[發明專利]一種耐磨鑄鋼斗齒及其制備方法

有效

• 申請號: 201310081570.3
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103205638A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 孫國棟;鄧娟利;欒麗君;李輝
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;B22C9/04
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

技術領域

本發明涉及耐磨鋼技術領域，具體涉及一種耐磨鑄鋼斗齒及其制備方法。

背景技術

挖掘機在作業時，其斗齒受到強烈的磨損和不同負荷的沖擊，要求既耐磨耐沖擊又應對冷脆不敏感。

高錳鋼斗齒在重負荷沖擊下具有良好的耐磨性。然而，斗齒面對的工況很復雜，還包括中低負荷沖擊，高錳鋼斗齒不能顯示其加工硬化的優越性。

高硅耐磨鑄鋼斗齒沖擊韌性偏低，作業過程中容易發生斷裂。日本開發的不含Ni含少量Cr、Mo的高硅耐磨鑄鋼經熱處理后具有高強度、高韌性、高耐磨和抗回火軟化性特點，但熱處理工藝復雜，生產效率低。

高Cr、V合金耐磨鑄鐵的沖擊韌性偏低（≤11.8J）。公開號為CN1621554A的中國發明專利公開了一種多元合金鑄鋼斗齒及其生產工藝，其抗拉強度達到1450～1650MPa、硬度HRC48～55；文獻1（程巨強.高強度鑄鋼斗齒材料的研制與應用；工程機械；2007，38(7):57-59）研究了一種高強度鑄鋼斗齒材料，熱處理后抗拉強度≥1650MPa、硬度HRC46～52、沖擊韌性≥20J。這兩種鋼采用低C含量和加入弱碳化物形成元素Mn、非碳化物形成元素Si，僅在中低負荷沖擊下具有良好的耐磨性，而重負荷沖擊下的耐磨性能有待于提高。

公開號為CN102140612A的中國發明專利公開了一種多元合金鑄鋼斗齒及其生產工藝，其抗拉強度≥1700MPa、硬度HRC52～55、夏比沖擊Akv≥15J。該鋼加入了重量百分比為0.15～0.25%的稀土，成本相對較高。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種耐磨鑄鋼斗齒及其制備方法，在抗拉強度、硬度、沖擊韌性和成本等綜合方面具有優勢。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種耐磨鑄鋼斗齒，以重量百分比計，該耐磨鑄鋼斗齒的材料由如下成分組成：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量為Fe；

所述的耐磨鑄鋼斗齒按照如下工序制備：

1）以重量百分比計，將成分為：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量為Fe的鋼水脫硫，進行轉爐頂底復合吹煉，RH真空脫氣處理，在鋼水溫度為1660～1700℃時出爐；

2）在預熱溫度為450～500℃的蠟模殼內澆鑄所需形狀鑄鋼斗齒，鑄鋼斗齒降溫至1550℃的時間控制在10～15分鐘；

3）當鑄鋼斗齒降溫至1250～1280℃時保溫1～2小時使碳化物和金屬間化合物充分彌散析出；

4）當鑄鋼斗齒降溫至950～970℃時，連同蠟模殼一起放入水中淬火，破碎蠟模殼，切割冒口，200～220℃回火，得到耐磨鑄鋼斗齒。

所述的耐磨鑄鋼斗齒的材料的優選重量百分比為：C：0.9%，Ti：0.25%，Al：0.12%，Mo：2%，W：3%，P：0.02%，S：0.008%，余量為Fe。

一種耐磨鑄鋼斗齒的制備方法，包括以下制備工序：

1）以重量百分比計，將成分為：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量為Fe的鋼水脫硫，進行轉爐頂底復合吹煉，RH真空脫氣處理，在鋼水溫度為1660～1700℃時出爐；

2）在預熱溫度為450～500℃的蠟模殼內澆鑄所需形狀鑄鋼斗齒，鑄鋼斗齒降溫至1550℃的時間控制在10～15分鐘；

3）當鑄鋼斗齒降溫至1250～1280℃時保溫1～2小時使碳化物和金屬間化合物充分彌散析出；

4）當鑄鋼斗齒降溫至950～970℃時，連同蠟模殼一起放入水中淬火，破碎蠟模殼，切割冒口，200～220℃回火，得到耐磨鑄鋼斗齒。

本發明通過加入高含量的C元素和強碳化物形成元素Ti、Mo與W，熱處理時形成碳化物彌散析出，提高該鋼的硬度和淬透性；通過加入Ti、Al元素，細化晶粒，提高該鋼的強度和沖擊韌性；通過保溫鑄造消除鑄造缺陷，通過蠟模殼預熱提高斗齒成型性能和外觀質量。

本發明的有益效果是在不同負荷沖擊下提高了耐磨性，斗齒制備方法簡便，生產成本低，具有較高的性價比，其性能達到抗拉強度Rm≥1650MPa，硬度HRC54～56，夏比沖擊Akv≥17J。