一种高强韧性挖掘机斗齿及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及挖掘机斗齿，特别是涉及一种高强韧性挖掘机斗齿及其生产方法。
【背景技术】
[0002]挖掘机是一种多用途土石方施工机械，主要进行土石方挖掘、装载，还可进行土地平整、修坡、吊装等作业。完成同样的土石方工作量，采用挖掘机作业比用装载机、推土机消耗的能量要少，且有的土石方施工，装载机、推土机无法完成，所以挖掘机在公路、铁路等道路施工、矿山开采，桥梁建设，城市建设、机场港口及水利施工中得到了广泛应用。随着我国经济建设的迅猛发展，挖掘机越来越在国民经济建设中显示出巨大的作用。
[0003]在土石方作业中，挖掘机主要依靠其前端的斗轮旋转与臂架回转构成的复合运动不断将物料切下并装入轮斗后进行相关操作。挖掘机斗齿由铲头、铲座和环形卡子组成，斗齿在挖掘机不断的切下物料的过程中发挥着关键的作用。斗齿的主要功能是:(I)分离物料，斗齿刃口首先与矿物接触并分离物料，同时起导向作用以利装头；(2)保护铲车前壁，在挖掘中，物料对斗齿的冲击产生的凿削磨损使斗齿尺寸不断减少，从而保护了铲斗前壁并延长其使用寿命。
[0004]斗齿是在挖掘机采掘作业中磨损最严重的零件。其作业对象是矿石、砂土、岩石和土等，工况条件十分恶劣。在接触物料时，物料的快速运动使得斗齿受到强大的冲击作用，装入物料过程中又要承受一定的弯矩作用。在工作时，斗齿尖部受到物料强大的冲击滑动而磨损，通常出现各种犁沟、变形等，表面很容易由于磨损而脱落，所以斗齿的寿命往往很短，消耗量巨大。与此同时，因设备损坏停机、停产而造成的间接经济拟失更是巨大的和无法统计的，由此可见，我们有必要对斗齿的结构、材质、作用机理进行研究。提高斗齿的寿命，可以提尚生广效率、降低成本和提尚广品质量，具有重要的经济意义。
[0005]目前挖掘机斗齿多采用高锰钢和低合金钢。高锰钢虽然具有良好的韧性，但在冲击力不大的工作条件下，由于冲击力不足而不能产生加工硬化，使其耐磨性不能得到充分发挥，寿命较短。低合金耐磨钢是很有发展前途的一类耐磨材料，具有良好的综合性能，合金含量低，价格较低生产灵活方便。由于其化学成分、热处理工艺可在很大范围内变化，最终产品的机械性能指标差距很大，硬度为40-60HRC，冲击韧性为10-100J/Cm2，因此可根据易损件的应用工况条件，分析其主要磨损机制，优化和选择合金钢的化学成分和机械性能，从而达到最经济合理的选用。采用低合金钢制造挖掘机斗齿值得大力研究。
【发明内容】
[0006]为克服已有技术的不足，本发明提供一种高强韧性挖掘机斗齿，斗齿材料金相组织合理，综合性能优异，硬度高，耐磨性好，冲击韧性高，使用寿命长。
[0007]本发明所述的高强韧性挖掘机斗齿，其制备材料为马氏体/奥氏体复相低合金耐磨钢，所述马氏体/奥氏体复相低合金耐磨钢的组成成分的质量百分数为:C:0.25-0.35、S1:0.4-0.6、Mn:0.9-l.l、Cr:0.85-0.95、Mo:0.3-0.4、Cu:0.05-0.10、N1:0.10-0.20、P:0-0.0l、S:0-0.01，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008]本发明还提供上述的高强韧性挖掘机斗齿的生产方法，其由铸造工艺和热处理工艺组成，包含下述步骤:
1)熔炼:碱性感应炉熔炼;金属炉料包括炼钢用生铁、回炉碳素钢、硅铁、铬铁、钼铁、废铜、其中的铁合金打碎后加入，粒度为10-20_，按配方计算投料;所述的其中的铁合金是指娃铁、络铁和钥铁；
2)采用消失模铸造成型，浇注温度1560-1600°C;
3)浇注完成后待铸件冷却到840-900°C度时空冷至室温；
4 )将所得的铸件加热到840-900 °C进行奥氏体化；
5)然后放入温度在230-350°C的盐浴炉中淬火；
6)然后将带温的铸件快速转入温度350-450°C的盐浴炉中进行碳分配；
7)最后水淬至室温，得到所述的挖掘机斗齿。
[0009]所述的步骤1)~3)为铸造工艺，所述的步骤4)~7)为热处理工艺。
[0010]进一步的改进在于:
在步骤4)，加热升温速度为每分钟〈5 °C。
[0011 ]在步骤5)，所述淬火的温度为300°C。
[0012]在步骤6)，碳分配的时间5-15min。
【具体实施方式】
[0013]以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0014]实施例1
制备挖掘机斗齿的马氏体/奥氏体复相低合金耐磨钢的化学成分的质量百分数为:C:0.3、S1:0.5、Mn:1.0、Cr:0.9、Mo:0.35、Cu:0.08、N1:0.15、P:0.01、S:0.01，其余为 Fe和不可避免的杂质。
[0015]铸造工艺:用It碱性感应炉熔制。金属炉料包括炼钢用生铁、回炉碳素钢、硅铁、铬铁、钼铁、废铜、其中的铁合金打碎后加入，粒度为10-20_，按配方计算投料;采用消失模铸造成型，浇注温度1560-1600°C，浇筑完成后待铸件冷却到840-900°C时扒出去壳进行空冷至室温O
