專利名稱：一種挖掘機(jī)齒座及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒座，尤其涉及一種挖掘機(jī)齒座及其制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
斗齒、齒座是挖掘機(jī)、裝載機(jī)主要的磨損部件，斗齒、齒座在工作過程中直接與砂、土、巖石、礦物等接觸，受到嚴(yán)重的磨料磨損，消耗量很大。根據(jù)斗齒和齒座不同的功能，斗齒和齒座對材料的機(jī)械性能的要求不同。其中，斗齒直接與礦石接觸，其需要高硬度、高耐磨性以及高強(qiáng)度和高韌性，而齒座則要求材料具有良好的焊接性，以保證焊口強(qiáng)度和焊接的可靠性，同時(shí)保證較高的韌性和硬度。 現(xiàn)有技術(shù)中的的齒座壽命很短，很容易發(fā)生斷裂或者裂紋，其原因是齒座的焊接性和耐磨性差，沖擊韌性和抗拉強(qiáng)度也較低。中國專利申請(公開號為CN1876879A)公開了一種微合金焊接鑄鋼齒座，其化學(xué)成分為=C :0. 15-0. 25wt %, Si 0. 3-1. Owt %,Mn 0. 6-1. 4wt %，Cr :0. 4-1. Owt %, B :0. 0005-0. 007wt %，Al :0. 01-0. Iwt %, Ce 0-0. 045wt%，La :0-0. 035wt%，Ti :0-0. lwt%, P ^ 0. 03wt%, S ^ 0. 03wt%，其余為 Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，其制備步驟包括鋼水熔煉及熱處理。該微合金可焊接鑄鋼齒座加入少量其他元素如B、La、Ce，制成的齒座性能雖可滿足齒座材料的一般要求，但是其使用壽命較短，材料成本較高，如稀土金屬La的價(jià)格就高達(dá)100000-110000元/噸，Ce的價(jià)格為165000-170000元/噸，導(dǎo)致齒座售價(jià)高，市場競爭力較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種機(jī)械性能好，使用壽命長，成本低的的挖掘機(jī)齒座。本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種挖掘機(jī)齒座，所述齒座的組成成分及質(zhì)量百分比為c 0. 28% -0. 32%, Mn :1. 40% -I. 70%, Si :1. 30% -I. 60%, Cr
I.45% -I. 85%, Mo 0. 15% -0. 25%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。碳含量是決定鋼硬度的重要因素，本發(fā)明中的碳量設(shè)計(jì)較低為0. 28% -0. 32%,低碳設(shè)計(jì)雖增加了鑄件對裂紋的敏感性，但通過淬火獲得了高硬度的同時(shí)，又保證了足夠的塑性與韌性及其耐磨性。Mn作為合金鋼的基本元素，當(dāng)Mn元素高于9 %時(shí)，對鋼的機(jī)械性能沒有明顯的影響。在保證奧氏體組織的前提下，隨著Mn元素含量的降低，奧氏體穩(wěn)定性雖然下降，但是加工硬度能力顯著增強(qiáng)，耐磨性在高沖力作用下顯著提高，本發(fā)明將Mn含量降低到
