[發明專利]一種疏浚挖泥船鉸刀齒及其制備方法

有效

• 申請號: 201410264628.2
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104004963A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 李宜彬;張新疆;赫曉東;彭慶宇;許健君;鄭明;井夫吉;朱世安
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C38/34
• 分類號: C22C38/34;C22C38/26;C21D9/22;C21D1/26;C21D1/607;C23F17/00
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技術領域

本發明屬于金屬耐磨材料技術領域，涉及一種疏浚挖泥船鉸刀齒及其制備方法。

背景技術

疏浚挖泥船鉸刀齒主要用于江、河、港口等進行疏浚施工的挖泥船上，主要承擔淤泥礫石的開挖任務，它是疏浚工程施工中使用廣泛且磨損最嚴重的零件，特別是在復雜磨料磨損工況條件下，每年的易磨損件消耗量相當驚人。鉸刀齒因其在水下作業，工況條件相當復雜，這就要求鉸刀齒材質必須具有較高的抗拉強度和屈服強度，較高的硬度和足夠的韌性相配合。國內的大型挖泥船鉸刀尺仍需要進口，生產成本較高。而國內目前使用的鉸刀齒主要是高錳鋼、奧-貝球鐵(ADI)以及高鉻鑄鐵。在已知的高錳鋼現有技術中，例如200610134360.6的“超高性能耐磨高硅鋼及其生產方法”，其化學成分按重量百分比為：C：1.00-1.50％，Mn：10.5-20.0％，Si：0.30-0.80％，Cr：1.30-2.80％，S≤0.040％，P≤0.070％，Ti：0.06-0.20％，V：0.10-0.40％，B：0.002-0.010％，Mg：0.06-0.30％，RE：0.08-0.40％，N：0.05-0.20％，余量為Fe。高錳鋼的優點是使用于重負荷沖擊磨損條件，而在疏浚挖泥船鉸刀齒等水下中等或低沖擊負荷條件下的磨損，高錳鋼會因加工硬化不足而大大降低其沖擊耐磨性能；且高錳鋼的屈服強度低，初始硬度低，磨損較快，變形嚴重而造成拆卸維修困難，這些產品使用壽命低，耗材嚴重。而奧-貝球鐵和高鉻鑄鐵的韌性低，沖擊韌性偏低，在開挖巖石等較硬材質的過程中容易脆斷，不適應于有較大沖擊的磨損領域，生產成本較高。

經過對現有技術的文獻檢索發現，楊慧鵬在大型鑄鍛件3(1992)P47-49上發表的“挖泥船鉸刀鑄鋼件的整體鑄造”一文中介紹了用組芯法生產挖泥船鉸刀鑄鋼件的整體鑄造工藝，但未提及鉸刀齒的成分及整個制備工藝流程及內容。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種綜合性能優異的疏浚挖泥船鉸刀齒及其制備方法，通過控制鉸刀齒的化學成分、選定合理的澆注工藝及熱處理工藝制備疏浚挖泥船鉸刀齒，解決了現有的疏浚挖泥船鉸刀齒耐磨性能及抗沖擊性能欠佳的問題。該鉸刀齒具有淬透性高，高強韌，耐磨損，成本低等優點。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種疏浚挖泥船鉸刀齒，含有下列重量百分比的化學成分：C：0.25-0.28％，Mn：0.70-1.10％，Si：1.30-1.60％，Cr：1.50-1.70％，Nb：0.07-0.12％，S≤0.040％，P≤0.070％，余量為Fe。

上述鉸刀齒當Nb的含量為0.07-0.12％時，還可以含有稀土元素Ce或Y，其含量為0.03-0.05％。

本發明的疏浚挖泥船鉸刀齒含有一定量的Nb和/或RE，穩定奧氏體組織，細化了鋼的晶粒，提高淬透性，提高鋼的強度和韌性。

一種上述疏浚挖泥船鉸刀齒的制備方法，包括澆注鉸刀齒工藝和熱處理工藝兩個步驟，具體步驟如下：

一、澆注鉸刀齒工藝：先將生鐵、廢鋼和各種鐵合金加入感應熔煉爐或電弧熔煉爐熔煉合金鑄鋼，其合金鑄鋼的成分如以上所述；其采用砂模或樹脂砂模鑄造，鋼水開澆溫度為1550-1600℃，澆注完成后鑄件緩冷到室溫脫模。

二、熱處理工藝：(1)鉸刀齒澆注脫模后首先進行整體退火，控制加熱溫度在200℃以下為70-90℃/小時，300℃以上為150-180℃/小時，在970-1050℃保溫2-3小時，爐冷至300℃取出空冷至室溫；(2)然后去除澆冒口及表面氧化皮后置入輝光離子滲氮爐中進行低溫滲氮處理，滲氮溫度為480-560℃，保溫6-8小時，NH₃流量0.4-0.6m³/h，真空度800-1000Pa，隨爐冷卻到室溫；(3)再將滲氮處理后的鉸刀齒以100-120℃/h加熱至880-930℃保溫1-3小時，然后由爐中取出冷待3-5秒后，放入恒溫160-200℃的硝酸鹽熔鹽中進行淬火，保溫1-2小時后取出水冷至室溫，再以100-120℃/h加熱至400-450℃進行鉸刀齒整體回火處理，保溫20-30分鐘后油淬至室溫。