采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺制造技术

本申请公开了采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，将铸件坯体进行调质热处理，所述调质热处理包括如下步骤：淬火处理：将铸件坯体升温至870

【技术实现步骤摘要】
采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺


[0001]本申请涉及金属材料热处理领域，尤其是涉及采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺。

技术介绍

[0002]目前采煤机摇臂壳体在工作过程中，使用条件恶劣，工况复杂，近年来，采煤机在更高强度交变载荷的作用下，摇臂壳体早期失效、开裂等事故开始逐渐增多，摇臂壳体用钢性能不足逐渐暴露。
[0003]采煤机摇臂壳体铸钢件采用的主要材料为两种：ZG25MnNi与ZG30CrNiMo。
[0004]ZG25MnNi采用正火+回火热处理工艺，制备钢铸件硬度135
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175HB与力学抗拉性能强度为575
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595Mpa，屈服强度为335
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375Mpa均不能满足客户要求。而将此铸钢件经过调质热处理工艺后，调质后抗拉强度基本满足要求，但屈服强度有65％达不到技术要求，且有部分屈服强度较高的其延伸率下降，达不到技术要求，壳体硬度基本上为193
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220HB。
[0005]ZG30CrNiMo为高强度材料，采用正火+回火热处理工艺，虽然其硬度及力学性能满足要求，但其生产工艺繁琐、生产周期长、成本高、焊接性能差(特别是大修时容易出现焊补开裂的情况)，不适合用于大批量生产。
[0006]因此，急需开发一种摇臂壳体铸件材料，通过合理的热处理工艺，改善摇臂壳体使用钢材料的组织、细化晶粒、提高材料的综合性能。

