CN103614652A - 一种硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿及其生产工艺，本发明挖掘机斗齿所含的硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.26-0.36、Si:0.80-1.20、Mn:0.80-1.20、Cr:1.00-1.30、Mo:0.30-0.40、P:≤0.02、S:≤0.02、0<Ni≤0.50，余量为Fe。本发明生产工艺由铸造工艺和热处理工艺组成，其生产出来的硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿为贝氏体结构，其力学性能好，硬度、韧性、耐磨性、抗拉强度高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖掘机斗齿及其生产工艺，具体涉及一种硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿及其生产工艺。
背景技术
挖掘机斗齿是挖掘机的重要部件，其在采掘过程中最易损坏的部件，易发生断裂，目前国内常用的挖掘机斗齿为高锰钢，其加工工艺复杂，且耐磨性差。
发明内容
本发明针对上述现有挖掘机斗齿耐磨性差，易损换的问题，提供一种硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿及其生产工艺，加工的挖掘机斗齿耐磨性能高，使用寿命长。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿，硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿是这样构成的，所述的挖掘机斗齿所含的硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.26-0.36、Si:0.80-1.20、Mn:0.80-1.20、Cr:1.00-1.30、Mo:0.30-0.40、P:≤0.02、S:≤0.02、0<Ni:≤0.50，余量为Fe。
一种铸造硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的生产工艺，其由铸造工艺和热处理工艺组成，
所述的铸造工艺，其是用感应电炉熔炼硅锰铬钼低合金钢，所述的硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.26-0.36、Si:0.80-1.20、Mn:0.80-1.20、Cr:1.00-1.30、Mo:0.30-0.40、P:≤0.02、S:≤0.02、0<Ni:≤0.50，余量为Fe，其采用消失模空壳振动浇注铸造、树脂砂型铸造、砂型铸造，浇注温度为1550℃-1570℃，浇注完毕后铸件自然冷却至300℃-400℃落砂；
所述的热处理工艺:斗齿浇注完后进行热处理，将斗齿铸件放入热处理炉内加温至890℃-910℃保温150min，然后将斗齿铸件投入到300℃-320℃的盐浴炉中等温淬火，保温150min，然后将斗齿铸件从盐浴炉中取出清洗后自然冷却至室温。
所述盐浴炉的等温介质重量配比为：55%KNO3+45%NaNO2。
本发明采用硅锰铬钼低合金钢作为挖掘机斗齿的材料，其含碳量低，本发明加工的硅锰铬钼低合金钢为贝氏体硅锰铬钼低合金钢，其具有高强韧性，贝氏体硅锰铬钼低合金钢的耐磨性和抗拉强度都比马氏体高，使用寿命长。
碳含量与Si、Mn、Cr、Mo、Ni贝氏体铸钢力学性能十分密切，随着碳含量的增加，铸钢强度和硬度不断提高，冲击断裂韧度不断下降，所以本发明挖掘机斗齿的组成成分中碳含量设计为：0.26%-0.36%的Si、Mn、Cr、Mo、Ni铸钢具有优良的综合性能。若铸钢中的含硅量较高，则会引起碳化物分解，降低碳在奥氏体中的浓度，使形变强化能力变差，同时使铸件产生裂纹的倾向增大，固本发明中硅的含量设计为：0.80%-1.20%。此外，Cr、Mn、Si三元素配比的相互作用，对钢的淬透性、淬硬性、奥氏体的稳定性均有明显作用。Mn对钢具有很大的强化作用，因此，贝氏体钢中Mn亦是主要的合金元素之一，固本发明中锰的含量为：0.80%-1.20%。此含Mn量设计有助于提高强度、硬度、耐磨性和淬透性。Cr对钢具有很大的强化作用，能提高钢的淬透性，提高强度、硬度和耐磨性。固本发明中铬的含量为：1.0%-1.3%。Mo元素在钢中具有固溶强化作用，能防止或减轻钢的回火脆性倾向，提高钢的强度、硬度和耐磨性、淬透性的同时，可细化晶粒，固本发明中Mo的含量为：0.30%-0.40%。Mn和Ni是扩大奥氏体区，是奥氏化的有效元素，有利于获得残余奥氏体，与适量的Mo配合可以提高铸钢的贝氏体淬透性，固本发明加入0<Ni≤0.5%,可以提高钢的冲击韧性，改善钢的低温韧性。
