本发明涉及挖掘机技术领域，具体涉及一种耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿及其制造方法。
背景技术：
在建筑工地，挖掘机是经常要用到的一种机器，如果没有挖掘机，全靠人工施工进度将十分缓慢，挖掘机上面的斗齿是工作关键的部件。挖掘机斗齿是在采掘作业中大量消耗的易损件，工作条件恶劣，失效方式多数为磨损,少数发生断裂。斗齿直接与矿石、砂土、岩石等物料接触。在接触物料时，既承受冲击作用，又承受弯矩作用。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。由于挖掘机斗齿的性能直接影响到挖掘机的使用性能和工作成本。为此，任何提高挖掘机斗齿性能至关重要。随着挖掘机斗齿性能要求的提高，现有的挖掘机斗齿常常难以满足市场的需求。
公开号为cn103014519a的中国发明专利公开了一种“挖掘机硅锰合金钢斗齿铸件及其加工工艺”，其添加了ca、mg以及稀土元素y、nd，净化了钢液，细化了晶粒，改善杂物的形态和分布，可实现合金钢综合强化，从而提高斗齿的耐磨性和使用寿命，同时通过采用合理的热处理工艺，使合金钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高，但是其冲击韧性23j/cm2，无法满足市场对市场对挖掘机斗齿高韧性的要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿及其制造方法，所制备得到的挖掘机斗齿耐磨性好，强度高，并具有优异的韧性，制造方法简单高效。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿，其各元素成分的重量百分比为：c：3.4-3.9％，si：2.3-2.6％，mn：0.65-0.9％，mg：0.2-0.4％，cu：1.2-1.6％，cr：0.35-0.5％，ce：0.05-0.1％，mo：0.05-0.11％，te：0.1-0.25％，y：0.05-0.08％，nd：0.008-0.02％，p≤0.02％，s≤0.02％，余量为fe。
优选地，所述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿其各化学组分的重量百分比为：c：3.65％，si：2.42％，mn：0.81％，mg：0.32％，cu：1.32％，cr：0.41％，ce：0.08％，mo：0.09％，te：0.18％，y：0.07％，nd：0.018％，p≤0.02％，s≤0.02％，余量为fe。
上述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿的制造方法，包括以下步骤：
(1)配料后将各原料加入中频感应电炉中进行熔炼，熔炼过程中保证铁液温度为1520-1580℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
(2)将铁液总重量0.1-0.15％的氧化铈和铁水总重量1.1-1.35％的稀土镁合金球化剂混合均匀后加入球化包内，并在球化剂上覆盖一层铁粉，铁粉上覆盖铁液总重量0.3-0.5％的第一孕育剂，第一孕育剂上覆盖钢片并压实，之后冲入铁液，完成球化处理和第一次孕育处理；之后再加入铁液总重量0.25-0.35％的第二孕育剂进行型内孕育，浇注，得铸件；
(3)将浇注所得铸件进行锻压，始锻温度为1050-1080℃，终锻温度为910-930℃，变形量为28-32％；
(4)将经步骤(3)处理所得铸件先升温至900-930℃，保温1.5-2.5h后，置于300-340℃的硝盐浴中放置60-100min，之后取出并风冷至室温；之后将铸件置于220-250℃的低温炉中，保温4-6h后，取出，空冷至室温，最后经检测、包装即得所述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿。
优选地，所述稀土镁合金球化剂中各元素成分的重量百分比为：si：35-45％，mg：6.5-8％，y：0.5-1.1％，nd：0.2-0.5％，余量为fe。
优选地，所述第一孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：30-45％，ba：3-5％，ca：1.5-3％，余量为fe。
优选地，所述第二孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：35-50％，mn：3-4.5％，ca：2-3％，re：1-1.5％，余量为fe。
优选地，步骤(4)中，风冷的气流温度为20-25℃，冷却时间为4-5min。
本发明的有益效果：
本发明通过加入高含量的c，可使铁液的流动性，同时可提高铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力；高含量的si可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，并可细化共晶团，提高石墨球圆整度的作用；加入的mn促进珠光体的形成和稳定，同时可对斗齿的耐磨性有显著提升。加入的稀有元素ce、y、nd，可细化晶粒，净化铁液，可对铁液脱硫、脱氧、去气，并可防止干扰元素波坏球化，并抑制变态石墨的产生。
