一种新型耐磨斗齿及其生产方法技术

一种耐磨斗齿，包括齿尖和基体部分，基体部分的前端固定安装有多根相互平行的齿尖，齿尖的材料为合金钢，基体部分的材料为球墨铁，齿尖长7-9cm，露出基体部分3cm。每个齿尖都被基体部分大范围的包裹，增加了齿尖与基体部分之间的接触面积，提高了齿尖与基体部分的结合力。该斗齿在低成本下仍然具有高耐磨性和高硬度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种挖掘机械用新型耐磨斗齿及其生产方法。
技术介绍
斗齿通常装在挖掘机械的前端，为悬臂梁结构件，工作时靠齿尖接触物料并转动把物料装入铲斗。斗齿接触物料时要承受物料的冲击作用，装入物料过程中又要承受一定的弯矩作用，斗齿在与物料的接触以及装载过程中必然要发生磨损。当斗齿接触矿石时，矿石的棱角常常切削斗齿表面，导致表面常出现各种变形，造成表面磨损而脱落。使用过程中频繁更换损坏的斗齿必然降低效率，增加设备和人工成本，造成大量的经济损失。因此开发性能高、寿命长、同时成本低的耐磨斗齿已引起广泛关注，对于设备的稳定可靠运行也有着重要的意义。 目前使用的耐磨斗齿材料主要为高锰钢和各种低合金钢。高锰钢常温下为奥氏体组织，韧性好且在使用中加工硬化作用强。在强烈冲击载荷及高挤压应力下，工件表面可实现α马氏体相变而得到充分强化。但同时，高锰钢起始硬度低，故耐磨性能较差。低合金钢中合金元素含量低，生产成本相对较低，经过合适的热处理后表现出优良的强度和耐磨性能，克服了高锰钢那样必须预先加工硬化才能获得高硬度的缺点，正逐步成为广泛使用的一种耐磨材料。但由于仍然加入一定量的稀有金属，在大量使用时仍会增加使用成本。也有在斗齿中使用不同材料的技术，但不同材料之间的可靠熔合是一个难点。通常由不同材料熔合形成的斗齿难以应对复杂恶劣的工作条件，在大冲击工况中，斗齿常常由于结合强度不够而损坏。
技术实现思路
本专利技术针对合金在斗齿领域中所存在的问题，通过对斗齿结构及成份的调节，对生产中各步骤参数的控制，获得一种低成本、具有高硬度和高耐磨性的斗齿。—种耐磨斗齿，包括齿尖和基体部分，基体部分的前端固定安装有多根相互平行的齿尖，其特征在于:齿尖的材料为合金钢，基体部分的材料为球墨铁，齿尖长7-9cm，露出基体部分3cm。进一步，齿尖的各成份质量百分比为:C 0.4-0.6, Si 2.2-2.5, Mn 1.3-1.8,Nb 0.1, Ti 0.15-0.2, Ni 0.1-0.25, Al 0.12-0.15, Zn 0.15-0.2, Cr 1.5—2.1，B 0.003-0.007, S^0.02, P < 0.03，其余为Fe，基体部分的各成份质量百分比为:C3.55-3.65, Si 2.1-2.3, Mn 0.2-0.4, Cr 0.35-0.45, Nb 0.06，Ni 0.5-0.7, Mg 0.04-0.05,Cu 0.7，Al 0.12-0.15，Zn 0.15-0.2，S ≤ 0.01，P ≤ 0.01，其余为 Fe。本专利技术还提供了一种制造上述耐磨斗齿的生产方法，包括以下步骤: a、合金钢熔炼，将用于制作齿尖的原料进行熔炼；b、钢水出炉温度约为1480-1550°C，钢水镇静约2_3分钟后，将1450°C_1520°C的合金钢钢水浇注于齿尖模具中，浇注成齿尖； C、齿尖热处理:按不高于70°c /h在电炉中升温至840-890°C，保温4h，炉冷至室温；按不高于90°C /h升温至810-840°C，保温3h，齿尖出炉后在50_70°C水中，淬火至200_250°C以下；在电炉中升温至250-300°C进行低温回火处理，保温4h，出炉空冷； d、使用中频炉对用于生产基体部分的材料进行熔炼，使中频炉快速升温，1.5小时内将炉料完全熔化，保温I小时，进行球化处理和孕育处理，形成铁液； e、将加工好的齿尖进行预热处理，温度400-500°C，固定于聚苯乙烯模具的底部，齿尖之间留有间隔，将铁液浇注入已固定好齿尖的模具中； f、脱模，将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模。进一步的，合金钢熔炼的具体过程为，在400Kg中频感应电炉中加入废钢，以尽快形成熔池，将NiFe、MnFe直接加到熔化的钢水中，待钢水熔清后加入FeSi，搅动钢水，待炉前成分调整合格后，温度升至1540-1590°C ;加入除Ti和B以外的其它原料，熔炼温度1470-15400C，将TiFe和BFe分断成小块并加热至400°C，置入钢水进行复合处理。本专利技术将斗齿分为齿尖和基体部分两个部分，基体部分采用球墨铁，由于大幅降低现有用于制作斗齿的材料中稀有金属的使用量而降低了生产成本，同时，仍然保持了很高的力学性能。由于每个齿尖都被基体部分大范围的包裹，增加了齿尖与基体部分之间的接触面积，提高了齿尖与基体部分的结合力。