专利名称：球墨铸铁旋耕刀及其制造方法
技术领域：
本发明属于碎土用的耕作机具及其制造，特别涉及一种与拖拉机配套使用的旋耕刀及其制造方法。
旋耕刀是拖拉机上的一种碎土刀具，在田间工作时，其刀刃一方面对土壤进行铣切加工，一方面将切下的土壤向后抛并将土壤打碎，受力较为复杂，既受到强烈的冲击，又受到土壤的磨损。因此，它对材质的要求较高，既要求具备高的强度，又要求具备好的韧性和耐磨性。
现有旋耕刀一般用65Mn钢制造，经下料、冲剪、锻压、热处理、机加工等16道工序制成。此种旋耕刀虽然机械性能符合要求，有较长的使用寿命，但工序繁多、成本高、利润少，致使厂家不愿生产，市场上旋耕刀短缺、供应不足。为了降低成本，有的厂家用普通碳素钢制造旋耕刀，但其机械性能差、寿命短，不能满足生产的需要。
本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种新材质的旋耕刀及其制造方法，此种材质的旋耕刀不仅工艺简单、成本低，而且机械性能符合要求，特别是耐磨性显著提高。
本发明的目的是这样实现的用球墨铸铁取代65Mn钢和普通碳素钢制造旋耕刀，其柄部和刃部材质相同，均为球墨铸铁。
以本溪生铁为原料，旋耕刀的化学成分控制在下列范围C3.10～3.50%、Si2.60～3.00%、Mn0.60～0.80%、P0.05～0.07%、S0.02～0.04%、Re0.03～0.05%、Mg(残)0.03～0.04%。
以钒钛生铁为原料，旋耕刀的化学成分控制在下列范围C3.10～3.30%、Si2.70～3.10%、Mn0.50～0.60%、P≤0.05%、S≤0.02%、V0.21～0.25%、Ti0.1～0.15%、Re0.037%、Mg(残)0.03%。
用球墨铸铁制造旋耕刀，包括砂型铸造、热处理、柄部钻孔三道工序。三道工序中，热处理是关键环节，不同的热处理方案形成不同的组织，从而赋予旋耕刀不同的机械性能。经试验，采用高温退火、完全正火、部分奥氏体化正火、等温淬火和调质处理等热处理方案均能达到旋耕刀所需要的机械性能。
高温退火的工艺流程为加热至900°～940℃保温2～2.5小时，然后炉冷至770°～760℃再保温5～6小时，继后随炉冷却至600℃出炉空冷。此种热处理所形成的组织是在铁素体基体上分布着球状石墨和少量粒状珠光体，其使用寿命可达到65Mn钢刀旋土500亩的指标。
完全正火的工艺流程为加热至900°～940℃保温1～1.5小时出炉空冷，再加热至340°～360℃保温1.5～2小时随炉冷却。此种热处理所形成的组织是在珠光体和珠光体型(索氏体、屈氏体)基体上分布着球状石墨，其使用寿命超过65Mn钢刀。
部分奥氏体化正火的工艺流程为加热至850°～870℃保温2～2.5小时出炉空冷，再加热至340°～360℃保温1.5～2小时随炉冷却。此种热处理所形成的组织是在珠光体和破碎铁素体组成的基体上分布着球状石墨，其使用寿命远远超过65Mn钢刀。
等温淬火的工艺流程为加热至920°～930℃保温0.5～1小时后放入280°～300℃的盐浴中保温2～2.5小时等温处理，然后再进行400℃4小时的回火处理。此种热处理所形成的组织是在下贝氏体甚而上分布着球状石墨，其使用寿命超过65Mn钢刀。
调质处理的工艺流程为加热至920°～930℃保温0.5～1小时后水淬，然后再进行550°～600℃4小时的回火处理。此种热处理所形成的组织是在回火索氏体的基体上分布着球状石墨，其使用寿命超过65Mn钢刀。
经不同球铁配料比和上述五种热处理方案所制得的旋耕刀试验对比后筛选，以下列化学成分铸造和部分奥氏体化正火为制造旋耕刀的最佳方案C3.3～3.5%、Si2.7～2.8%。Mn0.6～0.8%。P0.05～0.07%、S0.02～0.04%、Re0.03～0.05%、Mg(残)0.03～0.04%。此种方案所制造的旋耕刀抗拉强度为85公斤/毫米，屈服强度为73公斤/毫米，延伸率为2.5%，布氏硬度为302，而且耐磨性远远超过65Mn钢，具有良好的综合机械性能。其使用寿命，黄泥土质可旋700亩以上，沙土或黄泥夹砂土质可以旋900亩以上。
与已有技术相比，本发明具有以下优点1.工艺简单，与65Mn钢相比，其工序减少了十三道。
2.机械性能符合旋耕刀的要求，使用寿命超过了65Mn钢刀旋土500亩的指标。
3.成本低，仅为65Mn钢刀的60%。
实施例1工艺流程为砂型铸造、热处理和柄部钻孔。