本发明铸造工艺，浇注温度为1550℃-1570℃，是由斗齿的化学成分及铸件壁厚和结构复杂程度所决定。浇注完毕后铸件自然冷却到300℃-400℃方可落砂。高于450℃落砂时，铸件的内应力大，可能会引起铸件变形和裂纹。
本发明热处理工艺中斗齿浇注完后进行热处理，将斗齿铸件放入热处理炉内加温至900℃保温150min，然后将斗齿铸件投入到300℃的盐浴炉中等温淬火，保温150min，经金相显微镜检验，钢的显微组织为：下贝氏体+残余奥氏体。其优点是：等温淬火工艺相变过程易掌握，通过控制等温淬火的温度和时间，可以获得理想的最终组织形态，并能有效地克服从奥氏体温度直接冷到室温可能产生的应力以及畸变和脆裂现象，可以获得较高的硬度且硬度均匀。但在材质和其他热处理工艺相同的情况下，等温淬火温度不同，金属材料的组织性能存在较大的差别。
本发明的优点在于：
1.提高了斗齿的使用寿命，既解决了高碳、硅耐磨铸钢的冲击韧性偏低，使用过程中容易发生脆断的问题，又提高了耐磨性。
2.优化了合金铸钢的化学成分，解决了斗齿的耐磨性与高强韧性之间矛盾。
3.等温淬火后钢的显微组织为下贝氏体+残余奥氏体，其使用寿命比淬火马氏体铸钢斗齿提高30%以上。
具体实施方式
实施例1
一种沃尔沃360挖掘机斗齿及其生产工艺
一种360挖掘机斗齿所含硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.30、Si：1.20、Mn:1.00、Cr:1.00、Mo:0.40、P：0.02、S：0.009、Ni：0.40，余量为Fe。
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的铸造工艺，其是用感应电炉熔炼硅锰铬钼低合金钢，采用砂型铸造，浇注温度为1570℃，浇注完毕后铸件自然冷却到300℃落砂。
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的热处理工艺：斗齿浇注完后进行热处理，将斗齿铸件放入热处理炉内加温至900℃保温150min，然后将斗齿铸件投入到300℃的重量比为55%KNO3+45%NaNO2的盐浴炉中等温淬火，保温150min，然后将斗齿铸件从盐浴炉中取出清洗后自然冷却至室温即可。斗齿硬度为489HB。
实施例2
一种小松400挖掘机斗齿及其生产工艺
一种400挖掘机斗齿所含硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.35、Si：1.00、Mn:0.80、Cr:1.30、Mo:0.30、P：0.017、S：0.011、Ni：0.45，余量为Fe。
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的铸造工艺，其是用感应电炉熔炼硅锰铬钼低合金钢，采用砂型铸造，浇注温度为1550℃，浇注完毕后铸件自然冷却到400℃落砂。
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的热处理工艺：斗齿浇完后进行热处理，将斗齿铸件放入热处理炉内加温至910℃保温150min，然后将斗齿铸件投入到320℃的重量比为55%KNO3+45%NaNO2的盐浴炉中等温淬火，保温150min，然后将斗齿铸件从盐浴炉中取出清洗后自然冷却至室温即可。斗齿硬度为506HB。实施例3
一种3吨挖掘机斗齿及其生产工艺
一种3吨挖掘机斗齿所含的硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.26、Si:0.90、Mn:1.10、Cr:1.10、Mo:0.33、P：0.02、Ni：0.49，余量为Fe。
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的浇注工艺，其是用感应电炉熔炼硅锰铬钼低合金钢，采用真空实型铸造、树脂砂铸造、砂模铸造，浇注温度为1560℃，浇注完毕后铸件自然冷却到350℃落砂；
