CN103074549A - 挖掘机斗齿用低碳多元合金钢及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机斗齿用低碳多元合金钢，其各化学组分的重量百分比为：C0.20-0.26%、Si0.4-0.6%、Mn0.6-1.2%、Cr0.5-0.8%、Mo0.4-0.6%、Cu0.2-0.3%、Ni0.8-1.5%、Ti0.08-0.12%、Y0.04-0.06%、Ce0.02-0.04%、P≤0.02%、S≤0.02%，余量为铁和杂质。本发明采用Mo、Cu、Ti、Ni、Y、Ce等多元微量元素进行微合金化处理，可以增加形核，进一步细化晶粒，有效的控制碳化物的数量、大小和形态分布，变质夹渣，提高冶金质量和综合耐磨性能，最大限度提高合金钢的综合性能和使用寿命。本发明采用了合理的热处理工艺，合适的退火处理和淬火回火，使合金钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。

Description

挖掘机斗齿用低碳多元合金钢及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种挖掘机斗齿用低碳多元合金钢及其生产工艺，属于合金钢制造工艺技术领域。

背景技术

挖掘机斗齿是在采掘作业中大量消耗的易损件，工作条件恶劣，失效方式多数为磨损,少数发生断裂。斗齿一般装在挖掘机铲斗的前端, 系悬臂梁构件, 直接与矿石、砂土、岩石等物料接触。在接触物料时, 既承受冲击作用, 又承受弯矩作用。服役过程中, 斗齿尖部受到较大的冲击滑动磨粒磨损, 尖部表面常出现各式犁沟、变形, 造成表面磨损或脱落。国内斗齿材料最常用的为高锰钢,它存在着使用寿命低,抗断裂能力差的问题。在我国,每年斗齿消耗量很大。如何提高斗齿的使用寿命,研制出生产工艺简便、使用可靠、价廉物美的新型斗齿耐磨材料,仍是当前需要进一步解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供一种掘挖机斗齿用低碳多元合金钢及其生产工艺，提高斗齿的韧性、耐磨性以及抗冲击性，从而延长斗齿的使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

    挖掘机斗齿用低碳多元合金钢中各化学组分的重量百分比为：C 0.20-0.26%、Si 0.4-0.6%、Mn 0.6-1.2%、Cr 0.5-0.8%、Mo 0.4-0.6%、Cu 0.2-0.3%、Ni 0.8-1.5%、Ti 0.08-0.12%、Y 0.04-0.06%、Ce 0.02-0.04%、P≤0.02%、S≤0.02%，余量为铁和杂质。

    挖掘机斗齿用低碳多元合金钢的生产工艺，包括以下步骤：

    （1）熔炼与浇铸

按上述配比将炼钢原料加入中频感应电炉内进行熔炼，出钢温度为1620-1650℃，然后采用树脂砂模铸造，浇注温度为1540-1560℃，浇完后保温30-40min，铸件缓冷到室温脱模；

（2）退火处理

先以60-80℃/小时将铸件加热至700-720℃，保温1-2小时，再以100-120℃/小时加热至1050-1150℃，保温4-5小时，最后以40-50℃/小时冷却至850-880℃，出炉空冷；

    （3）锻轧

开轧温度控制在940-960℃，终轧温度控制在850-900℃，每道次压下率控制在25-35％；

    （4）淬火回火

淬火温度880-910℃，保温4-5小时, 水淬, 出水后立即装炉回火，在210-220℃回火3-4小时，斗齿吊出空冷；

    （5）喷丸、抛光处理

淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行抛光处理，可消除合金钢表面缺陷而提高其寿命。

本发明的有益效果：

本发明采用Mo、Cu、Ti、Ni、Y、Ce等多元微量元素进行微合金化处理，可以增加形核，进一步细化晶粒，有效的控制碳化物的数量、大小和形态分布，变质夹渣，提高冶金质量和综合耐磨性能，最大限度提高合金钢的综合性能和使用寿命。本发明采用了合理的热处理工艺，合适的退火处理和淬火回火，使合金钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。本发明合金钢与现有的高锰钢相比，具有更高的耐磨性、强韧性以及抗冲击性。使用本发明合金钢，可以保证挖掘机能正常进行工作，防治早期脆断，减少停机和维修次数，提高了劳动生产率和设备利用率，降低了生产成本。

