[發(fā)明專利]一種低溫環(huán)境下使用的高性能復合鏟齒及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610246931.9
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105886910B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江利豐;劉強;張廣偉;關(guān)升;徐常恩;郝海;周文龍;王瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 大連華銳重工特種備件制造有限公司;大連理工大學
• 主分類號: B32B15/18
• 分類號: B32B15/18;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/18;C22C38/12;C22C38/08;C22C38/16;C22C38/06;C22C38/22;C21D1/18;C21D9/00;B23P15/00
• 代理公司: 大連星海專利事務所21208
• 代理人: 楊翠翠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵材料及其加工制備領(lǐng)域，特別涉及一種低溫環(huán)境下使用的高性能復合鏟齒及其制備方法。

背景技術(shù)

磨損是工程構(gòu)件破壞最主要的一種方式，全球每年因磨損造成的經(jīng)濟損失達數(shù)千億美元，故對磨損進行研究以及開發(fā)新型的耐磨材料具有重要的經(jīng)濟意義。目前，市場上流行的鏟齒主要分為高錳鋼、低合金耐磨鋼及高鉻鑄鐵三類，應用最廣泛的為低合金馬氏體耐磨鋼，鏟齒的生產(chǎn)方法基本為整體鑄造。這類鏟齒主要通過增加碳含量，并添加多種適量的合金元素，如鉻、鉬、鎳、釩、硼等，充分利用相變強化，并通過淬火和低溫回火熱處理方式得到馬氏體組織。此類產(chǎn)品具有一定的弊病，即在低溫環(huán)境下，其沖擊韌性易大幅下降，發(fā)生冷脆，在用于具有較大沖擊力的工作場合時容易發(fā)生早期突然斷裂失效。另外，此類傳統(tǒng)產(chǎn)品在保證沖擊韌性滿足的條件下，硬度不高，從而導致耐磨性能較差，無法滿足長時間使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的低溫環(huán)境下無法兼顧耐磨性與高韌性的問題，本發(fā)明提供一種低溫環(huán)境下使用的高性能復合鏟齒及其制備方法，以達到耐磨性好、低溫韌性優(yōu)良的目的，且能進行修復以降低成本。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

通過堆焊復合技術(shù)在低合金馬氏體鋼鏟齒基體的齒尖部位堆焊高碳高合金鋼耐磨層，得到鏟齒。

鏟齒基體的化學成分及質(zhì)量百分比為C：0.25%—0.35%；Mn：0.9%—1.1%；Si：0.7%—0.9%；Cr：1.0%—1.3%；Mo：0.2%—0.3%；Ni：1.0%—1.3%；Cu：0.3%—0.5%；RE：0.1%—0.2%；S：≤0.025%；P：≤0.025%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

鏟齒堆焊耐磨層的化學成分及質(zhì)量百分比為C：0.9%—1.3%；Mn：0.1%—0.3%；Si：0.2%—0.6%；Cr：8.0%—10.0%；Mo：2.5%—3.5%；V：0.4%—0.5%；W:2.0%—4.0%；Nb：3.0%—5.0%；B:3.0%—5.0%；Al：2.5%—4.0%；RE：0.3%—0.5%；S：≤0.02%；P：≤0.02%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

一種低溫環(huán)境下使用的高性能復合鏟齒的制備方法，包括鑄造工序、熱處理工序和堆焊工序。所述鑄造工序中，澆注溫度為1570~1600℃；熱處理工序中，淬火溫度為930~950℃，回火溫度為220~240℃；堆焊工序中，堆焊材料為氣體保護藥芯焊絲，直徑Φ1.6mm，采用活性氣體保護焊進行堆焊，保護氣體為75%Ar+25%CO₂，堆焊厚度為3~5mm，焊接電流200~250A，電弧電壓26~30V，氣體流量18~20L/min，焊接速度300~400mm/min。

本發(fā)明的有益效果為該鏟齒通過在在低合金馬氏體鋼鏟齒基體的齒尖部位堆焊高碳高合金鋼耐磨層制得；與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過鑄造工藝與堆焊工藝相結(jié)合，配置合理的合金元素成分，獲得了在低溫條件下仍具有較高沖擊韌性和較高耐磨性的鏟齒，因此具有如下的顯著特點：（1）鏟齒基體具有良好的綜合性能：硬度≥ 44 HRC，常溫沖擊韌性（a_kv）> 50 J/cm²，在-55℃環(huán)境下的沖擊韌性> 45 J/cm²；（2）表面堆焊材料硬度達到HRC 62~65，堆焊組織中碳化物含量在70%以上，硬質(zhì)相分布均勻，且與母材能較好的熔合；（3）通過堆焊耐磨材料可以減少鏟齒母體磨損程度，當耐磨堆焊層磨損失效后，可采用同種工藝進行多次修復，降低了生產(chǎn)成本，提高作業(yè)效率。（4）本發(fā)明可廣泛應用于低溫環(huán)境下各種工程上的耐磨件，且鏟齒堆焊耐磨層可通過堆焊進行修復。

附圖說明

圖1是鏟齒結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是鏟齒剖面示意圖；

其中：1、鏟齒基體，2、鏟齒堆焊耐磨層。

具體實施方式

實施例1

本實施例中鏟齒基體的化學成分及質(zhì)量百分比為C：0.31%；Mn：1.07%；Si：0.78%；Cr：1.16%；Mo：0.27%；Ni：1.30%；Cu：0.43%；RE：0.14%；S：≤0.02%；P：≤0.02%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

按以上重量百分比進行熔煉，在1570℃進行澆注，保溫2小時；熱處理工藝為淬火溫度930℃保溫3小時后空冷，回火溫度220℃保溫3小時爐冷，得到鏟齒基體。