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的热处理工艺:斗齿浇完后进行退火，将斗齿铸件放入热处理炉内加温至890℃保温150min，然后将斗齿铸件投入到310℃的重量比为55%KNO3+45%NaNO2的盐浴炉中等温淬火，保温120min，然后将斗齿铸件从盐浴炉中取出清洗后自然冷却至室温即可。斗齿硬度为480HB。
实施例4
一种4吨挖掘机斗齿及其生产工艺
一种4吨挖掘机斗齿所含的硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.36、Si:0.80、Mn:1.20、Cr:1.20、Mo:0.35、Ni：0.41，余量为Fe。
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的浇注工艺，其是用感应电炉熔炼硅锰铬钼低合金钢，采用真空实型铸造、树脂砂铸造、砂模铸造，浇注温度为1555℃，浇注完毕后铸件自然冷却到320℃落砂；
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的热处理工艺:斗齿浇完后进行退火，将斗齿铸件放入热处理炉内加温至895℃保温150min，然后将斗齿铸件投入到305℃的重量比为55%KNO3+45%NaNO2的盐浴炉中等温淬火，保温120min，然后将斗齿铸件从盐浴炉中取出清洗后自然冷却至室温即可。斗齿硬度为502HB。
实施例5
一种5吨挖掘机斗齿及其生产工艺
一种5吨挖掘机斗齿所含的硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.28、Si:1.10、Mn:0.90、Cr:1.15、Mo:0.37、S：0.02，Ni：0.50，余量为Fe。
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的浇注工艺，其是用感应电炉熔炼硅锰铬钼低合金钢，采用真空实型铸造、树脂砂铸造、砂模铸造，浇注温度为1565℃，浇注完毕后铸件自然冷却到375℃落砂；
硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的热处理工艺:斗齿浇完后进行退火，将斗齿铸件放入热处理炉内加温至905℃保温150min，然后将斗齿铸件投入到315℃的重量比为55%KNO3+45%NaNO2的盐浴炉中等温淬火，保温120min，然后将斗齿铸件从盐浴炉中取出清洗后自然冷却至室温即可。斗齿硬度为496HB。
Claims (3)
1.一种硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿，其特征在于硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿是这样构成的，所述的挖掘机斗齿所含的硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.26-0.36、Si:0.80-1.20、Mn:0.80-1.20、Cr:1.00-1.30、Mo:0.30-0.40、P:≤0.02、S:≤0.02、0<Ni:≤0.50，余量为Fe。
2.一种铸造硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的生产工艺，其由铸造工艺和热处理工艺组成，其特征在于：
所述的铸造工艺，其是用感应电炉熔炼硅锰铬钼低合金钢，所述的硅锰铬钼低合金钢的成分（重量%）为：C:0.26-0.36、Si:0.80-1.20、Mn:0.80-1.20、Cr:1.00-1.30、Mo:0.30-0.40、P:≤0.02、S:≤0.02、0<Ni:≤0.50，余量为Fe，其采用消失模空壳振动浇注铸造、树脂砂型铸造、砂型铸造，浇注温度为1550℃-1570℃，浇注完毕后铸件自然冷却至300℃-400℃落砂；
所述的热处理工艺:斗齿浇注完后进行热处理，将斗齿铸件放入热处理炉内加温至890℃-910℃保温150min，然后将斗齿铸件投入到300℃-320℃的盐浴炉中等温淬火，保温150min，然后将斗齿铸件从盐浴炉中取出清洗后自然冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的铸造硅锰铬钼低合金钢挖掘机斗齿的生产工艺，其特征在于：所述盐浴炉的等温介质原重量配比为：55%KNO3+45%NaNO2。
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