一种耐磨铸钢斗齿的制备方法技术

一种耐磨铸钢斗齿的制备方法属于金属耐磨材料技术领域。现有斗齿及其生产工艺存在成本高，工艺复杂等问题。本发明专利技术通过将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钛铁，分别按质量百分比９６．３～９７．０％、１．５～１．８％、０．８～１．２％、０．４～０．６％、０．０２５～０．０３５％、０．０４５～０．０５５％和０．１８～０．２５％混合于一体，并在压力机上压实成方块后，放入感应电炉加热熔化，并在腊模壳内浇注成斗齿，斗齿凝固后，直接入水冷却，最后在低温下回火，得到耐磨铸钢斗齿。本发明专利技术具有生产成本低、生产效率高和斗齿使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属耐磨材料
具体涉及一种耐磨铸钢斗齿 的制备方法，特别涉及一种用马口铁边角料为主要原料的耐磨铸钢斗 齿的制备方法。
技术介绍
斗齿一般装在挖掘机伊斗前端，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，既承受沖击作用，又承受弯曲 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。国内的大型挖掘机多用进口材质20CrNi2Mo，成本高。中国专利技术专利CN1385550 />开了 一种高抗磨合金及其生产方法，其化学成分包含有0. 4 - 1. 5 %的C， 6. 0-20。/。的Mn， 1. 0-3. Oy。的Cr, 0. 5-4. (r/o的Ni, 0.05 — 0.25 。/。的孕育剂和Si、 S、 P，其中Si含量《0.8、 S含量《0.04、 P含量 <0. 06,用于制造斗齿，抗磨性能与同类产品比较提高了 30 - 70 %。 由于含有价格昂贵的镍元素，导致斗齿生产成本升高。中国专利技术专利 CN16 215 5 4 ^^开了 一种多元合金铸钢挖掘才几斗齿及其生产工艺，多元 合金铸钢的成分(重量％)为CO. 22-0. 45、 Cr<2. 0、 Mn《2. 0、 Si <2. 0、 MoO. 20-0. 50、 TiO. 05-0. 20、余量为Fe,由于含有价格昂贵 的钼元素，导致斗齿生产成本升高。程巨强也介绍了 一种高强度铸钢斗齿材料(程巨强，高强度铸钢斗齿材料的研制与应用，工程机械，2007年，38巻，第7期，57-59页)，高强度铸钢斗齿材料的成分为中、低碳低合金钢，主要化 学成分为硅、锰、镍、钼等，主要元素的成分范围为0,18%~0.30 %C, 1.2%~1.6%Si， 1.8%~2. 2%Mn, 0. 4%~0. 7%Ni， 0. 2 % ~ 0. 3%Mo。斗齿热处理后的力学性能为强度((Jb) > 1650 Mpa,冲击韧 度(Akd)〉20J,硬度46~52 HRC，由于含有价格昂贵的镍和钼元素， 导致斗齿生产成本升高。为了进一步提高斗齿使用寿命，中国专利技术专 利CN1410192公开了一种双金属电渣熔铸抗磨斗齿制造方法，其斗齿 由不同材料的齿柄和齿尖组成，制造工艺是以齿柄的侧面为叠砌面， 多层对开式水冷结晶器也依齿柄工作面前端而向上叠加，用高铬铸铁 做自耗电极， 一次电渣熔铸就熔铸出多个齿尖，同时，把对应数量的 低碳合金钢或锰钢齿柄熔成一体，形成一组斗齿群，然后，用导电切 割设备切割成一个个斗齿。该技术存在工艺复杂和斗齿质量稳定性较 差的不足。
技术实现思路
本专利技术目的是针对目前斗齿生产中存在的不足，开发一种生产工 艺简便、原料来源丰富、不含钼、镍等贵重合金元素和生产成本低廉 的耐磨铸钢斗齿的制备方法。本专利技术以马口铁边角料为主要原料，并加入少量高碳铬铁、硅铁、 中碳锰铁和微量硼铁、锆铁、稀土硅铁和钛铁，将上述原材料在压力 机上压实于一体，然后置于感应加热炉内直接熔化，随后直接浇注成 斗齿，斗齿凝固后，直接入水冷却，最后在低温下回火，得到综合性能优异的斗齿，具体步骤如下1) 将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钛铁，按质量百分比96. 3 ~ 97.0%、 1,5~1.8%、 0. 8~1.2%、 0. 4 ~ 0. 6 % 、 0. 025 ~ 0. 035%、 0. 045 ~ 0. 055%和0. 18 ~ 0. 25%混合于 一体，并在压力机上压实成尺寸为(150 - 250 ) mm x ( 150 ~ 250 ) mmx ( 150 - 250 ) mm的方块，然后将压实的方块》文入感应电炉加热熔 化，当钢水温度达到1600 ~ 1640。