具体实施方式

    挖掘机斗齿用低碳多元合金钢中各化学组分的重量百分比为：C 0.20-0.26%、Si 0.4-0.6%、Mn 0.6-1.2%、Cr 0.5-0.8%、Mo 0.4-0.6%、Cu 0.2-0.3%、Ni 0.8-1.5%、Ti 0.08-0.12%、Y 0.04-0.06%、Ce 0.02-0.04%、P≤0.02%、S≤0.02%，余量为铁和杂质。

    挖掘机斗齿用低碳多元合金钢的生产工艺，包括以下步骤：

    （1）熔炼与浇铸

按上述配比将炼钢原料加入中频感应电炉内进行熔炼，出钢温度为1640℃，然后采用树脂砂模铸造，浇注温度为1550℃，浇完后保温30min，铸件缓冷到室温脱模；

（2）退火处理

先以80℃/小时将铸件加热至720℃，保温1小时，再以120℃/小时加热至1150℃，保温4小时，最后以40℃/小时冷却至860℃，出炉空冷；

    （3）锻轧

开轧温度控制在950℃，终轧温度控制在850℃，每道次压下率控制在30％；

    （4）淬火回火

淬火温度890℃，保温5小时, 水淬, 出水后立即装炉回火，在220℃回火3小时，斗齿吊出空冷；

    （5）喷丸、抛光处理

淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行抛光处理，可消除合金钢表面缺陷而提高其寿命。

经检验，产物化学成分为：C 0.22%、Si 0.53%、Mn 0.96%、Cr 0.65%、Mo 0.48%、Cu 0.24%、Ni 1.26%、Ti 0.09%、Y 0.05%、Ce 0.03%、P 0.013%、S 0.012%，余量为铁和杂质。力学性能为：抗拉强度1640MPa，屈服强度1160MPa，伸长率12%，断面收缩率51%，无缺口冲击韧性22J/cm²。

Claims (2)

1.一种挖掘机斗齿用低碳多元合金钢，其特征在于，其各化学组分的重量百分比为：C 0.20-0.26%、Si 0.4-0.6%、Mn 0.6-1.2%、Cr 0.5-0.8%、Mo 0.4-0.6%、Cu 0.2-0.3%、Ni 0.8-1.5%、Ti 0.08-0.12%、Y 0.04-0.06%、Ce 0.02-0.04%、P≤0.02%、S≤0.02%，余量为铁和杂质。

2.一种如权利要求1所述的挖掘机斗齿用低碳多元合金钢的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）熔炼与浇铸

按上述配比将炼钢原料加入中频感应电炉内进行熔炼，出钢温度为1620-1650℃，然后采用树脂砂模铸造，浇注温度为1540-1560℃，浇完后保温30-40min，铸件缓冷到室温脱模；

（2）退火处理

先以60-80℃/小时将铸件加热至700-720℃，保温1-2小时，再以100-120℃/小时加热至1050-1150℃，保温4-5小时，最后以40-50℃/小时冷却至850-880℃，出炉空冷；

（3）锻轧

开轧温度控制在940-960℃，终轧温度控制在850-900℃，每道次压下率控制在25-35％；

（4）淬火回火

淬火温度880-910℃，保温4-5小时, 水淬, 出水后立即装炉回火，在210-220℃回火3-4小时，斗齿吊出空冷；

喷丸、抛光处理

（5） 淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行抛光处理，可消除合金钢表面缺陷而提高其寿命。