[0016]热处理工艺:将所得的铸件在加热设备中以每分钟4°C的速度升温至840-900°C进行奥氏体化，之后取出放入温度为300°C盐浴炉中淬火，然后将带温的铸件快速转入400°C盐浴炉中进行碳分配，时间lOmin，最后水淬至室温，得到所述的挖掘机斗齿。
[0017]将得到的挖掘机斗齿钢取样后，用扫描电镜分析，表面为马氏体加残余奥氏体加合金碳化物，组织细小。这种组织分布表面硬度高、耐磨性好，心部组织韧性好。试样的测试结果为:表面硬度HRC48-52，冲击韧性25-27J/mm2。
[0018]实施例2
制备挖掘机斗齿的马氏体/奥氏体复相低合金耐磨钢的化学成分的质量百分数为:C:
0.35、S1:0.6、Mn:l.l、Cr:0.95、Mo: 0.4、Cu:0.10、N1:0.20、P:0.0l、S:0.0l，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0019]铸造工艺:用It碱性感应炉熔制。金属炉料包括炼钢用生铁、回炉碳素钢、硅铁、铬铁、钼铁、废铜、其中的铁合金打碎后加入，粒度为10-20_，按配方计算投料;采用消失模铸造成型，浇注温度1560-1600°C，浇筑完成后待铸件冷却到840-900°C时扒出去壳进行空冷至室温O
[0020]热处理工艺:将所得的铸件在加热设备中以每分钟2°C的速度升温至840-900°C进行奥氏体化，之后取出放入温度为300°C盐浴炉中淬火，然后将带温的铸件快速转入400°C盐浴炉中进行碳分配，时间5min，最后水淬至室温，得到所述的挖掘机斗齿。
[0021]将得到的挖掘机斗齿钢取样后，用扫描电镜分析，表面为马氏体加残余奥氏体加合金碳化物，组织细小。这种组织分布表面硬度高、耐磨性好，心部组织韧性好。试样的测试结果为:表面硬度HRC48-52，冲击韧性25-27J/mm2。
[0022]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
【主权项】
1.一种高强韧性挖掘机斗齿，其特征在于:其制备材料为马氏体/奥氏体复相低合金耐磨钢，所述马氏体/奥氏体复相低合金耐磨钢的组成成分的质量百分数为:c:0.25-0.35、S1:0.4-0.6、Mn:0.9-l.l、Cr:0.85-0.95、Mo:0.3-0.4、Cu:0.05-0.10、N1:0.10-0.20、P:0-0.01、S:0-0.01，其余为Fe和不可避免的杂质。2.权利要求1所述的挖掘机斗齿的生产方法，其特征在于:包含下述步骤: 1)熔炼:碱性感应炉熔炼;金属炉料包括炼钢用生铁、回炉碳素钢、硅铁、铬铁、钼铁、废铜、其中的铁合金打碎后加入，粒度为10_20mm，按配方计算投料； 2)采用消失模铸造成型，浇注温度1560-1600°C; 3)浇注完成后待铸件冷却到840-900°C度时空冷至室温； 4)将所得的铸件加热到840-900 °C进行奥氏体化； 5)然后放入温度在230-350 0C的盐浴炉中淬火； 6)然后将带温的铸件快速转入温度350-450°C的盐浴炉中进行碳分配； 7)最后水淬至室温，得到所述的挖掘机斗齿。3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于:在步骤4)，加热升温速度为每分钟〈5Γ。4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于:在步骤5)，所述淬火的温度为300°C。5.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于:在步骤6)，碳分配的时间为5-15min。
【专利摘要】本发明提供一种高强韧性挖掘机斗齿，其制备材料马氏体/奥氏体复相低合金耐磨钢的组成成分的质量分数为：C:0.25-0.35、Si:0.4-0.6、Mn:0.9-1.1、Cr:0.85-0.95、Mo:0.3-0.4、Cu:0.05-0.10、Ni:0.10-0.20、P：0-0.01、S：0-0.01，其余为Fe和不可避免的杂质。其生产方法包含：1）熔炼；2）采用消失模铸造成型；3）浇注完成后待铸件冷却到840-900℃时空冷至室温；4）将所得的铸件加热到840-900℃进行奥氏体化；5）然后放入温度在230-350℃的盐浴炉中淬火；6）然后将带温的铸件快速转入温度350-450℃的盐浴炉中进行碳分配；7）最后水淬至室温，得到所述的挖掘机斗齿。所得的挖掘机斗齿是马氏体/奥氏体复相低合金耐磨钢斗齿，表面硬度高、耐磨性好，内部的结构又能确保有良好的韧性，在受到冲击时能吸收更多的冲击能量，提高了抗冲击性。
【IPC分类】C22C38/04, C23C8/46, E02F9/28, C22C38/02, C21D1/18, C22C38/16, C22C38/18, C22C38/12, C22C38/08
【公开号】CN105568141
【申请号】CN201610132309
【发明人】魏德强, 曲宾, 李新凯, 钟盛, 王荣, 高 浩, 张晓媛
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月9日