本发明涉及工程挖掘机配件技术领域，具体是涉及一种工程挖掘机的铲齿制备方法。
背景技术：
铲齿是挖掘机关键配件，国内年需求量15万吨左右，铲齿由齿尖和齿根两部分构成。挖掘机工作时，齿尖部分承受冲击磨料磨损，需具备较高的硬度和耐磨性；齿根部分通过轴销与挖掘机齿座连接，承受较大的弯矩载荷，需较高的强度和韧性。因此铲齿的齿尖要具有高耐磨性而齿根有高的强韧性，实现耐磨性和强韧性的配合。用于制备铲齿所用的材质多为高锰钢和低碳合金钢。高锰钢强韧性高，但硬度低，耐磨性差，而合金钢制备铲齿热处理工艺常采用整体淬火，齿尖和齿根部分硬度、强度、韧性相同，保证了齿尖的耐磨性，而不能保证齿根高的韧性要求，而容易出现铲齿早期断裂失效，也因为如此，铲齿碳含量一般小于0.35%，铲齿硬度不高。公开号为CN102400051A的中国发明专利公开了一种铲齿及其制备方法，该铲齿的成分为C：0.29～0.33﹪、Mn：0.9～1.4﹪、Si：0.8～1.2﹪、Cr：1.4～1.7﹪、B：0.001～0.005﹪、Al：0.02～0.06﹪、余量为Fe。900℃淬火，保温2～4h，220～250℃回火，保温2～4h，硬度＞HB447。公开号CN101397632A的中国发明专利公开了一种多元素低合金水淬耐磨钢，其成分为C：0.28～0.34﹪、Si：0.8～1.2﹪、Mn：1.2～1.7﹪、S≤0.035﹪、P≤0.035﹪、Cr：1.0～1.5﹪、Mo：0.25～0.35﹪、Ti：0.05～0.08﹪、V：0.1～0.12﹪,余量为Fe。热处理1000～1050℃淬火，保温3h，水淬；150～200℃回火，保温3h，硬度＞HB500，冲击韧性αk为20J/cm2。上述两个专利都是采用整体淬火方法，齿尖和齿根同硬度、强度，保证了齿尖有高的耐磨性，但齿根硬度(＞HB447、＞HB500)，在铲齿使用过程中，由于硬度太高，齿根部位易断裂失效。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种齿尖具有高的耐磨性而齿根具有高的强韧性配合，从而有效地延长了铲齿的使用寿命的铲齿制备方法。本发明的技术方案是这样实现的：本发明所述的铲齿制备方法，其特点是包括如下步骤：1）选材；2）将选好的原材料放入中频炉内进行熔炼，并采用沉淀脱氧和扩散沉氧对熔体脱气除渣精炼，钢水出炉温度1600～1650℃；3）将钢水浇注到熔模壳型中铸型制成铲齿，壳型温度＜100℃，浇注温度1460～1530℃；4）待铲齿冷却后，切除冒口、浇口，并清理打磨；5）将铲齿整体正火、回火后，出炉空冷，其中正火温度为860～960℃，回火温度为600～650℃；6）采用感应发生器对铲齿齿尖感应淬火，淬火温度为850～920℃，保温10～15s后，进行水冷；7）将铲齿回火，回火温度为200～250℃，保温4～6h后，出炉空冷，即完成铲齿的制备，该铲齿齿根的硬度为HB200～280，冲击韧性为αku≥35J／cm2，铲齿齿尖的硬度≥HRC50。其中，上述原材料采用低合金钢，所述低合金钢中的C含量为0.35～0.48﹪，Cr、Mo、Ni、Mn、Si合金元素的总量小于4﹪，其中Mn含量不小于0.4﹪，Si含量不小于0.4﹪，余量为Fe，以上百分比均为重量百分比。上述步骤5）和步骤7）中，铲齿的正火、回火，当温度小于650℃时，升温速度小于80℃／h，且650℃保温至少1小时；当温度大于650℃时，升温速度小于100℃／h，且正火、回火保温时间按每20mm铸件厚度保温1小时。上述步骤6）中，感应发生器的频率大于2500HZ。上述步骤6）中，感应淬火的铲齿齿尖单边淬透层深度不小于铲齿厚度的1/4。上述步骤6）中，水冷用到的冷却水温度不高于38℃。本发明与现有技术相比，具有如下优点：1、本发明采用的原材料为目前常用的生产铲齿材料—低合金钢，取材方便；2、本发明采用整体正火+高温回火热处理工艺，铲齿整体成分、组织均匀，晶粒细小，保证铲齿具有高的强韧性配合，同时为后续感应淬火提供了良好的组织；3、本发明采用齿尖感应淬火，保证了齿尖具有高的硬度和耐磨性，同时感应淬火齿尖升温速度快，晶粒比现行的箱式电阻炉加热获得的晶粒更细小，不但耐磨性好，强韧性也高；4、采用本发明的制备方法，铲齿碳含量可以高达0.35～0.48﹪，铲齿齿尖高频感应淬火后，硬度高，耐磨性更好。