在进行球化时，将氧化铈和稀土镁合金球化剂混合均匀后使用，两者协同作用，可显著增加石墨球数，并对提高球化率、减少枝晶、降低缩松生成倾向有很好的效果。而实行两次孕育，并合理配置孕育剂中的元素成分，可使石墨球数、球化率均有较大提高，同时对铸件的强度以及韧性有进一步增强，并可延缓衰退时间，使孕育均匀。在热处理过程中，实行等温淬火+低温回火，可使斗齿的强度、硬度高，韧性好，综合力学性能优异。本发明挖掘机斗齿耐磨性好，强度高，并具有优异的韧性，制造方法简单高效。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿，其各元素成分的重量百分比为：c：3.65％，si：2.42％，mn：0.81％，mg：0.32％，cu：1.32％，cr：0.41％，ce：0.08％，mo：0.09％，te：0.18％，y：0.07％，nd：0.018％，p≤0.02％，s≤0.02％，余量为fe。
上述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿的制造方法，包括以下步骤：
(1)配料后将各原料加入中频感应电炉中进行熔炼，熔炼过程中保证铁液温度为1550℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
(2)将铁液总重量0.12％的氧化铈和铁水总重量1.25％的稀土镁合金球化剂混合均匀后加入球化包内，并在球化剂上覆盖一层铁粉，铁粉上覆盖铁液总重量0.4％的第一孕育剂，第一孕育剂上覆盖钢片并压实，之后冲入铁液，完成球化处理和第一次孕育处理；之后再加入铁液总重量0.32％的第二孕育剂进行型内孕育，浇注，得铸件；
(3)将浇注所得铸件进行锻压，始锻温度为1060℃，终锻温度为925℃，变形量为30％；
(4)将经步骤(3)处理所得铸件先升温至920℃，保温2h后，置于320℃的硝盐浴中放置80min，之后取出并风冷至室温，风冷的气流温度为24℃，冷却时间为5min；之后将铸件置于230℃的低温炉中，保温5h后，取出，空冷至室温，最后经检测、包装即得所述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿。
上述稀土镁合金球化剂中各元素成分的重量百分比为：si：40％，mg：7％，y：1％，nd：0.35％，余量为fe；第一孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：40％，ba：4％，ca：2.5％，余量为fe；第二孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：45％，mn：4％，ca：2.8％，re：1.2％，余量为fe。
实施例2：
一种耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿，其各元素成分的重量百分比为：c：3.9％，si：2.5％，mn：0.9％，mg：0.4％，cu：1.5％，cr：0.35％，ce：0.1％，mo：0.09％，te：0.25％，y：0.06％，nd：0.01％，p≤0.02％，s≤0.02％，余量为fe。
上述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿的制造方法，包括以下步骤：
(1)配料后将各原料加入中频感应电炉中进行熔炼，熔炼过程中保证铁液温度为1580℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
(2)将铁液总重量0.15％的氧化铈和铁水总重量1.12％的稀土镁合金球化剂混合均匀后加入球化包内，并在球化剂上覆盖一层铁粉，铁粉上覆盖铁液总重量0.3％的第一孕育剂，第一孕育剂上覆盖钢片并压实，之后冲入铁液，完成球化处理和第一次孕育处理；之后再加入铁液总重量0.3％的第二孕育剂进行型内孕育，浇注，得铸件；
(3)将浇注所得铸件进行锻压，始锻温度为1080℃，终锻温度为930℃，变形量为30％；
(4)将经步骤(3)处理所得铸件先升温至930℃，保温1.5h后，置于320℃的硝盐浴中放置80min，之后取出并风冷至室温，风冷的气流温度为25℃，冷却时间为5min；之后将铸件置于250℃的低温炉中，保温6h后，取出，空冷至室温，最后经检测、包装即得所述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿。
上述稀土镁合金球化剂中各元素成分的重量百分比为：si：45％，mg：8％，y：1％，nd：0.3％，余量为fe；第一孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：35％，ba：5％，ca：1.5％，余量为fe；第二孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：40％，mn：3.5％，ca：3％，re：1.5％，余量为fe。
实施例3：
