一种斗齿的合金及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种斗齿的合金，其化学成分质量百分比为：C：0.31-0.39%，Si：1.77-1.95%，Mn：1.1-1.6%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，Nb：0.2-0.6%，Ti：0.15-0.2%，Ni：0.15-0.35%，Cu：0.25-0.5%，Cr：0.35-0.8%，Zn：0.15-0.2%，B：0.003-0.007%，Mo：≤0.1%，V：≤0.03%，Al：0.012-0.02%，余量为Fe，本发明添加了Cr，Mo，V，Al、Nb、Ni、Ti、Zn元素，使用了全新的生产方法，合理的热处理工艺，提高了斗齿所用合金的屈服强度和耐磨性，本发明加工出的斗齿，可以适应恶劣的工作环境，使用寿命长，减少停机和维修次数，提高了劳动生产率和设备利用率，降低了生产成本。
【专利说明】一种斗齿的合金及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于合金钢生产方法，具体涉及一种斗齿的合金及其生产方法。
【背景技术】
[0002]挖掘机前端的挖斗是工作的主要部位，挖斗上的斗齿是挖掘机上的主要易损件，由于挖掘机的工作环境一般比较恶劣，对斗齿的材质提出了比较高的要求，既要强度高、耐磨，又要有韧性，这样斗齿的使用寿命才会长，所以有必要通过合理改变材质来提高斗齿的使用寿命，这样做既不会增加生产成本，又能够进一步研究挖掘机斗齿的耐磨性和生产工艺，为研制出性能完善的斗齿做贡献。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明公开了一种斗齿的合金及其生产方法，这种合金钢耐磨、强度范围大，同时又有较好的韧性，斗齿寿命有很明显提高。
[0004]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
一种斗齿的合金，其化学成分质量百分比为:C:0.31-0.39%，S1:1.77-1.95%, Mn:
1.1-1.6%, P: ≤ 0.02%, S: ≤ 0.02%, Nb:0.2-0.6%, T1:0.15-0.2%, N1:0.15-0.35%, Cu:0.25-0.5%, Cr:0.35-0.8%, Zn:0.15-0.2%, B: 0.003-0.007%, Mo:0.1%，V:≤ 0.03%,Al:0.012-0.02%，余量为 Fe。
[0005]一种制造上述合金的生产方法，包括以下步骤:
(1)碱性氧气转炉冶炼
按化学成分质量百分比，将成分为C:0.31-0.39%，S1:1.77-1.95%，Mn:1.1-1.6%，P:(0.02%, S:≤0.02%, Cu:0.25-0.5%，余量为Fe的炼钢原料加入碱性氧气转炉内吹炼，脱硫，钢水温度为1590-1630°C，
(2)炉外精炼炉吹氧脱碳
真空状态下在炉外精炼炉吹氧脱碳，按化学成分质量百分比，将成分为Nb:0.2-0.6%，Ti:0.15-0.2%, Ni:0.15-0.35%, Cr:0.35-0.8%, Zn:0.15-0.2%, B:0.003-0.007%, Mo:(0.1%，V:^0.03%, Al:0.012-0.02%的炼钢原料以及合金加入钢包进行脱氧合金化，所述炼钢原料以及合金在出钢前1-2分钟加入钢包内；
(3)浇铸成型
钢水浇铸到斗齿形状的树脂砂模中，采用冒口加冷铁铸造，浇铸温度为1500-1550°C，将铸件自然冷却到室温后脱模；
(4)热处理 a:淬火