I.30% -I. 50%，既保證了奧氏體組織，又能增加奧氏體的硬度和強(qiáng)度還可大幅提高齒座的耐磨性，以彌補(bǔ)低碳的不足。錳元素在該齒座中起到兩方面作用，一為中和鐵元素的有害作用，使鐵元素僅發(fā)揮其正面作用，因此余量鐵元素也是選取錳元素含量的重要參數(shù)；二為提高齒座的耐蝕性，添加錳元素可以細(xì)化材料組織，提高再結(jié)晶溫度，增強(qiáng)齒座在礦山的采掘過程中直接與礦石接觸摩擦產(chǎn)生高溫時(shí)的耐熱性。若鋼中的硅含量較高，則會引起碳化物分解，降低碳在奧氏體中的濃度，使形變強(qiáng)化能力變差，同時(shí)使鑄件產(chǎn)生裂紋的傾向增大。而合金化時(shí)加入Si的目的是利用連續(xù)冷卻過程中Si能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性及鋼中殘余奧氏體含量，強(qiáng)烈阻礙碳化物的析出，提高鋼的回火抗力，固將本發(fā)明的硅含量控制在1.30% -1.60%。此外，Cr、Mn、Si三元素配比的交互作用，對鋼的淬透性、淬硬性、奧氏體的穩(wěn)定性均有明顯的作用。本發(fā)明將Cr含量提高到I. 45% -I. 85%，因?yàn)殍F原子半徑為2. 7 10_lclm，而鉻原子的半徑為2. 8 IO-ltV兩者十分相近，鐵與鉻的親和力比其他元素更強(qiáng)，容易與碳結(jié)合成(Fe、Cr)3C。此外，鋼的鑄態(tài)組織中隨鉻含量的增加碳化物量隨之增加，往往在晶界上形成連續(xù)網(wǎng)狀碳化物(Fe、Cr)3C。由于鉻的擴(kuò)散過程特點(diǎn)和鉻對碳擴(kuò)散過程的影響，一般水韌處理時(shí)，含鉻碳化物很難水解，形成單項(xiàng)奧氏體較難，從而影響鋼的性能。碳化物形成元素Mo具有形成彌散合金碳化物的作用，在提高耐磨性的同時(shí)，可細(xì)、化晶粒，使齒座整個(gè)截面具有較均勻的力學(xué)性能。經(jīng)研究表明，當(dāng)加入0. 15% -0. 25% Mo時(shí)，鋼的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性可提高20% -30%，耐磨性也提高20% -30%。Mo可分布在碳化物中抑制碳化物的析出從而提高鑄件的抗裂紋能力和水淬質(zhì)量。 進(jìn)一步地，所述雜質(zhì)中，S元素的質(zhì)量百分比小于等于0. 025%,P元素的質(zhì)量百分比小于等于0. 025%。硫S強(qiáng)烈地使高錳鋼的性能變差，但當(dāng)含硫量小于0. 03%時(shí)，它的有害作用就不明顯。磷和硫一樣，對高錳鋼的耐磨性和機(jī)械性能均有特別有害的影響，每0.02%的P平均降低沖擊韌性I. 98J/cm2 ;當(dāng)磷從0. 07% -I. 0%降到0. 02% -0. 04%，鋼的塑性、韌性、耐磨性均可提高40% _50%，鑄件裂紋也可大大減少。本發(fā)明將磷的含量控制在0. 025%以內(nèi)，還可避免沿晶界析出共晶磷化物。進(jìn)一步地，所述挖掘機(jī)齒座的組成成分及質(zhì)量百分比為C:0. 30%，Mn 1. 60%,Si 1. 50%, Cr 1. 75%, Mo :0. 20%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供一種上述挖掘機(jī)齒座的制備方法，包括鑄造工序和熱處理工序。所述熱處理工序中，待溫度為920°C _950°C進(jìn)行淬火，淬火后先保溫2-4小時(shí)；待溫度為2200C _240°C時(shí)回火，回火后再保溫3-4小時(shí)。進(jìn)一步地，所述熱處理工序中，回火溫度為230°C。本發(fā)明采用該方法可簡化生產(chǎn)工藝，減少能源消耗，且同樣能使鑄件具有常規(guī)熱處理后的性能水平。由于該方法可立即快速升溫到淬火溫度，這樣就縮短了碳化物重新溶解的時(shí)間。因此，該工藝所得的組織較常規(guī)熱處理顯著改善奧氏體均勻性增加，碳化物溶解更完全，晶界碳化物減少，故鋼的塑性特別是沖擊韌性及鑄件各部位性能的均勻性顯著提聞。本發(fā)明采用的淬火加熱溫度不同于常規(guī)亞共析鋼的淬火溫度，按常規(guī)設(shè)定淬火溫度最高為900°C，但淬火效果并不理想。