C时出炉；2) 钢水静置3~5min后，在模壳温度不低于50(TC的腊模壳内 浇注成型，得到斗齿；3) 当斗齿表面温度达到880 95(TC后，将斗齿和模壳一起放入 水中冷却，随后切割斗齿上的浇冒口，并将斗齿随炉加热到230 - 280 °C,保温8 10h后空冷，得到耐磨铸钢斗齿。本专利技术斗齿的主要原料来源于马口铁边角料，由于马口铁边角料 厚度薄，直接入炉加热，烧损严重，因此在入炉加热前，需要在压力 机上进行压实处理。另外，高碳铬铁、硅铁、中石友锰4失和樣i量硼铁、 锆铁、稀土硅铁和钛铁也与马口铁边角料混合于一体，并在压力机上 压实，可以减少合金元素氧化烧损，提高合金元素收得率。与此同时， 还可提高钢水中合金元素分布的均匀性，有利于消除斗齿中合金元素 的偏析，提高斗齿的综合性能。本专利技术加入高碳铬铁、硅铁、中碳锰 铁，主要是为了提高斗齿强度和硬度，加入硼铁是为了改善斗齿淬透 性，加入锆铁、稀土硅铁和钛铁是为了细化和净化凝固组织，提高斗 齿韧性。另外马口铁表面的锡部分残留于斗齿，也有利于提高斗齿的综合力学性能。由于马口铁边角料厚度薄，易熔化，因此以马口铁边 角料为主要炉料，熔炼时间短，电耗低且合金元素烧损少。另外，在模壳温度不低于50(TC的腊模壳内浇注斗齿，斗齿成形 性好，斗齿外观质量好，易装配，斗齿内部也不会出现气孔等铸造缺 陷。由于腊模壳厚度薄，通常小于20mm,当斗齿表面温度达到880-950°C，将斗齿和模壳一起入水冷却，腊模壳易开裂脱落，斗齿水冷 后易淬硬，获得高硬度马氏体基体，在230 28(TC,保温8 10h, 可去除斗齿内应力，稳定淬火组织，可获得力学性能和耐磨性能优异 的斗齿。本专利技术具有以下有益效果1) 用本专利技术制造的斗齿，生产工艺简便，原材料以廉价的马口 铁边角料为主，不含价格昂贵的钼、镍等合金元素，斗齿生产成本低 廉，比20CrNi2Mo斗齿降低50。/o以上。2) 本专利技术斗齿熔炼时间短，电耗低，生产效率高。3) 本专利技术斗齿取消高温热处理淬火，铸态直接入水，简化了操 作工序，降低了能耗，缩短了生产周期。4) 本专利技术斗齿易清砂，减轻了工人劳动强度5) 本专利技术斗齿抗拉强度超过1500Mpa,冲击韧度(AKu) >45J，硬 度48~52 HRC，耐磨性比20CrNi2Mo斗齿提高20% ~ 30%。下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步说明。具体实施方式 实施例1用350kg中频感应电炉熔炼斗齿材料，具体工艺步骤如下1) 将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁 和钛铁，分别按质量百分比96. 57 % 、 1. 5 % 、 1. 2 % 、 0. 4 % 、 0. 035°/。、 0. 045%和0. 25%混合于一体，并在压力才几上压实成尺寸为150mmx 15Omm x 15Omm的方块，然后将压实的方块直接^文入感应电炉加热， 当温度达到1638。C时出炉；2) 钢水静置3min后，在模壳温度不低于50(TC的腊模壳内浇注 成型；3)当斗齿表面温度达到94(TC，将斗齿和模壳一起放入水中冷 却，随后切割斗齿上的浇冒口，并将斗齿随炉加热到28(TC,保温8h 后空冷即可，耐磨铸钢斗齿力学性能见表l。<table>table see original document page 7</column></row>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨铸钢斗齿的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：　１）将马口铁边角料、高碳铬铁、中碳锰铁、硅铁、硼铁、锆铁和钛铁，分别按质量百分比９６．３～９７．０％、１．５～１．８％、０．８～１．２％、０．４～０．６％、０．０２５～０．０３５％、０．０４５～０．０５５％和０．１８～０．２５％混合于一体，并在压力机上压实成尺寸为（１５０～２５０）ｍｍ×（１５０～２５０）ｍｍ×（１５０～２５０）ｍｍ的方块，然后将压实的方块放入感应电炉加热熔化，当钢水温度达到１６００～１６４０℃时出炉；　２）钢水静置３～５ｍｉｎ后，在模壳温度不低于５００℃的腊模壳内浇注成型，得到斗齿；　３）当斗齿表面温度达到８８０～９５０℃后，将斗齿和模壳一起放入水中冷却，随后切割斗齿上的浇冒口，并将斗齿随炉加热到２３０～２８０℃，保温８～１０ｈ后空冷，得到耐磨铸钢斗齿。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：符寒光，朱国海，朱国宏，雷永平，吴中伟，林健，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]