CN109777927A - 一种用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
为解决现有挖沙斗材料焊接性能差的问题，本发明提出一种用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺，包括S100：正火，将高锰钢加热至910℃～930℃，然后保温后冷却；S200：淬火，将经过正火后的高锰钢加热至950℃～1050℃，然后保温后冷却；S300：第一次回火，将经过淬火后的高锰钢加热至630℃～650℃，然后保温后冷却；S300：第一次回火，将经过淬火后的高锰钢加热至380℃～410℃，然后保温后冷却。经过上述热处理后，本申请中的高锰钢内合金化元素能够充分作用，解决了现有挖沙斗材料焊接性能差的问题，获得强度、硬度、抗冲击韧性、耐磨性、耐腐蚀性及焊接性能好的高锰钢材料。
Description
技术领域
本发明涉及到挖沙斗铸造技术领域，特别涉及到一种用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺。
背景技术
挖沙斗是挖沙船用配件,也称为斗子、料斗、挖勺，包括底板、耳板和连接板，其中底板两侧均连接有耳板，底板后端与连接板相连，并且连接板两侧与耳板连接，如此底板、耳板和连接板构成了挖沙斗；其用于挖据河床或海床的沙粒，应用环境恶劣。例如在挖掘物料时会碰到非常坚硬的东西，此时挖沙斗需承受巨大的冲击力；同时在河床或海床的床底具有大量腐蚀性物品，又导致挖沙斗具有极高的耐腐蚀性；为了降低挖沙斗的维修次数，提升挖沙效率，需要挖沙斗具有较高的耐磨性。
现有技术中挖沙斗底板选择高锰钢，其材质的元素含量质量百分比为：C：0.52—0.73％，Mn：2.0—2.50％，Cr：0.35—0.85％，Ni：0.63—0.89％，余量为Fe；为了提高材料的硬度和耐磨性，提高了材料中的锰含量；但锰含量过高，会导致耐腐蚀性低，使用中又增加了材料中铬和镍的含量，以提高材料的耐腐蚀性能；如此，该材料应用广泛，受到客户好评；实际使用中为了降低成本，常通过焊接的方式将三者组成挖沙斗；使用时却因为材料中锰含量过高，促使材料内的铁素体晶粒粗大，经测试晶粒为3号，因而会导致对淬火过热的敏感性增加，其焊接性能变差，容易产生应力集中，焊缝处的内应力大，受到冲击时容易产生脆性断裂，提高挖沙成本，故如何提高上述材料的焊接性能，是本领域技术人员所亟需解决的问题。
中国专利文献CN201110249863.9提供了一种耐磨抗腐蚀高锰钢的热处理工序，但该文献中锰含量仅为12％～14％，其对材料内晶粒的增大程度远低于上述用于挖沙斗的高锰钢材料，其次该文献中高猛钢用于双辊破碎机的破碎齿，其外形尺寸远低于挖沙斗，并且破碎齿结构简单，若借用文献CN201110249863.9中的热处理工序，同样达不到改善本申请中高锰钢材料组织的晶粒，不能提高其焊接性能。
发明内容
基于用于挖沙斗的高锰钢材料，其成分为：C：0.52—0.73％，Mn：2.0—2.50％，Cr：0.35—0.85％，Ni：0.63—0.89％，余量为Fe；为了提高上述材料的焊接性能，本发明提出一种用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺，其目的在于提高材料的焊接性能，降低挖沙成本。
本发明提出的技术方案是：一种用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺，包括以下步骤：
S100：正火，经试验，上述材料奥氏体化的临界温度线约为890℃，在本步骤中将高锰钢加热至910℃～930℃，若温度过低，难以将材料内的铁素体全部转化为奥氏体，若温度过高，则增加能源消耗，提高了热处理成本；然后保温80min～100min，让材料内组织更加均匀，保温后让材料出炉空冷至常温，如此确保高锰钢通过正火后得到铁素体和珠光体；
S200：淬火，将经过正火后的高锰钢加热至950℃～1050℃，若温度过低，同样不能将材料内的组织全部转化为奥氏体，温度过高，则增加能源消耗，提高了热处理成本；然后保温200min～240min，保温时间过短，奥氏体均匀度低，影响焊接性能，若保温时间过长，奥氏体组织增大，同样会影响焊接性能；保温后让高锰钢在熔盐中冷却，冷却速度均匀，能够得到较好的下贝氏体组织；
S300：第一次回火，将经过淬火后的高锰钢加热至630℃～650℃，保温60min～80min，若时间过短，难以消除淬火应力，时间过长又增加能源消耗，提高了热处理成本，然后出炉空冷，得到回火索氏体组织；
S400：第二次回火，将经过淬火后的高锰钢加热至380℃～410℃，保温40min～60min，然后出炉空冷，得到回火托氏体组织；
经过上述热处理后，本申请中的高锰钢内合金化元素能够充分作用，解决了现有挖沙斗材料焊接性能差的问题，获得强度、硬度、抗冲击韧性、耐磨性、耐腐蚀性及焊接性能好的高锰钢材料。
附图说明
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺作进一步的说明。
实施例一，采用第一种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至910℃，保温80min，出炉空冷；S200：淬火，加热至950℃，保温200min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至630℃，保温60min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至380℃，保温40min，出炉空冷。
实施例二，采用第二种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至915℃，保温85min，出炉空冷；S200：淬火，加热至975℃，保温210min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至635℃，保温65min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至390℃，保温45min，出炉空冷。