淬火炉加热温度为1080±10°C，保温3-5小时，出炉采用内喷外淋式水淬，外淋水量为2000-2500m3/h，内喷水量为700-1000 m3/h,以水为淬火冷却介质，淬火前，冷却水水温(25°C，冷却完毕水温不应超过40°C ；b:回火
进炉回火，加温到240 ± 10°C，保温3-4小时，出炉自然冷却到室温；
(5)后期处理
进行喷丸处理，提高斗齿的表面強度 。
[0006]含锰的钢材一般为铸件，不需正火和退火，但是必须进行淬火回火。
[0007]本发明运用微合金化理论，在普通钢的基础上添加了 Cr、Mo、V、Al、Nb、N1、T1、Zn元素，使用了全新的生产方法，提高了斗齿所用钢材的屈服強度和耐磨性，通过加入0.35-0.8%Cr、低于0.1% Mo和低于0.03%的V此类碳化物形成元素，在冶炼过程中产生化学反应，改变了钢材中碳化物的分布形态，使其均匀分布在奥氏体基体上，耐磨性提高50-60%,添加7 0.012-0.02%的Al和0.25-0.5%的Cu，起细化晶粒作用，提高了钢材的韧性，再通过温度为1080±10°C，保温3-5小时，水淬以及温度为240±10°C，保温3_4小时回火，钢体内奥氏体晶粒细小，晶内颗粒状碳化物均匀，力学性能有了明显提高，经检验，化学成分质量百分比为:C:0.31-0.39%, Si:1.77-1.95%, Mn:1.1-1.6%, P: ^ 0.02%, S:く 0.02%, Nb:0.2-0.6%, T1:0.15-0.2%, N1:0.15-0.35%, Cu:0.25-0.5%, Cr:0.35-0.8%,Zn:0.15-0.2%,B: 0.003-0.007%,Mo ?.く 0.1%,V ?.く 0.03%,Al:0.012-0.02%，余量为 Fe 的原料通过本发明所述的生产方法生产出来的斗齿的力学性能为:抗拉强度> 1670MPa，屈服强度≥1180MPa，硬度硬度HRC54-57，伸长率≥11%，冲击韧性≥19J/cm2。
[0008]本发明的有益效果是:
本发明添加了 Cr，Mo，V，Al、Nb、N1、T1、Zn元素，使用了全新的生产方法，合理的热处理エ艺，提高了斗齿所用合金的屈服強度和耐磨性，使用本发明所述的合金钢加工出的斗齿，可以适应恶劣的工作环境，使用寿命长，減少停机和维修次数，提高了劳动生产率和设备利用率，降低了生产成本。
【具体实施方式】
[0009]下面结合【具体实施方式】，进ー步阐明本发明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0010]实施例1:
一种斗齿的合金，其化学成分质量百分比为:c:0.36%，S1:1.86%, Mn:1.45%，P:0.014%, S:0.015%, Nb:0.4%, T1:0.16%, N1:0.2%, Cu:0.38%, Cr:0.55%, Zn:0.19%, B:0.006%, Mo:0.06%, V:0.025%, Al:0.018%，余量为 Fe。
[0011]一种制造上述合金的生产方法，包括以下步骤:
(1)碱性氧气转炉冶炼
按化学成分质量百分比，将成分为c:0.36%，S1:1.86%，Mn:1.45%，P:0.014%，S:0.015%，Cu:0.38%，余量为Fe的炼钢原料加入碱性氧气转炉内吹炼，脱硫，钢水温度为1620 0C ；
(2)炉外精炼炉吹氧脱碳
真空状态下在炉外精炼炉吹氧脱碳，按化学成分质量百分比，将成分为Nb:0.4%，Ti:0.16%, N1:0.2%, Cr:0.55%, Zn:0.19%, B: 0.006%, Mo:0.06%, V:0.025%, Al:0.018% 的炼钢原料以及合金加入钢包进行脱氧合金化，所述炼钢原料以及合金在出钢前I分钟加入钢包内；
(3)浇铸成型
钢水浇铸到斗齿形状的树脂砂模中，采用冒口加冷铁铸造，浇铸温度为1520°C，将铸件自然冷却到室温后脱模；
(4)热处理 a:淬火
