一種高強韌性挖掘機斗齒及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及挖掘機斗齒，特別是涉及一種高強韌性挖掘機斗齒及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]挖掘機是一種多用途土石方施工機械，主要進(jìn)行土石方挖掘、裝載，還可進(jìn)行土地平整、修坡、吊裝等作業(yè)。完成同樣的土石方工作量，采用挖掘機作業(yè)比用裝載機、推土機消耗的能量要少，且有的土石方施工，裝載機、推土機無法完成，所以挖掘機在公路、鐵路等道路施工、礦山開采，橋梁建設(shè)，城市建設(shè)、機場港口及水利施工中得到了廣泛應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，挖掘機越來越在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中顯示出巨大的作用。
[0003]在土石方作業(yè)中，挖掘機主要依靠其前端的斗輪旋轉(zhuǎn)與臂架回轉(zhuǎn)構(gòu)成的復(fù)合運動不斷將物料切下并裝入輪斗后進(jìn)行相關(guān)操作。挖掘機斗齒由鏟頭、鏟座和環(huán)形卡子組成，斗齒在挖掘機不斷的切下物料的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。斗齒的主要功能是:(I)分離物料，斗齒刃口首先與礦物接觸并分離物料，同時起導(dǎo)向作用以利裝頭；(2)保護(hù)鏟車前壁，在挖掘中，物料對斗齒的沖擊產(chǎn)生的鑿削磨損使斗齒尺寸不斷減少，從而保護(hù)了鏟斗前壁并延長其使用壽命。
[0004]斗齒是在挖掘機采掘作業(yè)中磨損最嚴(yán)重的零件。其作業(yè)對象是礦石、砂土、巖石和土等，工況條件十分惡劣。在接觸物料時，物料的快速運動使得斗齒受到強大的沖擊作用，裝入物料過程中又要承受一定的彎矩作用。在工作時，斗齒尖部受到物料強大的沖擊滑動而磨損，通常出現(xiàn)各種犁溝、變形等，表面很容易由于磨損而脫落，所以斗齒的壽命往往很短，消耗量巨大。與此同時，因設(shè)備損壞停機、停產(chǎn)而造成的間接經(jīng)濟(jì)擬失更是巨大的和無法統(tǒng)計的，由此可見，我們有必要對斗齒的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、作用機理進(jìn)行研究。提高斗齒的壽命，可以提尚生廣效率、降低成本和提尚廣品質(zhì)量，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。
[0005]目前挖掘機斗齒多采用高錳鋼和低合金鋼。高錳鋼雖然具有良好的韌性，但在沖擊力不大的工作條件下，由于沖擊力不足而不能產(chǎn)生加工硬化，使其耐磨性不能得到充分發(fā)揮，壽命較短。低合金耐磨鋼是很有發(fā)展前途的一類耐磨材料，具有良好的綜合性能，合金含量低，價格較低生產(chǎn)靈活方便。由于其化學(xué)成分、熱處理工藝可在很大范圍內(nèi)變化，最終產(chǎn)品的機械性能指標(biāo)差距很大，硬度為40-60HRC，沖擊韌性為10-100J/Cm2，因此可根據(jù)易損件的應(yīng)用工況條件，分析其主要磨損機制，優(yōu)化和選擇合金鋼的化學(xué)成分和機械性能，從而達(dá)到最經(jīng)濟(jì)合理的選用。采用低合金鋼制造挖掘機斗齒值得大力研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高強韌性挖掘機斗齒，斗齒材料金相組織合理，綜合性能優(yōu)異，硬度高，耐磨性好，沖擊韌性高，使用壽命長。
[0007]本發(fā)明所述的高強韌性挖掘機斗齒，其制備材料為馬氏體/奧氏體復(fù)相低合金耐磨鋼，所述馬氏體/奧氏體復(fù)相低合金耐磨鋼的組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為: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，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]本發(fā)明還提供上述的高強韌性挖掘機斗齒的生產(chǎn)方法，其由鑄造工藝和熱處理工藝組成，包含下述步驟:
1)熔煉:堿性感應(yīng)爐熔煉;金屬爐料包括煉鋼用生鐵、回爐碳素鋼、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、廢銅、其中的鐵合金打碎后加入，粒度為10-20_，按配方計算投料;所述的其中的鐵合金是指娃鐵、絡(luò)鐵和鑰鐵；
2)采用消失模鑄造成型，澆注溫度1560-1600°C;
3)澆注完成后待鑄件冷卻到840-900°C度時空冷至室溫；
4 )將所得的鑄件加熱到840-900 °C進(jìn)行奧氏體化；
5)然后放入溫度在230-350°C的鹽浴爐中淬火；
6)然后將帶溫的鑄件快速轉(zhuǎn)入溫度350-450°C的鹽浴爐中進(jìn)行碳分配；
7)最后水淬至室溫，得到所述的挖掘機斗齒。
[0009]所述的步驟1)~3)為鑄造工藝，所述的步驟4)~7)為熱處理工藝。
[0010]進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
在步驟4)，加熱升溫速度為每分鐘〈5 °C。
[0011 ]在步驟5)，所述淬火的溫度為300°C。
[0012]在步驟6)，碳分配的時間5-15min。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0014]實施例1
制備挖掘機斗齒的馬氏體/奧氏體復(fù)相低合金耐磨鋼的化學(xué)成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為: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，其余為 Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0015]鑄造工藝:用It堿性感應(yīng)爐熔制。金屬爐料包括煉鋼用生鐵、回爐碳素鋼、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、廢銅、其中的鐵合金打碎后加入，粒度為10-20_，按配方計算投料;采用消失模鑄造成型，澆注溫度1560-1600°C，澆筑完成后待鑄件冷卻到840-900°C時扒出去殼進(jìn)行空冷至室溫O
