高耐磨平地机刀片制造方法
技术领域
本发明涉及一种建筑机械制造工艺,尤其涉及一种平地机刀片的选材和制备工艺。
背景技术
目前,随着工业的发展,机械制造中采用淬火工艺提高材料的耐磨性得到普遍应用。
淬火主要是利用在高温下快速冷却获得马氏体组织,提高工件的硬度、强度和耐磨性能。其优点是在选好材料后对材料进行淬火可以延长材料的寿命2~6倍。因此得到了广泛的应用。在实践中原来的平地机刀片为了延长使用寿命,也都采用对工作面进行淬火方法。但是本发明人在实践中发现,由于淬火后工作面整体硬度提高,在平地机刮到较硬地面时,刀口很容易发生崩刃的情况,而且由于淬火后硬度提高有限,耐磨性能提高也有限。同时淬火效果的好坏受到材料和工艺的影响。所以淬火后的平地机刀片使用寿命虽然有所提高,但是效果还是不佳,仍需要经常更换,即增加了生产成本,又浪费了大量材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种工艺简单、成本低廉的平地机刀片制造方法。通过该工艺生产出性能更优、使用寿命更长的平地机刀片。
本发明的高耐磨平地机刀片制造方法,其特征在于用合金钢铸造或机加工成平地机刀片:将平地机刀片在200℃保温1小时以上进行退火处理,再将平地机刀片的工作面打磨除氧化膜和清洗后,对刀片进行离子注渗碳化钨处理工艺:
1)、将刀片放入离子注渗处理炉中,抽真空,当真空度达到0.01~50Pa,通入氮气后加热,达到离子注渗温度800℃~960℃,脉冲电流冲击由钨合金做成的靶,脉冲电流束密度为0.3~6mA/cm2,脉冲频率在25~100HZ,加速电压在20~40KV,同时钨离子的注入能量在30~300KeV,注入钨离子的浓度5~50%,该处理过程需16~36h,处理完后,刀片在炉中随炉冷却后取出刀片;
2)、将完成了步骤1)的刀片放入到普通的渗碳炉中,缓慢加热到860~960℃后,保温2~8h后随炉子冷却到800~870℃后进行60~80℃等温油淬火。
所述的离子注渗碳化钨层深度为1.0~2mm。所述的合金钢为16Mn、20MnV、20SiMn2MoV、25SiMn2MoV、37SiMn2MoV、15MnVB、20MnVB、40MnVB、20SiMnVB、15Cr、20Cr、30Cr、35C、40Cr、15CrMo、38CrSi、20CrMo、30CrMo、35CrMo、42CrMo、12CrMoV、35CrMoV、25Cr2MoVA、20Cr3MoWVA、38CrMoAl、20CrV、40CrV、50CrVA、15CrMn、20CrMn、40CrMn、20CrMnSi、25CrMnSi、30CrMnSi、30CrMoAl、30CrMnAl、30CrMnSiA、20CrMnMo、40CrMnMo、20CrMnTi、30CrMnTi、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、20CrNiMo、40CrNiMoA、45CrNiMoVA、18Cr2Ni4WA、25Cr2Ni4WA中的一种。
本发明制造的平地机刀片,在保持心部韧性的前提下,大大提高材料表面的硬度,表面硬度可以达到58HRC以上。同时渗透层中有WC外,还有其它的金属间化合物如Fe2W、Fe6W6C、FeW3C等等,他们的存在不仅大大提高了平地机刀片整体的强度,而且提高了材料的耐磨性,同时材料的自润滑系数也有一定的提高。
