挖掘机齿座及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种挖掘机齿座及其制备方法，它解决了现有的齿座使用寿命短，材料成本高的问题。本发明专利技术的挖掘机齿座的组成成分及其质量百分比为：C：0.21％-0.24％，Mn：1.10％-1.40％，Si：0.30％-0.60％，Cr：0.45％-0.85％，余量为Fe。本发明专利技术还提供一种制备上述挖掘机齿座的制备方法，包括铸造工序和热处理工序。采用本发明专利技术挖掘机齿座，其机械性能得到很大提高，硬度、抗拉强度、韧性、耐磨性都较高，使用寿命长，材料成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种齿座，尤其涉及一种，属于金属材料领域。
技术介绍
斗齿、齿座是挖掘机、装载机主要的磨损部件，斗齿、齿座在工作过程中直接与砂、土、岩石、矿物等接触，受到严重的磨料磨损，消耗量很大。根据斗齿和齿座不同的功能，斗齿和齿座对材料的机械性能的要求不同。其中，斗齿直接与矿石接触，其需要高硬度、高耐磨性以及高强度和高韧性，而齿座则要求材料具有良好的焊接性，以保证焊口强度和焊接 的可靠性，同时保证较高的韧性和硬度。现有技术中的的齿座寿命很短，很容易发生断裂或者裂纹，其原因是齿座的焊接性和耐磨性差，冲击韧性和抗拉强度也较低。中国专利申请(公开号为CN1876879A)涉及一种微合金焊接铸钢齿座，其化学成分为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%，其余为 Fe和不可避免的杂质元素，其制备步骤包括钢水熔炼及热处理。该微合金可焊接铸钢齿座加入少量其他元素如B、La、Ce，制成的齿座性能虽可满足齿座的一般要求，但是其使用寿命较短，很容易发生断裂，材料成本较高，如稀土金属La的价格就高达100000-110000元/吨，Ce的价格为165000-170000元/吨，导致齿座售价高，市场竞争力较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的不足，提出了一种机械性能好，使用寿命长，材料成本低的挖掘机齿座。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现一种挖掘机齿座，所述齿座的组成成分及质量百分比为c 0. 21% -0. 24 %, Mn :1. 10% -I. 40%, Si :0. 30% -0. 60 %, Cr 0.45% -0. 85%，余量为Fe以及不可避免的杂质。碳含量是决定钢硬度的重要因素，本专利技术中的碳量设计较低为0. 21% -0. 24%,低碳设计虽增加了铸件对裂纹的敏感性，但通过淬火获得了高硬度的同时，又保证了足够的塑性与韧性及其耐磨性。Mn作为合金钢的基本元素，当Mn元素高于9 %时，对钢的机械性能没有明显的影响。在保证奥氏体组织的前提下，随着Mn元素含量的降低，奥氏体稳定性虽然下降，但是加工硬度能力显著增强，耐磨性在高冲力作用下显著提高，本专利技术将Mn含量控制在1.10% -I. 40%，既保证了奥氏体组织，又能增加奥氏体的硬度和强度还可大幅提高齿座的耐磨性，以弥补低碳的不足。锰元素在该齿座中起到两方面作用，一为中和铁元素的有害作用，使铁元素仅发挥其正面作用，因此余量铁元素也是选取锰元素含量的重要参数；二为提高齿座的耐蚀性，添加锰元素可以细化材料组织，提高再结晶温度，增强齿座在矿山的采掘过程中直接与矿石接触摩擦产生高温时的耐热性。若钢中的硅含量较高，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。而合金化时加入Si的目的是利用连续冷却过程中Si能增加过冷奥氏体的稳定性及钢中残余奥氏体含量，强烈阻碍碳化物的析出，提高钢的回火抗力，固将本专利技术的硅含量控制在0. 30 % -0. 60 %。本专利技术将Cr含量提控制在0. 45% -0. 85%，因为铁原子半径为2. 7 10_lclm，而铬原子的半径为2. 8 IO-ltV两者十分相近，铁与铬的亲和力比其他元素更强，容易与碳结合成(Fe、Cr)3C。