1.砂型铸造配料以本溪铁为原料，其配料比为本溪铁80%，回炉铁和废钢20%。
炉前处理球化处理和孕育处理。
化学成分C3.3%、Si2.8%、Mn0.7%、P0.06%、S0.03%、Re0.04%、Mg残0.035%。
铁水的出炉温度1430°～1440℃。
浇铸温度1400℃。
2.热处理采用完全正火，将铸件加热至920℃保温1.5小时后出炉空冷，再加热至320℃保温1.5小时随炉冷却。其机械性能为抗拉强度100公斤/毫米、屈服强度85公斤/毫米，延伸率1.5%，布氏硬度352。
3.柄部钻孔在钻床上加工。
实施例2工艺流程为砂型铸造、热处理和柄部钻孔。
1.砂型铸造配料以钒钛铁为原料，其配料比为攀钢钒钛生铁50%、回炉球铁20%、邯郸生铁30%炉前处理稀土镁中间合金1.2%(铁水重量)孕育量＝0.6+0.2+0.2%化学成分C3.20%、Si3.10%、Mn0.60%、P0.05%、S0.018%、V0.21%、Ti0.15%、Re0.037%、Mg(残)0.03%。
铁水出炉温度1440°～1450℃。
浇铸温度1380°～1400℃。
2.热处理采用等温淬火，加热至930℃保温0.5小时放入280℃硝盐(50%NaNO3+50% NaNO2)的盐浴中保温2小时等温，然后再进行400℃4小时的回火处理。其机械性能为抗拉强度127公斤/毫米，屈服强度115公斤/毫米，延伸率0.5%，洛氏硬度Rc42。
3.柄部钻孔在钻床上加工。
权利要求
1.一种用于碎土的旋耕刀，由柄部和刃部组成，其特征在于柄部和刃部均为球墨铸铁。
2.根据权利要求1所述的旋耕刀，其特征在于它的化学成份为C3.10～3.50%、Si2.60～3.00%、Mn0.60～0.80%、P0.05～0.07%、S0.02～0.04%、Re0.03～0.05%、Mg(残)0.03～0.04%。
3.根据权利要求1所述的旋耕刀，其特征在于它的化学成份分为C3.10～3.30%、Si2.70～3.10%、Mn0.50～0.60%、P≤0.05%、S≤0.02%、V0.21～0.25%、Ti0.1～0.15%、Re0.037%、Mg(残)0.03%。
4.一种旋耕刀的制造方法，其特征在于包括砂型铸造、热处理和柄部钻孔三道工序。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于热处理采用高温退火，工艺流程为加热至900℃～940℃保温2～2.5小时，然后炉冷至770°～760℃再保温5～6小时，继后随炉冷却至600℃出炉空冷。
6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于热处理采用完全正火，工艺流程为加热至900°～940℃保温1～1.5小时出炉空冷，再加热至340°～360℃保温1.5～2小时随炉冷却。
7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于热处理采用部分奥氏体化正火，工艺流程为加热至850°～870℃保温2～2.5小时出炉空冷，再加热至340°～360℃保温1.5～2小时随炉冷却。
8.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于热处理采用等温淬火，工艺流程为加热至920°～930℃保温0.5～1小时后放入280°～300℃的盐浴中保温2～2.5小时等温处理，然后再进行400℃4小时的回火处理。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于热处理采用调质处理，工艺流程为加热至920°～930℃保温0.5～1小时后水淬，然后再进行550°～600℃4小时的回火处理。
全文摘要
一种用于碎土的旋耕刀，材质为球墨铸铁，其制造方法包括砂型铸造、热处理和柄部钻孔三道工序。其中，热处理是关键工序，可以采用高温退火、完全正火、部分奥氏体化正火、等温淬火和调质处理五种方案。本发明所提供的旋耕刀工艺简单，机械性能符合要求，使用寿命超过65Mn钢刀旋土500亩的指标，成本仅为65Mn钢刀的60％。
文档编号B23P15/00GK1081309SQ9210820
公开日1994年2月2日 申请日期1992年7月9日 优先权日1992年7月9日
发明者田长浒, 曾光廷, 王勇, 任软武 申请人:成都科技大学