采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺的制作方法

本申请涉及金属材料热处理领域，尤其是涉及采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺。

背景技术：

1、目前采煤机摇臂壳体在工作过程中，使用条件恶劣，工况复杂，近年来，采煤机在更高强度交变载荷的作用下，摇臂壳体早期失效、开裂等事故开始逐渐增多，摇臂壳体用钢性能不足逐渐暴露。

2、采煤机摇臂壳体铸钢件采用的主要材料为两种：zg25mnni与zg30crnimo。

3、zg25mnni采用正火+回火热处理工艺，制备钢铸件硬度135-175hb与力学抗拉性能强度为575-595mpa，屈服强度为335-375mpa均不能满足客户要求。而将此铸钢件经过调质热处理工艺后，调质后抗拉强度基本满足要求，但屈服强度有65％达不到技术要求，且有部分屈服强度较高的其延伸率下降，达不到技术要求，壳体硬度基本上为193-220hb。

4、zg30crnimo为高强度材料，采用正火+回火热处理工艺，虽然其硬度及力学性能满足要求，但其生产工艺繁琐、生产周期长、成本高、焊接性能差(特别是大修时容易出现焊补开裂的情况)，不适合用于大批量生产。

5、因此，急需开发一种摇臂壳体铸件材料，通过合理的热处理工艺，改善摇臂壳体使用钢材料的组织、细化晶粒、提高材料的综合性能。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种综合性能优异的采煤机摇臂壳体铸件材料，本申请提供采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺。

2、本申请提供的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，将铸件坯体进行调质热处理，所述调质热处理包括如下步骤：

3、步骤一淬火处理：将铸件坯体升温至870-900℃时，进行保温处理，然后放置于水基基质中冷却淬火；

4、步骤二回火处理：将淬火后的铸件坯体进行回火处理，升温至560-620℃时，进行保温处理，保温后空冷；

5、所述壳体铸件为zg25mncrnimo材料。

6、通过采用上述的技术方案，本申请摇臂壳体铸件采用zg25mncrnimo材料，mn元素提高摇臂铸件的强度；cr元素和mo元素共同作用下，晶粒得到进一步的细化，使得摇臂铸件的强度和淬透性得到进一步提高；ni元素提高了摇臂铸件的塑性和韧性；各个元素的共同作用下，本申请制备的摇臂壳体铸件综合性能更优；再加上采用特定的淬火和回火工艺，淬火温度为870-900℃时，壳体铸件的金相组织由奥氏体转变为马氏体和少量的贝氏体组织，此时的机械硬度和强度都得到提高；在回火温度为560-620℃时，转变为回火索氏体和少量的贝氏体组织，提高了韧性和塑性，同时具有较高的强度，综合力学性能优异，制备的摇臂壳体机械性能显著提高，弥补了zg25mnni材料，经调质热处理后的强度缺陷以及zg30crnimo高强度材料的高成本和焊接性能差的特点，极大降低了生产成本；本申请选择水淬为淬火介质，减缓因截面差造成的应力集中，大大的减少淬裂的危险性。

7、可选的，所述步骤一中，升温速率为≤100℃/h，保温时间为2-6h，降温速率为≤80℃/min。

8、通过采用上述的技术方案，本申请制备的壳体铸件在特定的淬火和回火的温度曲线下，淬火工艺中，升温速率为≤100℃/h，降温速率为≤80℃/min，避免了升温过快导致壳体铸件产生裂纹缺陷，出炉后降温过快导致壳体铸件硬度降低，强度虽有所增加，但塑性和韧性却会降低变脆，因此在本申请的升温和降温的速率下，不仅避免了裂纹缺陷的产生，且制备的壳体铸件综合性能更加优异。

9、可选的，所述保温时间为t，单位为h：x为25的倍数时，t＝[x/25]时，x不是25的倍数时，t＝[x/25]+1，其中，x为铸件坯体壁厚，单位为mm。

10、通过采用上述的技术方案，本申请采用特定的淬火保温时间计算方法，控制壳体铸件淬火时的保温时间，使得壳体铸件表面和芯部温度均匀一致以及内部组织均匀化。

11、可选的，所述淬火温度为880℃。

12、通过采用上述的技术方案，淬火温度为880℃时，制备的壳体铸件硬度最优。

13、可选的，所述步骤二中，升温速率为≤100℃/h，保温时间为4-6h，降温速率为≤80℃/min。

14、可选的，所述铸件坯体壁厚尺寸为50-134mm。

15、可选的，回火温度为620℃。

16、通过采用上述的技术方案，回火温度为620℃时，综合性能更优。

17、可选的，所述淬火后铸件金相组织为马氏体+5％及以下的贝氏体组织。

18、通过采用上述的技术方案，淬火后的金相组织为马氏体组织，制备的壳体铸件硬度、强度等性能优异。

19、可选的，所述回火后铸件金相组织为回火索氏体+5％及以下的贝氏体组织。

20、通过采用上述的技术方案，回火后的金相组织为回火索氏体，具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度，综合力学性能优异。

21、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

22、1.本申请中采用zg25mncrnimo材料及特定的调质热处理工艺进行制备采煤机壳体铸件，综合力学性能优异，经济效益高；

23、2.本申请淬火工艺中采用水淬介质，减缓了因截面差造成的应力集中，大大的减少淬裂的危险性；

24、3.本申请的制备工艺简单，成本低，制备的壳体铸件硬度及强度等性能高，可大批量生产。

技术特征：

1.采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，将铸件坯体进行调质热处理，所述调质热处理包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述步骤一中，升温速率为≤100℃/h，保温时间为2-6h，降温速率为≤80℃/min。

3.根据权利要求2所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述保温时间为t，单位为h：x为25的倍数时，x不是25的倍数时，其中，x为铸件坯体壁厚，单位为mm。

4.根据权利要求3所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述铸件坯体壁厚尺寸为50-134mm。

5.根据权利要求1所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述步骤一中，淬火温度为880℃。

6.根据权利要求1所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述步骤二中，升温速率为≤100℃/h，保温时间为4-6h，降温速率为≤80℃/min。

7.根据权利要求1所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述步骤二中，回火温度为620℃。

8.根据权利要求1所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述步骤二中，保温时间为4.5h。

9.根据权利要求1所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述淬火后铸件金相组织为马氏体+5％及以下的贝氏体组织。

10.根据权利要求1所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述回火后铸件金相组织为回火索氏体+5％及以下的贝氏体组织。

技术总结
本申请公开了采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，将铸件坯体进行调质热处理，所述调质热处理包括如下步骤：淬火处理：将铸件坯体升温至870‑900℃时，进行保温处理，然后放置于水基基质中冷却淬火；回火处理：将淬火后的铸件坯体进行回火处理，升温至560‑620℃时，进行保温处理，保温后空冷；所述铸件坯体为ZG25MnCrNiMo材料。本申请采用ZG25MnCrNiMo材料，在特定的工艺条件下，制备的壳体铸件综合性能优异，生产工艺简单，成本低。

技术研发人员：刘志友,李辉杰,许寄桥,王江,王盈,贠瑞光,周常飞,史春祥,余会挺
受保护的技术使用者：天地上海采掘装备科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12