专利名称：：一种耐磨铸钢斗齿的制备方法
技术领域：
：本发明属于金属耐磨材料
技术领域：
。具体涉及一种耐磨铸钢斗齿的制备方法，特别涉及一种用马口铁边角料为主要原料的耐磨铸钢斗齿的制备方法。
背景技术：
：斗齿一般装在挖掘机伊斗前端，系悬臂梁构件，直接与矿石、砂土、岩石等物料接触，在接触物料时，既承受沖击作用，又承受弯曲作用。服役过程中，斗齿尖部受到较大的冲击滑动磨粒磨损，尖部表面常出现各式犁沟、变形，造成表面磨损或脱落。国内的大型挖掘机多用进口材质20CrNi2Mo，成本高。中国发明专利CN1385550/>开了一种高抗磨合金及其生产方法，其化学成分包含有0.4-1.5%的C，6.0-20。/。的Mn，1.0-3.Oy。的Cr,0.5-4.(r/o的Ni,0.05—0.25。/。的孕育剂和Si、S、P，其中Si含量《0.8、S含量《0.04、P含量<0.06,用于制造斗齿，抗磨性能与同类产品比较提高了30-70%。由于含有价格昂贵的镍元素，导致斗齿生产成本升高。中国发明专利CN1621554^^开了一种多元合金铸钢挖掘才几斗齿及其生产工艺，多元合金铸钢的成分(重量％)为CO.22-0.45、Cr<2.0、Mn《2.0、Si<2.0、MoO.20-0.50、TiO.05-0.20、余量为Fe,由于含有价格昂贵的钼元素，导致斗齿生产成本升高。程巨强也介绍了一种高强度铸钢斗齿材料(程巨强，高强度铸钢斗齿材料的研制与应用，工程机械，2007年，38巻，第7期，57-59页)，高强度铸钢斗齿材料的成分为中、低碳低合金钢，主要化学成分为硅、锰、镍、钼等，主要元素的成分范围为0,18%~0.30%C,1.2%~1.6%Si，1.8%~2.2%Mn,0.4%~0.7%Ni，0.2%~0.3%Mo。斗齿热处理后的力学性能为强度((Jb)>1650Mpa,冲击韧度(Akd)〉20J,硬度46~52HRC，由于含有价格昂贵的镍和钼元素，导致斗齿生产成本升高。为了进一步提高斗齿使用寿命，中国发明专利CN1410192公开了一种双金属电渣熔铸抗磨斗齿制造方法，其斗齿由不同材料的齿柄和齿尖组成，制造工艺是以齿柄的侧面为叠砌面，多层对开式水冷结晶器也依齿柄工作面前端而向上叠加，用高铬铸铁做自耗电极，一次电渣熔铸就熔铸出多个齿尖，同时，把对应数量的低碳合金钢或锰钢齿柄熔成一体，形成一组斗齿群，然后，用导电切割设备切割成一个个斗齿。该技术存在工艺复杂和斗齿质量稳定性较差的不足。
发明内容本发明目的是针对目前斗齿生产中存在的不足，开发一种生产工艺简便、原料来源丰富、不含钼、镍等贵重合金元素和生产成本低廉的耐磨铸钢斗齿的制备方法。本发明以马口铁边角料为主要原料，并加入少量高碳铬铁、硅铁、中碳锰铁和微量硼铁、锆铁、稀土硅铁和钛铁，将上述原材料在压力机上压实于一体，然后置于感应加热炉内直接熔化，随后直接浇注成斗齿，斗齿凝固后，直接入水冷却，最后在低温下回火，得到综合性能优异的斗齿，具体步骤如下1)将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钛铁，按质量百分比96.3~97.0%、1,5~1.8%、0.8~1.2%、0.4~0.6%、0.025~0.035%、0.045~0.055%和0.18~0.25%混合于一体，并在压力机上压实成尺寸为(150-250)mmx(150~250)mmx(150-250)mm的方块，然后将压实的方块》文入感应电炉加热熔化，当钢水温度达到1600~1640。C时出炉；2)钢水静置3~5min后，在模壳温度不低于50(TC的腊模壳内浇注成型，得到斗齿；3)当斗齿表面温度达到88095(TC后，将斗齿和模壳一起放入水中冷却，随后切割斗齿上的浇冒口，并将斗齿随炉加热到230-280°C,保温810h后空冷，得到耐磨铸钢斗齿。本发明斗齿的主要原料来源于马口铁边角料，由于马口铁边角料厚度薄，直接入炉加热，烧损严重，因此在入炉加热前，需要在压力机上进行压实处理。另外，高碳铬铁、硅铁、中石友锰4失和樣i量硼铁、锆铁、稀土硅铁和钛铁也与马口铁边角料混合于一体，并在压力机上压实，可以减少合金元素氧化烧损，提高合金元素收得率。与此同时，还可提高钢水中合金元素分布的均匀性，有利于消除斗齿中合金元素的偏析，提高斗齿的综合性能。本发明加入高碳铬铁、硅铁、中碳锰铁，主要是为了提高斗齿强度和硬度，加入硼铁是为了改善斗齿淬透性，加入锆铁、稀土硅铁和钛铁是为了细化和净化凝固组织，提高斗齿韧性。另外马口铁表面的锡部分残留于斗齿，也有利于提高斗齿的综合力学性能。由于马口铁边角料厚度薄，易熔化，因此以马口铁边角料为主要炉料，熔炼时间短，电耗低且合金元素烧损少。另外，在模壳温度不低于50(TC的腊模壳内浇注斗齿，斗齿成形性好，斗齿外观质量好，易装配，斗齿内部也不会出现气孔等铸造缺陷。由于腊模壳厚度薄，通常小于20mm,当斗齿表面温度达到880-950°C，将斗齿和模壳一起入水冷却，腊模壳易开裂脱落，斗齿水冷后易淬硬，获得高硬度马氏体基体，在23028(TC,保温810h,可去除斗齿内应力，稳定淬火组织，可获得力学性能和耐磨性能优异的斗齿。本发明具有以下有益效果1)用本发明制造的斗齿，生产工艺简便，原材料以廉价的马口铁边角料为主，不含价格昂贵的钼、镍等合金元素，斗齿生产成本低廉，比20CrNi2Mo斗齿降低50。/o以上。2)本发明斗齿熔炼时间短，电耗低，生产效率高。3)本发明斗齿取消高温热处理淬火，铸态直接入水，简化了操作工序，降低了能耗，缩短了生产周期。