淬火炉加热温度为1080 °C，保温5小时，出炉采用内喷外淋式水淬，外淋水量为2300m3/h,内喷水量为800 m3/h,以水为淬火冷却介质，淬火前，冷却水水温25°C，冷却完毕水温38°C ；b:回火
进炉回火，加温到240°C，保温4小时，出炉自然冷却到室温；
(5)后期处理
进行喷丸处理，提高斗齿的表面强度。
[0012]经检验，本实施例所述的斗齿的力学性能为:抗拉强度1695MPa，屈服强度1270MPa,硬度硬度HR C57，伸长率13%，冲击韧性23J/cm2，使用寿命延长60%。
[0013]实施例2
一种斗齿的合金，其化学成分质量百分比为:c:0.31%，S1:1.77%, Mn:1.1%, P:0.018%,
S:0.014%, Nb:0.2%, T1:0.15%, N1:0.15%, Cu:0.25%, Cr:0.35%, Zn:0.15%, B: 0.003%,Mo:0.09%, V:0.02%, Al:0.012%，余量为 Fe。
[0014]一种制造上述合金的生产方法，包括以下步骤:
(1)碱性氧气转炉冶炼
按化学成分质量百分比，将成分为C:0.31%，S1:1.77%，Mn:1.1%，P:0.018%，S:0.014%，Cu:0.25%，余量为Fe的炼钢原料加入碱性氧气转炉内吹炼，脱硫，钢水温度为1590 O，
(2)炉外精炼炉吹氧脱碳
真空状态下在炉外精炼炉吹氧脱碳，按化学成分质量百分比，将成分为Nb:0.2%，Ti:
0.15%, Ni:0.15%, Cr:0.35%, Zn:0.15%, B: 0.003%, Mo:0.09%, V:0.02%, Al:0.012% 的炼钢原料以及合金加入钢包进行脱氧合金化，所述炼钢原料以及合金在出钢前2分钟加入钢包内；
(3)浇铸成型
钢水浇铸到斗齿形状的树脂砂模中，采用冒口加冷铁铸造，浇铸温度为1500°C，将铸件自然冷却到室温后脱模；
(4)热处理 a:淬火
淬火炉加热温度为1070°C，保温3小时，出炉采用内喷外淋式水淬，外淋水量为2000m3/h,内喷水量为700 m3/h,以水为淬火冷却介质，淬火前，冷却水水温24°C，冷却完毕水温为39 °C ；b:回火
进炉回火，加温到230°C，保温3小时，出炉自然冷却到室温；(5)后期处理
进行喷丸处理，提高斗齿的表面強度。
[0015]经检验，本实施例所述的斗齿的力学性能为:抗拉强度1670MPa，屈服強度1180MPa，硬度硬度HRC54，伸长率11%，冲击韧性19J/cm2。
[0016]实施例3
一种斗齿的合金，其化学成分质量百分比为:c:0.39%，S1:1.95%，Mn:1.65%，P:0.02%,S:0.018%, Nb:0.6%, T1:0.2%, N1:0.35%, Cu:0.5%, Cr:0.8%, Zn:0.2%, B: 0.007%, Mo:0.082%, V:0.022%, Al:0.02%，余量为 Fe。
[0017]一种制造上述合金的生产方法，包括以下步骤:
(1)碱性氧气转炉冶炼
按化学成分质量百分比，将成分为C:0.39%，S1:1.95%，Mn:1.65%，P:0.02%, S:0.018%，Cu:0.5%余量为Fe的炼钢原料加入碱性氧气转炉内吹炼，脱硫，钢水温度为1630 °C,
(2)炉外精炼炉吹氧脱碳
真空状态下在炉外精炼炉吹氧脱碳，按化学成分质量百分比，将成分为Nb:0.6%，Ti:0.2%, N1:0.35%, Cr:0.8%, Zn:0.2%, B: 0.007%, Mo:0.082%, V:0.022%, Al:0.02% 的炼钢原料以及合金加入钢包进行脱氧合金化，所述炼钢原料以及合金在出钢前I分钟加入钢包内；
(3)浇铸成型
钢水浇铸到斗齿形状的树脂砂模中，采用冒ロ加冷铁铸造，浇铸温度为1550°C，将铸件自然冷却到室温后脱模；
