CN109338278A - 一种斗齿用合金钢的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种斗齿用合金钢的热处理工艺，涉及合金钢斗齿生产技术领域。包括以下步骤：将合金钢斗齿进行脱脂，脱脂后用冷水冲洗，再将合金钢放入烘箱中烘干；将烘干后的合金钢斗齿放入滴控井式炉中进行碳氮共渗和渗硼盐浴；将合金钢斗齿置于油中进行淬油，出油后自然冷却至室温；将合金钢斗齿放入煅烧炉内进行调质处理，调质后空气中冷却至室温得到产品。本发明采用碳氮共渗和渗硼盐浴的两种热处理方法，两者相互配合，使制得的合金钢斗齿表面硬度高、耐磨性好、抗疲劳性能好、抗高温性能好，并且通过淬油和调质处理的两种热处理工艺，有效提高了合金钢斗齿的整体性能，使其内部组分更加稳定，性能优越。

Description

一种斗齿用合金钢的热处理工艺
技术领域
本发明涉及合金钢斗齿生产技术领域，具体涉及一种斗齿用合金钢的热处理工艺。
背景技术
挖掘机斗齿是挖掘机上的重要易耗部件，类似于人的牙齿，是由齿座和齿尖组成的组合斗齿，二者靠销轴连接。斗齿是挖掘机主要的损耗件之一，在作业过程中直接与砂、土、岩石、矿物等接触，工况条件恶劣，磨损严重，消耗量很大。传统的斗齿材质为高锰钢，但存在使用寿命短、耐磨性差、高频率冲击荷载摩擦磨损高的缺点。
本发明是提供一种用于挖掘机的合金钢斗齿，克服现有挖掘机斗齿存在使用寿命短、耐磨性差、高频率冲击荷载摩擦磨损高的缺陷。提高斗齿的耐磨性能，大幅降低成本及劳动强度。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种斗齿用合金钢的热处理工艺，本发明采用碳氮共渗和渗硼盐浴的两种热处理方法，两者相互配合，使制得的合金钢斗齿表面硬度高、耐磨性好、抗疲劳性能好、抗高温性能好，并且通过淬油和调质处理的两种热处理工艺，有效提高了合金钢斗齿的整体性能，使其内部组分更加稳定，性能优越。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种斗齿用合金钢的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将合金钢斗齿用脱脂剂进行脱脂，脱脂15-20min后用冷水冲洗2-3次，再将合金钢放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的合金钢斗齿放入滴控井式炉中进行碳氮共渗，升温并向滴控井式炉内通入氨气，从而将炉内的空气全部排出，再匀速的缓慢滴加煤油，保压共渗3.5-4h后停止滴加，缓慢降温且降压；
(3)向上述步骤(2)中的滴控井式炉内加入氯化钠溶液进行渗硼盐浴，添加至合金钢斗齿被完全淹没，再加入催渗剂和供硼剂，并且升温至900-920℃，保温渗硼5-6h；
(4)将经过渗硼盐浴的合金钢斗齿置于油中进行淬油，待合金钢斗齿油冷至180-200℃后出油，再自然冷却至室温；
(5)将冷却后的合金钢斗齿放入煅烧炉内进行调质处理，升温后保温2-2.5h，再浸入硝酸钠水溶液中冷却至120-140℃，再次升温后保温1-1.5h，空气中冷却至室温得到产品。
优选的，步骤(1)中脱脂剂为碱水、汽油、水基清洗剂和三氯乙烯脱脂中的一种或多种。
优选的，步骤(1)中烘干温度为80-100℃，烘干时间为30-40min。
优选的，步骤(2)中以50℃/min的速度升温至820-840℃，并且以20℃/min的速度缓慢降温至160-180℃。
优选的，步骤(2)中以460-480L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为4-5MPa，以50kPa/min的速度缓慢降压至100-150kPa。
优选的，步骤(2)中以8-12mL/min的速度滴加煤油。
优选的，步骤(3)中的催渗剂和供硼剂分别是氟化钠和碳化硼。
优选的，步骤(3)和(5)中的氯化钠溶液和硝酸银溶液的浓度分别是0.5-0.8mol/L和0.4-0.6mol/L。
优选的，步骤(5)中第一次升温至930-950℃，第二次升温至500-520℃。
本发明提供一种斗齿用合金钢的热处理工艺，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用碳氮共渗的热处理方法在合金钢斗齿表面掺入碳和氮，通过对压强、温度和速度的精准控制，使制得的合金钢斗齿表面硬度高、耐磨性好、抗疲劳性能好；
(2)本发明采用渗硼盐浴的热处理方法在合金钢斗齿表面掺入硼，两种热处理方式相互配合，并且通过对温度和浓度的精准控制，大大增强了合金钢斗齿的耐磨性，同时使合金钢斗齿具有较好的耐蚀性、抗高温和抗氧化性能；