[0016]熱處理工藝:將所得的鑄件在加熱設(shè)備中以每分鐘4°C的速度升溫至840-900°C進(jìn)行奧氏體化，之后取出放入溫度為300°C鹽浴爐中淬火，然后將帶溫的鑄件快速轉(zhuǎn)入400°C鹽浴爐中進(jìn)行碳分配，時間lOmin，最后水淬至室溫，得到所述的挖掘機斗齒。
[0017]將得到的挖掘機斗齒鋼取樣后，用掃描電鏡分析，表面為馬氏體加殘余奧氏體加合金碳化物，組織細(xì)小。這種組織分布表面硬度高、耐磨性好，心部組織韌性好。試樣的測試結(jié)果為:表面硬度HRC48-52，沖擊韌性25-27J/mm2。
[0018]實施例2
制備挖掘機斗齒的馬氏體/奧氏體復(fù)相低合金耐磨鋼的化學(xué)成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為: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，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0019]鑄造工藝:用It堿性感應(yīng)爐熔制。金屬爐料包括煉鋼用生鐵、回爐碳素鋼、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、廢銅、其中的鐵合金打碎后加入，粒度為10-20_，按配方計算投料;采用消失模鑄造成型，澆注溫度1560-1600°C，澆筑完成后待鑄件冷卻到840-900°C時扒出去殼進(jìn)行空冷至室溫O
[0020]熱處理工藝:將所得的鑄件在加熱設(shè)備中以每分鐘2°C的速度升溫至840-900°C進(jìn)行奧氏體化，之后取出放入溫度為300°C鹽浴爐中淬火，然后將帶溫的鑄件快速轉(zhuǎn)入400°C鹽浴爐中進(jìn)行碳分配，時間5min，最后水淬至室溫，得到所述的挖掘機斗齒。
[0021]將得到的挖掘機斗齒鋼取樣后，用掃描電鏡分析，表面為馬氏體加殘余奧氏體加合金碳化物，組織細(xì)小。這種組織分布表面硬度高、耐磨性好，心部組織韌性好。試樣的測試結(jié)果為:表面硬度HRC48-52，沖擊韌性25-27J/mm2。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高強韌性挖掘機斗齒，其特征在于:其制備材料為馬氏體/奧氏體復(fù)相低合金耐磨鋼，所述馬氏體/奧氏體復(fù)相低合金耐磨鋼的組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為: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，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2.權(quán)利要求1所述的挖掘機斗齒的生產(chǎn)方法，其特征在于:包含下述步驟: 1)熔煉:堿性感應(yīng)爐熔煉;金屬爐料包括煉鋼用生鐵、回爐碳素鋼、硅鐵、鉻鐵、鉬鐵、廢銅、其中的鐵合金打碎后加入，粒度為10_20mm，按配方計算投料； 2)采用消失模鑄造成型，澆注溫度1560-1600°C; 3)澆注完成后待鑄件冷卻到840-900°C度時空冷至室溫； 4)將所得的鑄件加熱到840-900 °C進(jìn)行奧氏體化； 5)然后放入溫度在230-350 0C的鹽浴爐中淬火； 6)然后將帶溫的鑄件快速轉(zhuǎn)入溫度350-450°C的鹽浴爐中進(jìn)行碳分配； 7)最后水淬至室溫，得到所述的挖掘機斗齒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:在步驟4)，加熱升溫速度為每分鐘〈5Γ。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:在步驟5)，所述淬火的溫度為300°C。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:在步驟6)，碳分配的時間為5-15min。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高強韌性挖掘機斗齒，其制備材料馬氏體/奧氏體復(fù)相低合金耐磨鋼的組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：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，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)方法包含：1）熔煉；2）采用消失模鑄造成型；3）澆注完成后待鑄件冷卻到840-900℃時空冷至室溫；4）將所得的鑄件加熱到840-900℃進(jìn)行奧氏體化；5）然后放入溫度在230-350℃的鹽浴爐中淬火；6）然后將帶溫的鑄件快速轉(zhuǎn)入溫度350-450℃的鹽浴爐中進(jìn)行碳分配；7）最后水淬至室溫，得到所述的挖掘機斗齒。所得的挖掘機斗齒是馬氏體/奧氏體復(fù)相低合金耐磨鋼斗齒，表面硬度高、耐磨性好，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)又能確保有良好的韌性，在受到?jīng)_擊時能吸收更多的沖擊能量，提高了抗沖擊性。
【IPC分類】C22C38/04, C23C8/46, E02F9/28, C22C38/02, C21D1/18, C22C38/16, C22C38/18, C22C38/12, C22C38/08
【公開號】CN105568141
【申請?zhí)枴緾N201610132309
【發(fā)明人】魏德強, 曲賓, 李新凱, 鐘盛, 王榮, 高 浩, 張曉媛
【申請人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月9日