(4)热处理 a:淬火
淬火炉加热温度为1090°C，保温3-5小时，出炉采用内喷外淋式水淬，外淋水量为2500m3/h,内喷水量为1000 m3/h，以水为淬火冷却介质，淬火前，冷却水水温23°C，冷却完毕水温为39 °C ；b:回火
进炉回火，加温到250°C，保温4小吋，出炉自然冷却到室温；
(5)后期处理
进行喷丸处理，提高斗齿的表面強度。
[0018]经检验，本实施例所述的斗齿的力学性能为:抗拉强度1680MPa，屈服強度1190MPa，硬度硬度HRC55，伸长率12%，冲击韧性22J/cm2。
[0019]本发明所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
【权利要求】
1.一种斗齿的合金，其特征在于:其化学成分质量百分比为:C:0.31-0.39%，Si:1.77-1.95%, Mn:1.1-1.6%, P: ≤ 0.02%, S: ≤0.02%, Nb:0.2-0.6%, Ti:0.15-0.2%, Ni:0.15-0.35%, Cu:0.25-0.5%, Cr:0.35-0.8%, Zn:0.15-0.2%, B: 0.003-0.007%, Mo:≤ 0.1%，V:≤ 0.03%, Al:0.012-0.02%，余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述的ー种斗齿的合金，其特征在于:其化学成分质量百分比为:C:0.36%, S1:1.86%, Mn:1.45%, P:0.014%, S:0.015%, Nb:0.4%, T1:0.16%, N1:0.2%, Cu:0.38%, Cr:0.55%, Zn:0.19%, B: 0.006%, Mo:0.06%, V:0.025%, Al:0.018%，余量为 Fe。
3.一种制造上述合金的生产方法，包括以下步骤: (1)碱性氧气转炉冶炼 按化学成分质量百分比，将成分为C:0.31-0.39%，S1:1.77-1.95%，Mn:1.1-1.6%，P:≤ 0.02%, S:≤0.02%, Cu:0.25-0.5%，余量为Fe的炼钢原料加入碱性氧气转炉内吹炼，脱硫，钢水温度为1590-1630°C ； (2)炉外精炼炉吹氧脱碳 真空状态下在炉外精炼炉吹氧脱碳，按化学成分质量百分比，将成分为Nb:0.2-0.6%，T1:0.15-0.2%, N1:0.15-0.35%, Cr:0.35-0.8%, Zn:0.15-0.2%, B:0.003-0.007%, Mo:≤0.1%，V:≤0.03%, Al:0.012-0.02%的炼钢原料以及合金加入钢包进行脱氧合金化； (3)浇铸成型 钢水浇铸到斗齿形状的树脂砂模中，浇铸温度为1500-1550°C，将铸件自然冷却到室温后脱模； (4)热处理 a:淬火 淬火炉加热温度为1080 ± I (TC，保温3-5小时，出炉采用内喷外淋式水淬，外淋水量为2000-2500m3/h，内喷水量为700-1000 m3/h,以水为淬火冷却介质，淬火前，冷却水水温≤25°C，冷却完毕水温不应超过40°C ； b:回火 进炉回火，加温到240±10°C，保温3-4小时，出炉自然冷却到室温； (5)后期处理 进行喷丸处理，提高斗齿的表面強度。
4.根据权利要求4所述的ー种制造斗齿的生产方法，其特征在于:所述步骤(2)中炼钢原料以及合金在出钢前1-2分钟加入钢包内。
5.根据权利要求4或5所述的ー种制造斗齿的生产方法，其特征在于:所述步骤(3)中采用冒ロ加冷铁铸造。
【文档编号】C22C38/54GK103602923SQ201310530038
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】徐雪明 申请人:宁波宇翔机械铸造有限公司