一种耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿，其各元素成分的重量百分比为：c：3.76％，si：2.3％，mn：0.65％，mg：0.2％，cu：1.2％，cr：0.5％，ce：0.06％，mo：0.05％，te：0.1％，y：0.05％，nd：0.008％，p≤0.02％，s≤0.02％，余量为fe。
上述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿的制造方法，包括以下步骤：
(1)配料后将各原料加入中频感应电炉中进行熔炼，熔炼过程中保证铁液温度为1520℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
(2)将铁液总重量0.12％的氧化铈和铁水总重量1.1％的稀土镁合金球化剂混合均匀后加入球化包内，并在球化剂上覆盖一层铁粉，铁粉上覆盖铁液总重量0.5％的第一孕育剂，第一孕育剂上覆盖钢片并压实，之后冲入铁液，完成球化处理和第一次孕育处理；之后再加入铁液总重量0.25％的第二孕育剂进行型内孕育，浇注，得铸件；
(3)将浇注所得铸件进行锻压，始锻温度为1050℃，终锻温度为920℃，变形量为28％；
(4)将经步骤(3)处理所得铸件先升温至900℃，保温2.5h后，置于340℃的硝盐浴中放置60min，之后取出并风冷至室温，风冷的气流温度为20℃，冷却时间为4min；之后将铸件置于220℃的低温炉中，保温5h后，取出，空冷至室温，最后经检测、包装即得所述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿。
上述稀土镁合金球化剂中各元素成分的重量百分比为：si：40％，mg：6.5％，y：1.1％，nd：0.2％，余量为fe；第一孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：45％，ba：5％，ca：1.8％，余量为fe；第二孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：50％，mn：4.5％，ca：2％，re：1％，余量为fe。
实施例4：
一种耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿，其各元素成分的重量百分比为：c：3.4％，si：2.6％，mn：0.8％，mg：0.29％，cu：1.6％，cr：0.45％，ce：0.05％，mo：0.11％，te：0.18％，y：0.08％，nd：0.02％，p≤0.02％，s≤0.02％，余量为fe。
上述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿的制造方法，包括以下步骤：
(1)配料后将各原料加入中频感应电炉中进行熔炼，熔炼过程中保证铁液温度为1550℃，制得化学成分合格的铁液，然后进行静置扒渣处理；
(2)将铁液总重量0.1％的氧化铈和铁水总重量1.35％的稀土镁合金球化剂混合均匀后加入球化包内，并在球化剂上覆盖一层铁粉，铁粉上覆盖铁液总重量0.4％的第一孕育剂，第一孕育剂上覆盖钢片并压实，之后冲入铁液，完成球化处理和第一次孕育处理；之后再加入铁液总重量0.35％的第二孕育剂进行型内孕育，浇注，得铸件；
(3)将浇注所得铸件进行锻压，始锻温度为1070℃，终锻温度为910℃，变形量为32％；
(4)将经步骤(3)处理所得铸件先升温至920℃，保温2h后，置于300℃的硝盐浴中放置100min，之后取出并风冷至室温，风冷的气流温度为22℃，冷却时间为4min；之后将铸件置于230℃的低温炉中，保温4h后，取出，空冷至室温，最后经检测、包装即得所述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿。
上述稀土镁合金球化剂中各元素成分的重量百分比为：si：35％，mg：7％，y：1.1％，nd：0.5％，余量为fe；第一孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：30％，ba：3％，ca：3％，余量为fe；第二孕育剂中各元素成分的重量百分比为：si：35％，mn：3％，ca：2.8％，re：1％，余量为fe。
实施例5：
一种耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿，其各元素成分的重量百分比为：c：3.7％，si：2.5％，mn：0.8％，mg：0.35％，cu：1.5％，cr：0.45％，ce：0.08％，mo：0.09％，te：0.15％，y：0.05％，nd：0.02％，p≤0.02％，s≤0.02％，余量为fe。
上述耐磨高韧性高强度挖掘机斗齿的制造方法同实施例1。
性能测试：
对由实施例1-5所制得的挖掘机斗齿进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1挖掘机斗齿的性能测试结果
由表1的测试结果可知，本发明中的挖掘机斗齿球化率高，具有较高的强度和韧性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。