下面结合附图对本发明作进一步的说明。附图说明图1为本发明的铲齿齿尖感应淬火示意图。具体实施方式实施例1：铲齿最厚处120mm，原材料中各成分的重量百分比为C：0.39﹪、Cr：1﹪、Mn：0.6﹪、Si：0.6﹪、Mo：0.2﹪、Ni：0.2﹪。按合金钢成分要求，将废钢、低碳铬铁、钼铁、硅铁等原材料装入中频感应炉中，升温熔炼，熔炼温度1580℃，铸型采用熔模壳型，焙烧后出炉冷却到100℃以下浇注钢水，浇注温度1520℃；铲齿冷却后，切除冒口、浇口，清理打磨；热处理采用正火920℃，保温6h；回火温度610℃，保温6h，出炉空冷；齿尖采用感应淬火，如图1所示，感应发生器1的感应线圈2环绕在铲齿的齿尖3上，感应频率3000HZ，温度910℃，保温14s，水淬，淬透层厚度35mm；230℃低温回火，保温6h，出炉空冷。下表为本发明工艺和目前常用的低碳合金钢整体热处理工艺性能对比：从上表可以看出，传统常用的整体淬火+回火工艺组织为回火马氏体，齿根和齿尖硬度几乎一致，由于该制备方法齿根硬度高，冲击韧性低，铲齿断裂倾向大，断裂率达到10﹪。而采用本发明工艺，齿根4采用了正火+回火工艺，韧性高，铲齿断裂倾向低至0.1﹪，而且通过正火+高温回火，为齿尖感应淬火提供了均匀组织和成分，齿尖3通过感应加热、水淬、低温回火，由于感应加热升温速度快，晶粒细化，齿尖硬度较传统箱式电阻炉热处理的高，其耐磨性提高了20﹪。实施例2：铲齿最厚处100mm，原材料中各成分的重量百分比为C：0.40﹪、Cr：1﹪、Mn：0.6﹪、Si：0.6﹪、Mo：0.15﹪、Ni：0.15﹪。按合金钢成分要求，将废钢、低碳铬铁、钼铁、硅铁等原材料装入中频感应炉中，升温熔炼，熔炼温度1560℃，铸型采用熔模壳型，焙烧后出炉冷却到100℃以下浇注钢水，浇注温度1500℃；铲齿冷却后，切除冒口、浇口，清理打磨；热处理采用正火890℃，保温5h；回火温度625℃，保温5h，出炉空冷；齿尖采用感应淬火，如图1所示，感应发生器1的感应线圈2环绕在铲齿的齿尖3上，感应频率3500HZ，温度870℃，保温13s，水淬，淬透层厚度27mm；225℃低温回火，保温5h，出炉空冷。下表为本发明工艺和目前常用的低碳合金钢整体热处理工艺性能对比：从上表可以看出，传统常用的整体淬火+回火工艺组织为回火马氏体，齿根和齿尖硬度几乎一致，由于该制备方法齿根硬度高，冲击韧性低，铲齿断裂倾向大，断裂率达到10﹪。而采用本发明工艺，齿根4采用了正火+回火工艺，韧性高，铲齿断裂倾向低至0.11﹪，而且通过正火+高温回火，为齿尖感应淬火提供了均匀组织和成分，齿尖3通过感应加热、水淬、低温回火，由于感应加热升温速度快，晶粒细化，齿尖硬度较传统箱式电阻炉热处理的高，其耐磨性提高了30﹪。实施例3：铲齿最厚处80mm，原材料中各成分的重量百分比为C：0.45﹪、Cr：1﹪、Mn：0.6﹪、Si：0.6﹪、Mo：0.1﹪、Ni：0.1﹪。按合金钢成分要求，将废钢、低碳铬铁、钼铁、硅铁等原材料装入中频感应炉中，升温熔炼，熔炼温度1550℃，铸型采用熔模壳型，焙烧后出炉冷却到100℃以下浇注钢水，浇注温度1480℃；铲齿冷却后，切除冒口、浇口，清理打磨；热处理采用正火880℃，保温4h；回火温度640℃，保温4h，出炉空冷；齿尖采用感应淬火，如图1所示，感应发生器1的感应线圈2环绕在铲齿的齿尖3上，感应频率4000HZ，温度860℃，保温12s，水淬，淬透层厚度22mm；240℃低温回火，保温4h，出炉空冷。下表为选用材质本工艺和目前常用的低碳合金钢整体热处理工艺性能对比：从上表可以看出，传统常用的整体淬火+回火工艺组织为回火马氏体，齿根和齿尖硬度几乎一致，由于该制备方法齿根硬度高，冲击韧性低，铲齿断裂倾向大，断裂率达到10﹪。而采用本发明工艺，齿根4采用了正火+回火工艺，韧性高，铲齿断裂倾向低至0.12﹪，而且通过正火+高温回火，为齿尖感应淬火提供了均匀组织和成分，齿尖3通过感应加热、水淬、低温回火，由于感应加热升温速度快，晶粒细化，齿尖硬度较传统箱式电阻炉热处理的高，其耐磨性提高了40﹪。本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。