[發明專利]挖掘機齒座及其制備方法

有效

• 申請號: 201210468006.2
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102978515A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 錢嘉镕新
• 申請（專利權）人: 寧波嘉達精密鑄造有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;E02F9/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種齒座，尤其涉及一種挖掘機齒座及其制備方法，屬于金屬材料領域。

背景技術

斗齒、齒座是挖掘機、裝載機主要的磨損部件，斗齒、齒座在工作過程中直接與砂、土、巖石、礦物等接觸，受到嚴重的磨料磨損，消耗量很大。根據斗齒和齒座不同的功能，斗齒和齒座對材料的機械性能的要求不同。其中，斗齒直接與礦石接觸，其需要高硬度、高耐磨性以及高強度和高韌性，而齒座則要求材料具有良好的焊接性，以保證焊口強度和焊接的可靠性，同時保證較高的韌性和硬度。

現有技術中的的齒座壽命很短，很容易發生斷裂或者裂紋，其原因是齒座的焊接性和耐磨性差，沖擊韌性和抗拉強度也較低。中國專利申請(公開號為CN1876879A)涉及一種微合金焊接鑄鋼齒座，其化學成分為：C：0.15-0.25wt％，Si：0.3-1.0wt％，Mn：0.6-1.4wt％，Cr：0.4-1.0wt％，B：0.0005-0.007wt％，Al：0.01-0.1wt％，Ce：0-0.045wt％，La：0-0.035wt％，Ti：0-0.1wt％，P≤0.03wt％，S≤0.03wt％，其余為Fe和不可避免的雜質元素，其制備步驟包括鋼水熔煉及熱處理。該微合金可焊接鑄鋼齒座加入少量其他元素如B、La、Ce，制成的齒座性能雖可滿足齒座的一般要求，但是其使用壽命較短，很容易發生斷裂，材料成本較高，如稀土金屬La的價格就高達100000-110000元/噸，Ce的價格為165000-170000元/噸，導致齒座售價高，市場競爭力較低。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的不足，提出了一種機械性能好，使用壽命長，材料成本低的挖掘機齒座。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種挖掘機齒座，所述齒座的組成成分及質量百分比為：C：0.21％-0.24％，Mn：1.10％-1.40％，Si：0.30％-0.60％，Cr：0.45％-0.85％，余量為Fe以及不可避免的雜質。

碳含量是決定鋼硬度的重要因素，本發明中的碳量設計較低為0.21％-0.24％，低碳設計雖增加了鑄件對裂紋的敏感性，但通過淬火獲得了高硬度的同時，又保證了足夠的塑性與韌性及其耐磨性。

Mn作為合金鋼的基本元素，當Mn元素高于9％時，對鋼的機械性能沒有明顯的影響。在保證奧氏體組織的前提下，隨著Mn元素含量的降低，奧氏體穩定性雖然下降，但是加工硬度能力顯著增強，耐磨性在高沖力作用下顯著提高，本發明將Mn含量控制在1.10％-1.40％，既保證了奧氏體組織，又能增加奧氏體的硬度和強度還可大幅提高齒座的耐磨性，以彌補低碳的不足。錳元素在該齒座中起到兩方面作用，一為中和鐵元素的有害作用，使鐵元素僅發揮其正面作用，因此余量鐵元素也是選取錳元素含量的重要參數；二為提高齒座的耐蝕性，添加錳元素可以細化材料組織，提高再結晶溫度，增強齒座在礦山的采掘過程中直接與礦石接觸摩擦產生高溫時的耐熱性。

若鋼中的硅含量較高，則會引起碳化物分解，降低碳在奧氏體中的濃度，使形變強化能力變差，同時使鑄件產生裂紋的傾向增大。而合金化時加入Si的目的是利用連續冷卻過程中Si能增加過冷奧氏體的穩定性及鋼中殘余奧氏體含量，強烈阻礙碳化物的析出，提高鋼的回火抗力，固將本發明的硅含量控制在0.30％-0.60％。

本發明將Cr含量提控制在0.45％-0.85％，因為鐵原子半徑為2.7·10^-10m，而鉻原子的半徑為2.8·10^-10m，兩者十分相近，鐵與鉻的親和力比其他元素更強，容易與碳結合成(Fe、Cr)₃C。此外，鋼的鑄態組織中隨鉻含量的增加碳化物量隨之增加，往往在晶界上形成連續網狀碳化物(Fe、Cr)₃C。由于鉻的擴散過程特點和鉻對碳擴散過程的影響，一般水韌處理時，含鉻碳化物很難水解，形成單項奧氏體較難，從而影響鋼的性能。

本發明采用Cr、Mn、Si三元素配比的交互作用，對鋼的淬透性、淬硬性、奧氏體的穩定性均有明顯的作用。

進一步地，所述雜質中，S元素的質量百分比小于等于0.025％，P元素的質量百分比小于等于0.025％。

硫S強烈地使高錳鋼的性能變差，但當含硫量小于0.03％時，它的有害作用就不明顯。