经过实验发现，通过特定成份及其含量的使用，不仅使斗齿在低成本下仍然具有高耐磨性和高硬度，同时，令人意外的是，一定量Al和Zn的使用使得由球墨铁形成的基体部分与齿尖的结合强度大大提高，降低了齿尖脱落的可能，使本专利技术的斗齿可以适应高冲击工况，扩大了斗齿可以应用的范围。通过上述生产方法，使斗齿材料与基体部分材料更易于熔合，保证了齿尖与基体部分的结合强度。尽管原理尚不清楚，但通过特定成份和熔炼过程，进一步提高了预先制作的齿尖与由球墨铁形成的基体部分的结合强度，从而在提供一种高耐磨、高硬度、高韧性的长寿命斗齿的同时，通过使用大量的球墨铁而大幅降低了斗齿的生产成本。【附图说明】图1、本专利技术斗齿齿尖部位的主视图。【具体实施方式】以下将结合具体实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细说明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。一种新型耐磨斗齿，包括齿尖I和基体部分2，基体部分2的前端固定安装有多根相互平行的齿尖1，齿尖I的材料为合金钢，基体部分2的材料为球墨铁，齿尖长7-9cm，露出基体部分3cm。其中，齿尖的各成份质量百分比为:C0.4-0.6, Si 2.2-2.5, Mn 1.3-1.8, Nb 0.1,Ti 0.15-0.2，Ni 0.1-0.25，Al 0.12-0.15，Zn 0.15-0.2，Cr 1.5-2.1，B 0.003-0.007，S≤0.02，P≤0.03，其余为Fe，基体部分的各成份质量百分比为:C 3.55-3.65，Si2.1-2.3，Mn 0.2-0.4，Cr 0.35-0.45，Nb 0.06，Ni 0.5-0.7，Mg 0.04-0.05，Cu 0.7，Al0.12-0.15，Zn 0.15-0.2，S ≤0.01，P ≤0.01，其余为 Fe。在基体部分的成份设计中，C是促进石墨化元素，可以增加石墨球数，改善石墨球圆整程度，提高冲击韧性。但含碳量过高也容易造成缺陷，故碳的质量百分比选择在3.55-3.65。胞可以提高珠光体含量，进而提高抗拉强度，但当含量过高时易产生偏析，显著提高韧脆转变温度，降低球墨铁的塑性及韧性，因此，将Mn的质量百分比控制在0.2-0.4。在齿尖的成分设计中，Si在贝氏体转变过程中具有强烈抑制碳化物析出特点，并稳定和细化奥氏体，增加C、Mn的偏聚，除了提高钢的淬透性、耐磨性以及屈服强度外，还能保持很好的冲击韧性和断裂韧性。Mn、Ni和B均为强增加淬透性元素，可充分提高厚件斗齿淬透性及抗冲击韧性。Mn能够提高合金钢中贝/马氏体含量和降低钢的相变点而使组织细化，但当Mn含量过高时，组织中大部分为板条马氏体，从而导致韧性恶化。在本专利技术中Mn的加入量为1.3-1.8 (wt) %。Ni和C不形成碳化物，能够延缓奥氏体分解转变，对提高淬透性作用很大。另外Ni在提高钢强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨斗齿，包括齿尖和基体部分，基体部分的前端固定安装有多根相互平行的齿尖，其特征在于：齿尖的材料为合金钢，基体部分的材料为球墨铁，齿尖长7?9cm，露出基体部分3cm。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨斗齿，包括齿尖和基体部分，基体部分的前端固定安装有多根相互平行的齿尖，其特征在于:齿尖的材料为合金钢，基体部分的材料为球墨铁，齿尖长7-9cm，露出基体部分3cm。2.根据权利要求1所述的一种耐磨斗齿，其特征在于:齿尖的各成份质量百分比为:C 0.4-0.6，Si 2.2-2.5，Mn 1.3-1.8，Nb 0.1，Ti 0.15-0.2，Ni 0.1-0.25，Al 0.12-0.15，Zn 0.15-0.2，Cr 1.5-2.1, B 0.003-0.007，S ≤ 0.02，P ≤ 0.03，其余为 Fe ;基体部分的各成份质量百分比为:C 3.55-3.65，Si 2.1-2.3，Mn 0.2-0.4，Cr 0.35-0.45，Nb 0.06，Ni0.5-0.7，Mg 0.04-0.05，Cu 0.7，Al 0.12-0.15，Zn 0.15-0.2，S ≤ 0.01，P≤ 0.01，其余为Fe。3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨斗齿，其特征在于:包括以下生产步骤: a、合金钢熔炼，将用于制作齿尖的原料进行熔炼； b、钢水出炉温度约为1480-1550°C，钢水镇静约2_3分钟后，将1450°C_1520°C的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雪明，
申请(专利权)人：宁波宇翔机械铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：