实施例三，采用第三种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至920℃，保温90min，出炉空冷；S200：淬火，加热至1000℃，保温220min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至640℃，保温70min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至395℃，保温50min，出炉空冷。
实施例四，采用第四种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至925℃，保温95min，出炉空冷；S200：淬火，加热至1025℃，保温230min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至645℃，保温75min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至405℃，保温55min，出炉空冷。
实施例五，采用第五种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至930℃，保温100min，出炉空冷；S200：淬火，加热至1050℃，保温240min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至650℃，保温80min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至410℃，保温60min，出炉空冷。
实施例六，采用第六种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至909℃，保温79min，出炉空冷；S200：淬火，加热至949℃，保温199min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至629℃，保温59min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至379℃，保温39min，出炉空冷。
实施例七，采用第七种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至931℃，保温101min，出炉空冷；S200：淬火，加热至1051℃，保温241min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至651℃，保温81min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至411℃，保温61min，出炉空冷。
实施例八，采用第八种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至900℃，保温70min，出炉空冷；S200：淬火，加热至940℃，保温190min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至620℃，保温50min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至370℃，保温30min，出炉空冷。
实施例九，采用第九种热处理工艺，热处理步骤及参数为：S100正火，将高锰钢加热至940℃，保温110min，出炉空冷；S200：淬火，加热至1060℃，保温250min，在熔盐中冷却；S300：第一次回火，加热至660℃，保温90min，出炉空冷；S400：第二次回火，加热至420℃，保温70min，出炉空冷。
对上述热处理后的挖沙斗进行性能检测，同时与现有技术中的挖沙斗进行对比其中包括硬度检测、耐冲击性检测、材料晶粒度检测、伸长率、抗拉强度，对测量后的结果见表1(挖沙斗各个实施例性能检测对照表)。在本发明中测量方式及测量方法皆为本领域技术人员所熟知的测量方式和测量方法，并且其不是本发明保护的重点，故在此不作详细描述。
表1挖沙斗各个实施例性能检测对照表
通过上述列表对比可知，用于挖沙斗的高锰钢利用本申请提供的热处理工艺处理后得到的材料硬度增加，耐冲击性增强，晶粒变细，伸长率增加，以及抗拉强度增加，提高本申请中用于挖沙斗材料的焊接性能，降低挖沙成本。
上述为本发明的较佳实施例，应当理解本领域的技术人员无需创造性劳动即可根据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者实验等得出相关技术方案，因此这些相关技术方案都应在本权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺，包括以下步骤：
S100：正火，将高锰钢加热至910℃～930℃，然后保温后冷却；
S200：淬火，将经过正火后的高锰钢加热至950℃～1050℃，然后保温后冷却；
S300：第一次回火，将经过淬火后的高锰钢加热至630℃～650℃，然后保温后冷却；
S300：第一次回火，将经过淬火后的高锰钢加热至380℃～410℃，然后保温后冷却。
2.根据权利要求1所述用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺，其特征在于：所述S100中保温时间为80min～100min。
3.根据权利要求1所述用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺，其特征在于：所述S200中保温时间为200min～240min。
4.根据权利要求1所述用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺，其特征在于：所述S300中保温时间为60min～80min。
5.根据权利要求1所述用于挖沙斗的高锰钢热处理工艺，其特征在于：所述S400中保温时间为40min～60min。
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