲斗表面以18kHz的频率进行冲击，从而使得铲斗表面实现纳米化。
（4）对强化处理后的铲斗进行油漆喷涂，油漆选用挖掘机专用高耐磨防护漆，喷涂完后得到所需挖掘机铲斗。
实施例3
一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其使用的合金钢的组分按照质量百分比如下：C：0.13，Si：0.25，Al：0.7，Mo：0.12，Cr：0.16，Ni：0.07，Cu：0.36，V：0.05，P：0.003，S：0.005，微量元素：0.06，余量为Fe和不可避免的杂质；其中，微量元素中含有Ce、Sm、Dy和Y，四者的质量比为3:1:1:2。
本实施例中，挖掘机铲斗的制备方法如下：
（1）按照质量百分比准备各原料，将原料混合均匀后加入到高温炉中冶炼，冶炼过程使用的高温炉为电弧炉，冶炼过程使用惰性气体进行保护，冶炼完成后送入到LF精炼炉中进行精炼，精炼过程中以4.5atm的气压吹氩气进行浮杂去除。
（2）将冶炼后的合金熔液浇铸后进行均热处理，均热处理的温度为1160℃，均热处理后进行轧制，轧制过程包括初轧过程和终轧过程，初轧过程的轧制温度为1050℃，终轧温度为840℃，初轧过程的轧制速度为6m/s，终轧过程的轧制速度为4m/s，轧制完成后进行冷却，冷却的速度为9℃/s，冷却后温度为680℃；将轧制后的钢材送入到保温炉中，以910℃，保温1.3h，然后以38℃/s的速率进行快冷处理，快冷处理至温度为360℃后再进行调质处理，调质处理后进行时效处理，调质处理的回火温度为600℃，时效处理的温度为200℃，时效处理时间为10h，最后将钢材冷却至室温。
（3）将钢材送入到加工车床上，经过下料、车铣钻、成型、焊接和打磨工艺处理后得到铲斗初坯，对铲斗初坯进行机械探伤，机械探伤采用超声波探伤仪进行检测，探测合格的产品进行表面强化处理，强化处理工艺中使用370MPa的压应力，对铲斗表面以16kHz的频率进行冲击，从而使得铲斗表面实现纳米化。
（4）对强化处理后的铲斗进行油漆喷涂，油漆选用挖掘机专用高耐磨防护漆，喷涂完后得到所需挖掘机铲斗。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其特征在于：所述合金钢的组分按照质量百分比如下：C：0.10-0.16，Si：0.24-0.26，Al：0.6-0.8，Mo：0.11-0.14，Cr：0.14-0.18，Ni：0.03-0.09，Cu：0.34-0.37，V：0.04-0.06，P：≤0.005，S：≤0.008，微量元素：0.03-0.08，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述微量元素中含有Ce、Sm、Dy和Y，四者的质量比为3:1:1:2。
2.根据权利要求1所述的一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其特征在于：所述合金钢的组分按照质量百分比如下：C：0.13，Si：0.25，Al：0.7，Mo：0.12，Cr：0.16，Ni：0.07，Cu：0.36，V：0.05，P：0.003，S：0.005，微量元素：0.06，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述微量元素中含有Ce、Sm、Dy和Y，四者的质量比为3:1:1:2。
3.根据权利要求1所述的一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其特征在于：所述挖掘机铲斗的制备方法如下：
（1）按照质量百分比准备各原料，将原料混合均匀后加入到高温炉中冶炼，冶炼完成后送入到LF精炼炉中进行精炼，精炼过程中以4-5atm的气压吹氩气进行浮杂去除；
（2）将冶炼后的合金熔液浇铸后进行均热处理，均热处理的温度为1150-1180℃，均热处理后进行轧制，轧制过程包括初轧过程和终轧过程，初轧过程的轧制温度为980-1100℃，终轧温度为820-860℃，轧制完成后进行冷却，冷却的速度为7-11℃/s，冷却后温度为660-700℃；将轧制后的钢材送入到保温炉中，以900-920℃，保温1-1.5h，然后以35-40℃/s的速率进行快冷处理，快冷处理至温度为350-380℃后再进行调质处理，调质处理后进行时效处理，最后将钢材冷却至室温；
（3）将钢材送入到加工车床上，经过下料、车铣钻、成型、焊接和打磨工艺处理后得到铲斗初坯，对铲斗初坯进行机械探伤，探测合格的产品进行表面强化处理，强化处理工艺中使用350-380MPa的压应力，对铲斗表面以15-18kHz的频率进行冲击，从而使得铲斗表面实现纳米化；
（4）对强化处理后的铲斗进行油漆喷涂，喷涂完后得到所需挖掘机铲斗。
4.根据权利要求3所述的一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其特征在于：步骤（1）所述的冶炼过程使用的高温炉为电弧炉，冶炼过程使用氮气或惰性气体进行保护。
5.根据权利要求3所述的一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其特征在于：步骤（2）初轧过程的轧制速度为4-7m/s，终轧过程的轧制速度为3-5m/s。
6.根据权利要求3所述的一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其特征在于：步骤（2）所述调质处理的回火温度为550-620℃，时效处理的温度为180-240℃，时效处理时间为8-12h。
7.根据权利要求3所述的一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其特征在于：步骤（3）所述机械探伤采用超声波探伤仪进行检测。
8.根据权利要求3所述的一种用耐温变高强合金钢制造的挖掘机铲斗，其特征在于：步骤在（4）所述油漆选用挖掘机专用高耐磨防护漆。
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