此外，钢的铸态组织中随铬含量的增加碳化物量随之增加，往往在晶界上形·成连续网状碳化物(Fe、Cr)3C。由于铬的扩散过程特点和铬对碳扩散过程的影响，一般水韧处理时，含铬碳化物很难水解，形成单项奥氏体较难，从而影响钢的性能。本专利技术采用Cr、Mn、Si三元素配比的交互作用，对钢的淬透性、淬硬性、奥氏体的稳定性均有明显的作用。 进一步地，所述杂质中，S元素的质量百分比小于等于0. 025%,P元素的质量百分比小于等于0. 025%。硫S强烈地使高锰钢的性能变差，但当含硫量小于0. 03%时，它的有害作用就不明显。磷和硫一样，对高锰钢的耐磨性和机械性能均有特别有害的影响，每0.02%的P平均降低冲击韧性I. 98J/cm2 ;当磷从0. 07% -I. 0%降到0. 02% -0. 04%，钢的塑性、韧性、耐磨性均可提高40% _50%，铸件裂纹也可大大减少。本专利技术将磷的含量控制在0. 025%以内，还可避免沿晶界析出共晶磷化物。进一步地，所述挖掘机齿座的组成成分及质量百分比为C:0. 23%，Mn 1. 30%,Si 0. 50%, Cr 0. 65%，余量为Fe以及不可避免的杂质。本专利技术还提供一种上述挖掘机齿座的制备方法，包括铸造工序和热处理工序。所述热处理工序中，待温度为900°C -920°C进行淬火，淬火后先保温2-4小时；待温度为2200C _240°C时回火，回火后再保温3-4小时。进一步地，所述热处理工序中，回火温度为230°C。本专利技术采用该方法不但简化生产工艺，减少能源消耗，且同样能使铸件具有常规热处理后的性能水平。由于该方法可立即快速升温到淬火温度，这样就缩短了碳化物重新溶解的时间。因此，该工艺所得的组织较常规热处理显著改善奥氏体均匀性增加，碳化物溶解更完全，晶界碳化物减少，故钢的塑性特别是冲击韧性及铸件各部位性能的均匀性显著提高。钢在加热过程中，在400°C -700°C时，碳化物不断地析出和长大，700°C -900°C时碳化物逐渐溶解，加热至920°C以上时，即使晶界上残余的碳化物也会全部溶解。由于难溶的碳化物的存在，有必要提高其固溶温度，将淬火温度提高到900°C _920°C，钢的强度虽略微下降，但达到最佳的强韧性和塑性。提高淬火的温度有利于成分的均匀化，进一步减少高碳微区，增大高位错板条壮马氏体和薄膜状残余奥氏体的数量，从而提高钢的强韧性，增强抵抗裂纹扩展的能力，减轻应力集中，改善韧性。此外，若水韧处理中加热温度偏低或保温时间不足，碳化物不能充分溶解，常常聚集在奥氏体的晶界上。若水韧处理中加热温度偏高，就会使奥氏体晶粒长大。本专利技术通过配置特定的挖掘机齿座的组分和质量百分比的原料，并通过特殊的热处理工艺制得机械性能好、具有高硬度、高抗拉强度、高韧性、高耐磨性，材料成本低，同时满足挖掘机特殊的工作环境需求的挖掘机齿座。具体实施方式 表I :实施例I 3用于制备挖掘机齿座的组成元素及其质量百分比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挖掘机齿座，其特征在于：所述齿座的组成成分及质量百分比为：C：0.21％?0.24％，Mn：1.10％?1.40％，Si：0.30％?0.60％，Cr：0.45％?0.85％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机齿座，其特征在于所述齿座的组成成分及质量百分比为C:O. 21% -O. 24%, Mn 1. 10% -I. 40%, Si 0. 30% -O. 60%, Cr 0. 45% -O. 85%，余量为 Fe以及不可避免的杂质。2.根据权利要求I所述的挖掘机齿座，其特征在于所述杂质中，S元素的质量百分比小于等于O. 025%, P元素的质量百分比小于等于O. 025%。3.根据权利要求2所述的挖掘机齿座，其特征在于所述挖掘机齿座的组成成分及质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱嘉镕新，
申请(专利权)人：宁波嘉达精密铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：