(3)本发明在两次掺杂的热处理方法之后配合淬油，并且再对合金钢斗齿进行调质处理，有效提高了合金钢斗齿的整体性能，使其内部组分更加稳定，合金钢斗齿性能优越。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种斗齿用合金钢的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将合金钢斗齿用脱脂剂进行脱脂，脱脂15min后用冷水冲洗2次，再将合金钢放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的合金钢斗齿放入滴控井式炉中进行碳氮共渗，升温并向滴控井式炉内通入氨气，从而将炉内的空气全部排出，再匀速的缓慢滴加煤油，保压共渗3.5h后停止滴加，缓慢降温且降压；
(3)向上述步骤(2)中的滴控井式炉内加入氯化钠溶液进行渗硼盐浴，添加至合金钢斗齿被完全淹没，再加入催渗剂和供硼剂，并且升温至900℃，保温渗硼5h；
(4)将经过渗硼盐浴的合金钢斗齿置于油中进行淬油，待合金钢斗齿油冷至180℃后出油，再自然冷却至室温；
(5)将冷却后的合金钢斗齿放入煅烧炉内进行调质处理，升温后保温2h，再浸入硝酸钠水溶液中冷却至120℃，再次升温后保温1h，空气中冷却至室温得到产品。
其中，步骤(1)中脱脂剂为碱水、汽油、水基清洗剂和三氯乙烯脱脂中的一种或多种；步骤(1)中烘干温度为80-100℃，烘干时间为30-40min；步骤(2)中以50℃/min的速度升温至820-840℃，并且以20℃/min的速度缓慢降温至160-180℃；步骤(2)中以460-480L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为4-5MPa，以50kPa/min的速度缓慢降压至100-150kPa；步骤(2)中以8-12mL/min的速度滴加煤油；步骤(3)中的催渗剂和供硼剂分别是氟化钠和碳化硼；步骤(3)和(5)中的氯化钠溶液和硝酸银溶液的浓度分别是0.5-0.8mol/L和0.4-0.6mol/L；步骤(5)中第一次升温至930-950℃，第二次升温至500-520℃。
实施例2：
一种斗齿用合金钢的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将合金钢斗齿用脱脂剂进行脱脂，脱脂18min后用冷水冲洗3次，再将合金钢放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的合金钢斗齿放入滴控井式炉中进行碳氮共渗，升温并向滴控井式炉内通入氨气，从而将炉内的空气全部排出，再匀速的缓慢滴加煤油，保压共渗3.8h后停止滴加，缓慢降温且降压；
(3)向上述步骤(2)中的滴控井式炉内加入氯化钠溶液进行渗硼盐浴，添加至合金钢斗齿被完全淹没，再加入催渗剂和供硼剂，并且升温至910℃，保温渗硼5.5h；
(4)将经过渗硼盐浴的合金钢斗齿置于油中进行淬油，待合金钢斗齿油冷至190℃后出油，再自然冷却至室温；
(5)将冷却后的合金钢斗齿放入煅烧炉内进行调质处理，升温后保温2.3h，再浸入硝酸钠水溶液中冷却至130℃，再次升温后保温1.3h，空气中冷却至室温得到产品。
其中，步骤(1)中脱脂剂为碱水、汽油、水基清洗剂和三氯乙烯脱脂中的一种或多种；步骤(1)中烘干温度为80-100℃，烘干时间为30-40min；步骤(2)中以50℃/min的速度升温至820-840℃，并且以20℃/min的速度缓慢降温至160-180℃；步骤(2)中以460-480L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为4-5MPa，以50kPa/min的速度缓慢降压至100-150kPa；步骤(2)中以8-12mL/min的速度滴加煤油；步骤(3)中的催渗剂和供硼剂分别是氟化钠和碳化硼；步骤(3)和(5)中的氯化钠溶液和硝酸银溶液的浓度分别是0.5-0.8mol/L和0.4-0.6mol/L；步骤(5)中第一次升温至930-950℃，第二次升温至500-520℃。
实施例3：
一种斗齿用合金钢的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将合金钢斗齿用脱脂剂进行脱脂，脱脂20min后用冷水冲洗3次，再将合金钢放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的合金钢斗齿放入滴控井式炉中进行碳氮共渗，升温并向滴控井式炉内通入氨气，从而将炉内的空气全部排出，再匀速的缓慢滴加煤油，保压共渗4h后停止滴加，缓慢降温且降压；
(3)向上述步骤(2)中的滴控井式炉内加入氯化钠溶液进行渗硼盐浴，添加至合金钢斗齿被完全淹没，再加入催渗剂和供硼剂，并且升温至920℃，保温渗硼6h；
(4)将经过渗硼盐浴的合金钢斗齿置于油中进行淬油，待合金钢斗齿油冷至200℃后出油，再自然冷却至室温；
(5)将冷却后的合金钢斗齿放入煅烧炉内进行调质处理，升温后保温2.5h，再浸入硝酸钠水溶液中冷却至140℃，再次升温后保温1.5h，空气中冷却至室温得到产品。