本发明还有如下优点:本制备工艺简单,切实可行。且本发明生产的平地机刀片由于选材合理、工艺简单先进,大大提高了平地机刀片工作面的硬度,有效增加了平地机刀片的强度和耐磨性。从根本上解决了原有工艺存在的不耐磨缺点。使用寿命可以提高2倍以上。
附图说明
图1为本发明制造的平地机刀片的正视图,
图2为本发明高耐磨平地机刀片的左剖视图,
图3为本发明高耐磨平地机刀片工作面的金相组织图。
图中1、2、3表示平地机刀片的工作面,
H1、碳化钨富集层厚度 H2、注渗碳化钨层厚度
具体实施方式
实施例1:一种平地机刀片制备工艺,采用16Mn合金钢作为平地机刀片的金属基体材料,该材料的强度、耐磨性和抗腐蚀性能均优于一般的碳素钢。先将16Mn合金钢铸造成平地机刀片,然后将平地机刀片在200℃下保温1.5h进行完全退火。对平地机刀片的工作面1、2、3(如图1、2所示)打磨和清洗后进行离子注渗碳化钨处理,具体步骤为:1)、离子注渗钨:处理炉的真空度10~15Pa,脉冲电流束密度为1.0~1.5mA/cm2,脉冲频率为25HZ,加速电压在20KV之间,同时钨离子的注入能量为136KeV,注入钨离子的浓度在为24~36%,渗钨离子的时间为24h。处理完后,刀片在炉中随炉冷却后取出刀片。2)渗碳淬火处理:将完成了步骤1)的刀片放入到普通的渗碳炉中,缓慢加热到880℃后,保温4h后随炉子冷却到850℃后快速取出,放入到60℃的淬火油进行淬火。经过处理的平地机刀片的工作面的表面硬度为HRC56~58。同时注渗碳化钨层厚度H2为1.5~1.8mm,其中碳化钨富集层厚度H1为0.3mm左右(如图3所示)。注渗层金相组织为WC、Fe2W、Fe6W6C、FeW3C和WCx等。
实施例2:先将16Mn合金钢机加工成平地机刀片,然后将平地机刀片在200℃下保温3h进行完全退火。对平地机刀片的工作面1、2、3(如图2所示)打磨和清洗后进行离子注渗碳化钨处理,具体步骤为1)离子注渗钨:处理炉的真空度0.01~1Pa,脉冲电流束密度为3~3.6mA/cm2,脉冲频率为50HZ,加速电压为30KV,同时钨离子的注入能量在150KeV,注入钨离子的浓度为45~50%,渗钨离子的时间为12h。处理完后,刀片在炉中随炉冷却后取出刀片。2)渗碳淬火处理:将完成了步骤1)的刀片放入到普通的渗碳炉中,缓慢加热到920℃后,保温2h后随炉子冷却到870℃后快速取出,放入到80℃的淬火油进行淬火。经过处理的平地机刀片的工作面的表面硬度为HRC60左右。同时注渗碳化钨层厚度为1.5~1.8mm,其中碳化钨富集层厚度为0.3mm左右。注渗层金相组织为WC、Fe2W、Fe6W6C、FeW3C和WCx等。
实施例3:先将16Mn合金钢机加工成平地机刀片,然后将平地机刀片在200℃下保温2h进行完全退火。对平地机刀片的工作面1、2、3(如图2所示)打磨和清洗后进行离子注渗碳化钨处理,具体步骤为1)离子注渗钨:处理炉的真空度为15~30Pa,脉冲电流束密度为0.6~1.1mA/cm2,脉冲频率在80~90HZ,加速电压为40KV,同时钨离子的注入能量在100KeV,注入钨离子的浓度为15~21%,渗钨离子的时间为12h。处理完后,刀片在炉中随炉冷却后,取出刀片。2)渗碳淬火处理:将完成了步骤1)的刀片放入到普通的渗碳炉中,缓慢加热到900℃后,保温2h后随炉子冷却到840℃后快速取出,放入到70℃的淬火油进行淬火。经过处理的平地机刀片的工作面的表面硬度为HRC56左右。同时注渗碳化钨层厚度为1.1~1.4mm,其中碳化钨富集层厚度为0.3mm左右。注渗层金相组织为WC、Fe2W、Fe6W6C、FeW3C和WCx等。