[發明專利]一種高強韌合金鑄鋼挖掘機斗齒及其生產工藝

無效

• 申請號: 201210040530.X
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN103290329A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 戎豫;吳承建;黃秋群;周偉明
• 申請（專利權）人: 北京辰極國泰科技有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C33/04;C21D9/00;E02F9/28
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技術領域

本發明涉及一種高強韌合金鑄鋼挖掘機斗齒及其生產工藝，其是通過綜合合金化原理和微合金化原理進行合金設計，獲得高強韌合金鑄鋼的化學成分，與之配套的熔煉、澆鑄工藝及熱處理工藝而形成一種挖掘機斗齒。

背景技術

在已知現有技術中，我國通用鋼種35CrMnSi，其化學成分質量分數％為：C?0.32～0.39，Cr?1.10～1.40、Mn?0.80～1.10、Si?1.10～1.40、余量為Fe。國內目前使用的挖掘機斗齒主要為高錳鋼，也有使用高硅耐磨鋼和高鉻耐磨鑄鐵。高錳鋼的優勢在用于重負荷下的沖擊磨損，而在中等或低沖擊負荷條件下高錳鋼因加工硬化不足而不耐磨損。高硅耐磨鋼和高鉻鑄鐵在室溫特別是低溫下沖擊值極低，沖擊值低于a_k5J而易產生脆斷，且斗齒熱處理工藝復雜、生產率低，大規模生產難度大。高強韌合金鑄鋼針對這些技術缺陷而研發。

本發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種在室溫尤其是低溫下在中等沖擊負荷下抗沖擊磨損的高強韌合金鑄鋼挖掘機斗齒及其生產工藝。所述的高強韌合金鑄鋼根據綜合合金化原理和微合金化原理進行合金設計，為了進一步提高鋼的淬透性，減小大截面斗齒心部和表面硬度差，采用高錳含量，錳的化學成分質量分數提高到1.66～2.00％，鉬的質量分數提高到0.32～0.42％，調整了鉻和硅的含量，并增加了微合金化元素釩和鈮及稀土元素；用微合金化進一步提高鋼的淬透性，使斗齒大截面從心部到表面都得到低碳馬氏體組織，硬度均勻，使斗齒的整體強韌性更均勻。為了提高斗齒在室溫，尤其是在低溫下的韌性，將碳含量在保持高強狀態下適當降低到低碳，其碳含量的質量分數為0.15～0.21％。淬火后得到低碳馬氏體，在低溫下得到更高的沖擊韌性。采用微合金化進一步細化鋼的晶粒以降低鋼的韌——脆轉化溫度，提高在零下溫度的沖擊韌性。其一是加入稀土元素，一方面稀土元素可在鋼液凝固時細化鑄造枝晶組織，另一方面又偏聚在奧氏體晶界，細化奧氏體晶粒。用釩和鈮復合微合金化，比采用單一微合金元素對細化奧氏體晶粒更有效。這樣可使得斗齒在熱處理后獲得極細小的奧氏體晶粒和低碳馬氏體組織。保證斗齒在低溫下具有高韌性、耐沖擊，獲得整體的高強韌性。既具有較高硬度，耐磨性，又具有高的抗沖擊負荷沖擊磨損，防止發生早期脆斷，有優越的工作可靠性。

本發明的目的是通過下述方案來實現的，根據本發明的第一方面，本發明提供的高強韌合金鑄鋼挖掘機斗齒是這樣構成的，所述的挖掘機斗齒，為含有的高強韌合金鑄鋼的化學成分質量分數％為：C?0.15～0.21、Mn?1.66-2.00、Cr?0.80-1.00、Si?0.90～1.20、Mo?0.32～0.42、V?0.06～0.12、Nb?0.04～0.08、RE?0.04～0.08、余量為Fe。

根據本發明的第二方面，本發明所提供的高強韌合金鑄鋼挖掘機斗齒的生產工藝，是由熔煉、澆鑄工藝和熱處理工藝組成，其工藝特征在于：所述的熔煉、澆鑄斗齒工藝，用感應電爐或電弧爐熔煉高強韌合金鑄鋼，所述的高強韌合金鑄鋼的化學成分質量分數％為：C?0.15～0.21、Mn?1.66-2.00、Cr?0.80-1.00、Si?0.90～1.20、Mo?0.32～0.42、V?0.06～0.12、Nb?0.04～0.08、RE?0.04～0.08、余量為Fe，熔煉溫度為：1580～1620℃，出鋼溫度為1580～1600℃，出鋼到鋼包中，開澆溫度為1450～1480℃，在開澆前40秒將將鋁箔包扎的稀土合金插入鋼包中攪拌，30秒后開澆，其采用精密鑄造、真空實型鑄造、樹脂砂模鑄造，開澆溫度為1450～1480℃，澆完后鑄件緩冷到室溫脫模；

所述的熱處理工藝包括以下步驟：斗齒澆完后進行退火，控制加熱速度由室溫到200℃為60～80℃/h，200℃以上為100～120℃/h，在860～900℃保溫3-4小時，爐冷到700℃保溫5小時，爐冷到500℃出爐空冷；斗齒經機加工后進行淬火，工件以100～120℃/h加熱到860～900℃，保溫3～4小時，由爐中取出工件冷待30秒～1分鐘然后淬火，冷卻介質根據需要，有三種介質可選：水玻璃水溶液，其比重為1.15、聚乙烯醇水溶液合成劑或3號錠子油。其中聚乙烯醇水溶液合成劑中，聚乙烯醇的濃度為0.25～0.5％。工件冷到350℃取出空冷到室溫，淬火完畢，然后立即進行回火，以60℃/h加熱到220℃，保溫3小時取出空冷。