其中，步骤(1)中脱脂剂为碱水、汽油、水基清洗剂和三氯乙烯脱脂中的一种或多种；步骤(1)中烘干温度为80-100℃，烘干时间为30-40min；步骤(2)中以50℃/min的速度升温至820-840℃，并且以20℃/min的速度缓慢降温至160-180℃；步骤(2)中以460-480L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为4-5MPa，以50kPa/min的速度缓慢降压至100-150kPa；步骤(2)中以8-12mL/min的速度滴加煤油；步骤(3)中的催渗剂和供硼剂分别是氟化钠和碳化硼；步骤(3)和(5)中的氯化钠溶液和硝酸银溶液的浓度分别是0.5-0.8mol/L和0.4-0.6mol/L；步骤(5)中第一次升温至930-950℃，第二次升温至500-520℃。
实施例4：
检测本发明合金钢斗齿的性能，选取上述实施例1-3所制得的合金钢斗齿和市面上普通的合金钢斗齿，采用洛氏硬度计检测合金钢斗齿的硬度(即硬度：HRC)，采用空气弹老化试验机检测合金钢斗齿的抗老化性能(即老化时间：h)，采用砂轮摩擦法检测合金钢斗齿的耐磨性能(即磨损量：mg)，采用高温试验机检测合金钢斗齿的耐高温性能(即熔点：℃)，以实施例1-3所得合金钢为实验组1-3，普通合金钢为对照组，结果如下表所示：
组别 实验组1 实验组2 实验组3 对照组
硬度 78 90 83 55
老化时间 1670 2180 1890 1320
磨损量 22 15 19 36
熔点 680 760 720 530
由上表可知，由于老化时间越长抗老化性能越强，磨损量越少耐磨性能越好，熔点越高耐高温性能越好，因此本发明所制得合金钢斗齿的硬度、抗老化性能、耐磨性和抗高温性能远远优于普通合金钢斗齿，且实施例2所制得的合金钢斗齿的性能最佳。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将合金钢斗齿用脱脂剂进行脱脂，脱脂15-20min后用冷水冲洗2-3次，再将合金钢放入烘箱中烘干；
(2)将烘干后的合金钢斗齿放入滴控井式炉中进行碳氮共渗，升温并向滴控井式炉内通入氨气，从而将炉内的空气全部排出，再匀速的缓慢滴加煤油，保压共渗3.5-4h后停止滴加，缓慢降温且降压；
(3)向上述步骤(2)中的滴控井式炉内加入氯化钠溶液进行渗硼盐浴，添加至合金钢斗齿被完全淹没，再加入催渗剂和供硼剂，并且升温至900-920℃，保温渗硼5-6h；
(4)将经过渗硼盐浴的合金钢斗齿置于油中进行淬油，待合金钢斗齿油冷至180-200℃后出油，再自然冷却至室温；
(5)将冷却后的合金钢斗齿放入煅烧炉内进行调质处理，升温后保温2-2.5h，再浸入硝酸钠水溶液中冷却至120-140℃，再次升温后保温1-1.5h，空气中冷却至室温得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于：步骤(1)中脱脂剂为碱水、汽油、水基清洗剂和三氯乙烯脱脂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于：步骤(1)中烘干温度为80-100℃，烘干时间为30-40min。
4.根据权利要求1所述的一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于：步骤(2)中以50℃/min的速度升温至820-840℃，并且以20℃/min的速度缓慢降温至160-180℃。
5.根据权利要求1所述的一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于：步骤(2)中以460-480L/h的速度通入氨气，保持炉内气压为4-5MPa，以50kPa/min的速度缓慢降压至100-150kPa。
6.根据权利要求1所述的一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于：步骤(2)中以8-12mL/min的速度滴加煤油。
7.根据权利要求1所述的一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于：步骤(3)中的催渗剂和供硼剂分别是氟化钠和碳化硼。
8.根据权利要求1所述的一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于：步骤(3)和(5)中的氯化钠溶液和硝酸银溶液的浓度分别是0.5-0.8mol/L和0.4-0.6mol/L。
9.根据权利要求1所述的一种斗齿用合金钢的热处理工艺，其特征在于：步骤(5)中第一次升温至930-950℃，第二次升温至500-520℃。
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