4)本发明斗齿易清砂，减轻了工人劳动强度5)本发明斗齿抗拉强度超过1500Mpa,冲击韧度(AKu)>45J，硬度48~52HRC，耐磨性比20CrNi2Mo斗齿提高20%~30%。下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。具体实施方式实施例1用350kg中频感应电炉熔炼斗齿材料，具体工艺步骤如下1)将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钛铁，分别按质量百分比96.57%、1.5%、1.2%、0.4%、0.035°/。、0.045%和0.25%混合于一体，并在压力才几上压实成尺寸为150mmx15Ommx15Omm的方块，然后将压实的方块直接^文入感应电炉加热，当温度达到1638。C时出炉；2)钢水静置3min后，在模壳温度不低于50(TC的腊模壳内浇注成型；3)当斗齿表面温度达到94(TC，将斗齿和模壳一起放入水中冷却，随后切割斗齿上的浇冒口，并将斗齿随炉加热到28(TC,保温8h后空冷即可，耐磨铸钢斗齿力学性能见表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表l耐磨铸钢斗齿的力学性能实施例2用450kg中频感应电炉熔炼斗齿材料，具体工艺步骤如下1)将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钬铁，分别按质量百分比96.54%、1.8%、0.8%、0.6%、0.025%、0.055%和0.18%混合于一体，并在压力才几上压实成尺寸为200mmx200mmx200mm的方块，然后将压实的方块直接^:入感应电炉加热，当温度达到1603。C时出炉；2)钢水静置5min后，在模壳温度不低于50(TC的腊模壳内浇注成型;3)当斗齿表面温度达到890°C，将斗齿和模壳一起放入水中冷却，随后切割斗齿上的浇冒口，并将斗齿随炉加热到230°C，保温10h后空冷即可，耐磨铸钢斗齿力学性能见表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2耐磨铸钢斗齿的力学性能实施例3用350kg中频感应电炉熔炼斗齿材料，具体工艺步骤如下1)将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钛铁，分别按质量百分比96.52%、1.65%、1.05%、0.50%、0.03%、0.05%和0.20%混合于一体，并在压力才几上压实成尺寸为150mmx15Ommx15Oram的方块，然后将压实的方块直接》丈入感应电炉加热，当温度达到1621匸时出炉；2)钢水静置4min后，在模壳温度不低于50(TC的腊模壳内浇注成型；3)当斗齿表面温度达到920°C,将斗齿和模壳一起放入水中冷却，随后切割斗齿上的浇冒口，并将斗齿随炉加热到25(TC，保温9h后空冷即可，耐磨铸钢斗齿力学性能见表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3耐磨铸钢斗齿的力学性能将本发明耐磨铸钢斗齿应用于金属矿山、煤矿的挖掘机上，使用安全，装配方便，磨损均匀，无断齿现象出现，使用寿命比高锰钢斗齿提高150%~200%，比20CrNi2Mo斗齿提高20%~30%。本发明斗齿以廉价的马口铁边角料为主，不含价格昂贵的钼、镍等合金元素，斗齿生产成本低廉，比20CrNi2Mo斗齿降低50%以上，比高锰钢斗齿降低15%以上。本发明斗齿熔炼时间短，电耗低，且热处理工艺筒便，生产效率高，推广应用具有显著的经济和社会效益。权利要求1、一种耐磨铸钢斗齿的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钛铁，分别按质量百分比96.3～97.0％、1.5～1.8％、0.8～1.2％、0.4～0.6％、0.025～0.035％、0.045～0.055％和0.18～0.25％混合于一体，并在压力机上压实成尺寸为(150～250)mm×(150～250)mm×(150～250)mm的方块，然后将压实的方块放入感应电炉加热熔化，当钢水温度达到1600～1640℃时出炉；2)钢水静置3～5min后，在模壳温度不低于500℃的腊模壳内浇注成型，得到斗齿；3)当斗齿表面温度达到880～950℃后，将斗齿和模壳一起放入水中冷却，随后切割斗齿上的浇冒口，并将斗齿随炉加热到230～280℃，保温8～10h后空冷，得到耐磨铸钢斗齿。全文摘要一种耐磨铸钢斗齿的制备方法属于金属耐磨材料
技术领域：
。现有斗齿及其生产工艺存在成本高，工艺复杂等问题。本发明通过将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钛铁，分别按质量百分比96.3～97.0％、1.5～1.8％、0.8～1.2％、0.4～0.6％、0.025～0.035％、0.045～0.055％和0.18～0.25％混合于一体，并在压力机上压实成方块后，放入感应电炉加热熔化，并在腊模壳内浇注成斗齿，斗齿凝固后，直接入水冷却，最后在低温下回火，得到耐磨铸钢斗齿。本发明具有生产成本低、生产效率高和斗齿使用寿命长等优点。文档编号B22D25/00GK101444841SQ20081024684公开日2009年6月3日申请日期2008年12月31日优先权日2008年12月31日发明者吴中伟,朱国宏,朱国海,健林,符寒光,雷永平申请人:北京工业大学