技术实现思路

[0007]为了解决上述至少一种技术问题，开发一种综合性能优异的采煤机摇臂壳体铸件材料，本申请提供采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺。
[0008]本申请提供的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，将铸件坯体进行调质热处理，所述调质热处理包括如下步骤：步骤一淬火处理：将铸件坯体升温至870
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900℃时，进行保温处理，然后放置于水基基质中冷却淬火；步骤二回火处理：将淬火后的铸件坯体进行回火处理，升温至560
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620℃时，进行保温处理，保温后空冷；所述壳体铸件为ZG25MnCrNiMo材料。
[0009]通过采用上述的技术方案，本申请摇臂壳体铸件采用ZG25MnCrNiMo材料，Mn元素提高摇臂铸件的强度；Cr元素和Mo元素共同作用下，晶粒得到进一步的细化，使得摇臂铸件的强度和淬透性得到进一步提高；Ni元素提高了摇臂铸件的塑性和韧性；各个元素的共同作用下，本申请制备的摇臂壳体铸件综合性能更优；再加上采用特定的淬火和回火工艺，淬火温度为870
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900℃时，壳体铸件的金相组织由奥氏体转变为马氏体和少量的贝氏体组织，此时的机械硬度和强度都得到提高；在回火温度为560
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620℃时，转变为回火索氏体和少量的贝氏体组织，提高了韧性和塑性，同时具有较高的强度，综合力学性能优异，制备的摇臂
壳体机械性能显著提高，弥补了ZG25MnNi材料，经调质热处理后的强度缺陷以及ZG30CrNiMo高强度材料的高成本和焊接性能差的特点，极大降低了生产成本；本申请选择水淬为淬火介质，减缓因截面差造成的应力集中，大大的减少淬裂的危险性。
[0010]可选的，所述步骤一中，升温速率为≤100℃/h，保温时间为2
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6h，降温速率为≤80℃/min。
[0011]通过采用上述的技术方案，本申请制备的壳体铸件在特定的淬火和回火的温度曲线下，淬火工艺中，升温速率为≤100℃/h，降温速率为≤80℃/min，避免了升温过快导致壳体铸件产生裂纹缺陷，出炉后降温过快导致壳体铸件硬度降低，强度虽有所增加，但塑性和韧性却会降低变脆，因此在本申请的升温和降温的速率下，不仅避免了裂纹缺陷的产生，且制备的壳体铸件综合性能更加优异。
[0012]可选的，所述保温时间为t，单位为h：x为25的倍数时，t＝[x/25]时，x不是25的倍数时，t＝[x/25]+1，其中，x为铸件坯体壁厚，单位为mm。
[0013]通过采用上述的技术方案，本申请采用特定的淬火保温时间计算方法，控制壳体铸件淬火时的保温时间，使得壳体铸件表面和芯部温度均匀一致以及内部组织均匀化。
[0014]可选的，所述淬火温度为880℃。
[0015]通过采用上述的技术方案，淬火温度为880℃时，制备的壳体铸件硬度最优。
[0016]可选的，所述步骤二中，升温速率为≤100℃/h，保温时间为4
‑
6h，降温速率为≤80℃/min。
[0017]可选的，所述铸件坯体壁厚尺寸为50
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134mm。
[0018]可选的，回火温度为620℃。
[0019]通过采用上述的技术方案，回火温度为620℃时，综合性能更优。
[0020]可选的，所述淬火后铸件金相组织为马氏体+5％及以下的贝氏体组织。
[0021]通过采用上述的技术方案，淬火后的金相组织为马氏体组织，制备的壳体铸件硬度、强度等性能优异。
[0022]可选的，所述回火后铸件金相组织为回火索氏体+5％及以下的贝氏体组织。
[0023]通过采用上述的技术方案，回火后的金相组织为回火索氏体，具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度，综合力学性能优异。
[0024]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.本申请中采用ZG25MnCrNiMo材料及特定的调质热处理工艺进行制备采煤机壳体铸件，综合力学性能优异，经济效益高；2.本申请淬火工艺中采用水淬介质，减缓了因截面差造成的应力集中，大大的减少淬裂的危险性；3.本申请的制备工艺简单，成本低，制备的壳体铸件硬度及强度等性能高，可大批量生产。
附图说明
[0025]图1为本申请870℃淬火+600℃回火金相组织示意图；图2为本申请880℃淬火+600℃回火金相组织示意图；图3为本申请890℃淬火+600℃回火金相组织示意图；
图4为本申请900℃淬火+600℃回火金相组织示意图；图5为本申请880℃淬火+560℃回火金相组织示意图；图6为本申请880℃淬火+580℃回火金相组织示意图；图7为本申请880℃淬火+600℃回火金相组织示意图；图8为本申请880℃淬火+620℃回火金相组织示意图；图9为本申请880℃淬火+650℃回火金相组织示意图；图10为本申请870℃淬火金相组织示意图；图11为本申请880℃淬火金相组织示意图；图12为本申请890℃淬火金相组织示意图。
具体实施方式
[0026]以下结合实施例，对本申请作进一步详细说明。
[0027]本申请设计的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，将铸件材料进行调质热处理，所述调质热处理包括如下步骤：步骤一淬火处理：将壳体铸件升温至870
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900℃时，进行保温处理，然后放置于水基基质中冷却淬火；步骤二回火处理：将淬火后的壳体铸件进行回火处理，升温至560
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620℃时，进行保温处理，保温后空冷所述壳体铸件为ZG25MnCrNiMo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，将铸件坯体进行调质热处理，所述调质热处理包括如下步骤：步骤一淬火处理：将铸件坯体升温至870
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900℃时，进行保温处理，然后放置于水基基质中冷却淬火；步骤二回火处理：将淬火后的铸件坯体进行回火处理，升温至560
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620℃时，进行保温处理，保温后空冷；所述铸件坯体为ZG25MnCrNiMo材料。2.根据权利要求1所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述步骤一中，升温速率为≤100℃/h，保温时间为2
‑
6h，降温速率为≤80℃/min。3.根据权利要求2所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所述保温时间为t，单位为h：x为25的倍数时，x不是25的倍数时，其中，x为铸件坯体壁厚，单位为mm。4.根据权利要求3所述的采煤机摇臂壳体铸件材料制备工艺，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志友，李辉杰，许寄桥，王江，王盈，贠瑞光，周常飞，史春祥，余会挺，
申请(专利权)人：天地上海采掘装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：