[發明專利]大型機械刃具用鋼及熱處理工藝

無效

• 申請號: 201010590164.6
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102534400A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張瑩
• 申請（專利權）人: 張瑩
• 主分類號: C22C38/34
• 分類號: C22C38/34;C21D1/18
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 戰志新

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，特別涉及一種大型機械刀刃用鋼及熱處理工藝。

背景技術

在工農業生產領域中，常用的大型機械有推土機、裝載機、抓鉤機等，而刀刃是構成整體機械的主要工作部件。例如，推土機在農墾、水利、礦山、筑路、港口和軍事工程中發揮著重要的作用。刀刃是推土機的前沿刀板，在強力作用下直接鏟入沙石、泥土等物料，并與物料發生強烈摩擦和撞擊，工作環境十分惡劣，刀刃材質的好壞將直接影響其使用壽命。因此，對刀刃材質的要求也相當苛刻，它不僅要具有較高的強度，而且要有良好的耐磨性能。目前，此類刀刃一般是采用高錳鋼制成。但近年來的研究表明，由于高錳鋼的組織結構為奧氏體，硬度較低，耐磨性較差，尤其在經受劇烈沖擊的情況下，短時間內得不到加工硬化，在抵抗中小能量撞擊物料磨損的狀況下，高錳鋼并不耐磨。因而導致研磨初期磨損速度較快，使用壽命較短。

為了解決刀刃鋼的磨損問題，專利號為200310103856.3的文獻中公開了一種“裝載機整體式耐磨鏟刀刃的材料、熱處理及焊接方法”。所述的耐磨鏟刀刃材料為國產鋼材1E921，成分含量為：C?0.15-0.20，Si0.15-0.35，Mn0.95-1.30，P≤0.035，S≤0.040，Cr0.40-0.65，Mo0.25-0.35，B?0.0005-0.0030。這種材質的鋼雖然耐磨性較好，但抗拉強度偏低，僅為1450Mpa，只能在較小的沖擊載荷下工作，難以承受強力撞擊與較大的載荷，尚不能滿足大型機械在各種及其惡劣工況下實際生產的需要。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供了一種大型機械刃具用鋼及熱處理工藝。該鋼化學成分配比合理，熱處理工藝簡單、可行，不僅強度高、韌性好，而且能承受較大的沖擊和劇烈的撞擊，具有優良的抗磨料磨損性能，其綜合性能優于現有的含錳鋼和1E921鋼，是用于大型機械制作刀刃的理想材料。

本發明是這樣實現的：

大型機械刃具用鋼的化學成分是以C、Cr、Mo合金元素為主，輔加微量的B元素。各成份含量(wt％)為：C?0.25-0.40，Si?1.50-2.00，Mn?0.25-0.75，P≤0.030，S≤0.030，Cr?0.45-0.90，Mo?0.08-0.18，B?0.0005-0.0050，其余為Fe和不可避免的雜質。

本發明中各合金元素的配比及主要作用在于：

C：C是決定鋼強度的主要元素之一。若C含量過高，組織中易產生網狀碳化物，導致脆性增加；若C含量過低，會使硬度下降，從而降低鋼的耐磨性能。

Si：Si是鋼中常見的元素，在鋼中不形成碳化物，是以固溶體的形式存在于鐵素體或奧氏體中，用以提高鋼中固溶體的強度和冷加工變形硬化率的作用。

Cr：Cr是提高鋼淬透性的主要合金元素，鉻和鐵形成連續固溶體，與碳形成多種碳化物，能顯著改善鋼的抗氧化作用，增強鋼的抗腐蝕能力。在鋼中加入Cr，能有效提高鋼的淬透性，強化基體組織。

Mo：Mo在鋼中即可提高鋼的淬透性，又能促進貝氏體轉變，還能改善鋼的凝固性。

B：B是我國比較富有的一種合金。在鋼中加入微量的B，能與Cr、Mo等其它金屬形成高熔點的硼化物，吸附在晶界上，起彌散強化作用，同時還能成倍地提高鋼的淬透性，有利于貝氏體形成。

本發明提供兩種刃具用鋼的熱處理工藝：

I.若鋼件在較強烈的沖擊載荷磨料磨損工況下使用時，應選取碳含量為中下限的鋼，其熱處理工藝為：

淬火：920-930℃，保溫2-2.5min，水淬；

回火：230-240℃，保溫2-3.0min，空冷。

經此種熱處理后的鋼能夠獲得板條馬氏體加下貝氏體組織，因而具有良好的強韌性，可用于制造機械中承受強烈沖擊磨損的備品備件，如推土機刀刃、裝載機耐磨鏟刀刃等。

II.若鋼件在一般能量沖擊載荷磨料磨損工況下使用時，應選取碳含量為中上限的鋼，其熱處理工藝為：

淬火：900-910℃，保溫2-2.5min，油淬；

回火：220-230℃，保溫2-3.0min，空冷。

經此種熱處理后的鋼具有良好的耐磨性能，適用于制造機械中承受中強度磨料磨損的備品備件，如農機耙片、犁鏵等。

本發明克服了現有技術存在的不足，具有如下優點：

1、鋼的成分配比合理，選取我國富有的硼元素進行微合金化是降低成本，提高鋼強韌性的有效措施；