鋼在加熱過程中，在400°C _700°C時(shí)，碳化物不斷地析出和長大，700°C -900°C時(shí)碳化物逐漸溶解，加熱至920°C以上時(shí)，即使晶界上殘余的碳化物也會全部溶解。由于難溶的碳化物的存在，有必要提高其固溶溫度，將淬火溫度提高到9200C _950°C，鋼的強(qiáng)度雖略微下降，但達(dá)到最佳的強(qiáng)韌性和塑性。提高淬火的溫度有利于成分的均勻化，進(jìn)一步減少高碳微區(qū)，增大高位錯(cuò)板條壯馬氏體和薄膜狀殘余奧氏體的數(shù)量，從而提高鋼的強(qiáng)韌性，增強(qiáng)抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，減輕應(yīng)力集中，改善韌性。此外，若水韌處理中加熱溫度偏低或保溫時(shí)間不足，碳化物不能充分溶解，常常聚集在奧氏體的晶界上。若水韌處理中加熱溫度偏高，就會使奧氏體晶粒長大。本發(fā)明通過配置特定的挖掘機(jī)齒座的組分和質(zhì)量百分比的原料，并通過特殊的熱處理工藝制得機(jī)械性能好，硬度、抗拉強(qiáng)度、韌性、耐磨性都較高，使用壽命長的挖掘機(jī)齒座。
具體實(shí)施例方式表I :實(shí)施例I 3用于制備挖掘機(jī)齒座的組成元素及其質(zhì)量百分比
權(quán)利要求
1.一種挖掘機(jī)齒座，其特征在于所述齒座的組成成分及質(zhì)量百分比為C:O. 28 % -O. 32 %, Mn 1. 40 % -I. 70 %, Si 1. 30 % -I. 60 %, Cr 1. 45 % -I. 85 %, Mo O. 15% -O. 25%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的挖掘機(jī)齒座，其特征在于所述雜質(zhì)中，S元素的質(zhì)量百分比小于等于O. 025%, P元素的質(zhì)量百分比小于等于O. 025%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的挖掘機(jī)齒座，其特征在于所述挖掘機(jī)齒座的組成成分及質(zhì)量百分比為C 0. 30%, Mn 1. 60%, Si :1. 50%, Cr :1. 75%, Mo :0. 20%，余量為 Fe 以及不可避免的雜質(zhì)。
4.一種制備權(quán)利要求I至3任意一項(xiàng)所述挖掘機(jī)齒座的制備方法，包括鑄造工序和熱處理工序，其特征在于所述熱處理工序中，淬火溫度為920°C _950°C，淬火后保溫時(shí)間為2-4小時(shí)，回火溫度為220°C _240°C，回火后保溫時(shí)間為3_4小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的挖掘機(jī)齒座的制備方法，其特征在于所述熱處理工序中，回火溫度為230°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種挖掘機(jī)齒座及其制備方法，它解決了現(xiàn)有的齒座使用壽命短，成本高的問題。本發(fā)明的挖掘機(jī)齒座的組成成分及其質(zhì)量百分比為C0.28％-0.32％，Mn1.40％-1.70％，Si1.30％-1.60％，Cr1.45％-1.85％，Mo0.15％-0.25％，余量為Fe。本發(fā)明還提供一種制備上述挖掘機(jī)齒座的制備方法，包括鑄造工序和熱處理工序。采用本發(fā)明挖掘機(jī)齒座，其機(jī)械性能得到很大提高，硬度、抗拉強(qiáng)度、韌性、耐磨性都較高，使用壽命長，成本低。
文檔編號E02F9/28GK102978516SQ201210468018
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者錢嘉镕新 申請人:寧波嘉達(dá)精密鑄造有限公司