專利名稱：：一種耐磨鑄鋼斗齒的制備方法
技術領域：
：本發明屬于金屬耐磨材料
技術領域：
。具體涉及一種耐磨鑄鋼斗齒的制備方法，特別涉及一種用馬口鐵邊角料為主要原料的耐磨鑄鋼斗齒的制備方法。
背景技術：
：斗齒一般裝在挖掘機伊斗前端，系懸臂梁構件，直接與礦石、砂土、巖石等物料接觸，在接觸物料時，既承受沖擊作用，又承受彎曲作用。服役過程中，斗齒尖部受到較大的沖擊滑動磨粒磨損，尖部表面常出現各式犁溝、變形，造成表面磨損或脫落。國內的大型挖掘機多用進口材質20CrNi2Mo，成本高。中國發明專利CN1385550/>開了一種高抗磨合金及其生產方法，其化學成分包含有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。/。的孕育劑和Si、S、P，其中Si含量《0.8、S含量《0.04、P含量<0.06,用于制造斗齒，抗磨性能與同類產品比較提高了30-70%。由于含有價格昂貴的鎳元素，導致斗齒生產成本升高。中國發明專利CN1621554^^開了一種多元合金鑄鋼挖掘才幾斗齒及其生產工藝，多元合金鑄鋼的成分(重量％)為CO.22-0.45、Cr<2.0、Mn《2.0、Si<2.0、MoO.20-0.50、TiO.05-0.20、余量為Fe,由于含有價格昂貴的鉬元素，導致斗齒生產成本升高。程巨強也介紹了一種高強度鑄鋼斗齒材料(程巨強，高強度鑄鋼斗齒材料的研制與應用，工程機械，2007年，38巻，第7期，57-59頁)，高強度鑄鋼斗齒材料的成分為中、低碳低合金鋼，主要化學成分為硅、錳、鎳、鉬等，主要元素的成分范圍為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。斗齒熱處理后的力學性能為強度((Jb)>1650Mpa,沖擊韌度(Akd)〉20J,硬度46~52HRC，由于含有價格昂貴的鎳和鉬元素，導致斗齒生產成本升高。為了進一步提高斗齒使用壽命，中國發明專利CN1410192公開了一種雙金屬電渣熔鑄抗磨斗齒制造方法，其斗齒由不同材料的齒柄和齒尖組成，制造工藝是以齒柄的側面為疊砌面，多層對開式水冷結晶器也依齒柄工作面前端而向上疊加，用高鉻鑄鐵做自耗電極，一次電渣熔鑄就熔鑄出多個齒尖，同時，把對應數量的低碳合金鋼或錳鋼齒柄熔成一體，形成一組斗齒群，然后，用導電切割設備切割成一個個斗齒。該技術存在工藝復雜和斗齒質量穩定性較差的不足。
發明內容本發明目的是針對目前斗齒生產中存在的不足，開發一種生產工藝簡便、原料來源豐富、不含鉬、鎳等貴重合金元素和生產成本低廉的耐磨鑄鋼斗齒的制備方法。本發明以馬口鐵邊角料為主要原料，并加入少量高碳鉻鐵、硅鐵、中碳錳鐵和微量硼鐵、鋯鐵、稀土硅鐵和鈦鐵，將上述原材料在壓力機上壓實于一體，然后置于感應加熱爐內直接熔化，隨后直接澆注成斗齒，斗齒凝固后，直接入水冷卻，最后在低溫下回火，得到綜合性能優異的斗齒，具體步驟如下1)將馬口鐵邊角料、高碳鉻鐵、中碳錳鐵、硅鐵、硼鐵、鋯鐵和鈦鐵，按質量百分比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%混合于一體，并在壓力機上壓實成尺寸為(150-250)mmx(150~250)mmx(150-250)mm的方塊，然后將壓實的方塊》文入感應電爐加熱熔化，當鋼水溫度達到1600~1640。C時出爐；2)鋼水靜置3~5min后，在模殼溫度不低于50(TC的臘模殼內澆注成型，得到斗齒；3)當斗齒表面溫度達到88095(TC后，將斗齒和模殼一起放入水中冷卻，隨后切割斗齒上的澆冒口，并將斗齒隨爐加熱到230-280°C,保溫810h后空冷，得到耐磨鑄鋼斗齒。本發明斗齒的主要原料來源于馬口鐵邊角料，由于馬口鐵邊角料厚度薄，直接入爐加熱，燒損嚴重，因此在入爐加熱前，需要在壓力機上進行壓實處理。另外，高碳鉻鐵、硅鐵、中石友錳4失和樣i量硼鐵、鋯鐵、稀土硅鐵和鈦鐵也與馬口鐵邊角料混合于一體，并在壓力機上壓實，可以減少合金元素氧化燒損，提高合金元素收得率。與此同時，還可提高鋼水中合金元素分布的均勻性，有利于消除斗齒中合金元素的偏析，提高斗齒的綜合性能。本發明加入高碳鉻鐵、硅鐵、中碳錳鐵，主要是為了提高斗齒強度和硬度，加入硼鐵是為了改善斗齒淬透性，加入鋯鐵、稀土硅鐵和鈦鐵是為了細化和凈化凝固組織，提高斗齒韌性。另外馬口鐵表面的錫部分殘留于斗齒，也有利于提高斗齒的綜合力學性能。由于馬口鐵邊角料厚度薄，易熔化，因此以馬口鐵邊角料為主要爐料，熔煉時間短，電耗低且合金元素燒損少。另外，在模殼溫度不低于50(TC的臘模殼內澆注斗齒，斗齒成形性好，斗齒外觀質量好，易裝配，斗齒內部也不會出現氣孔等鑄造缺陷。由于臘模殼厚度薄，通常小于20mm,當斗齒表面溫度達到880-950°C，將斗齒和模殼一起入水冷卻，臘模殼易開裂脫落，斗齒水冷后易淬硬，獲得高硬度馬氏體基體，在23028(TC,保溫810h,可去除斗齒內應力，穩定淬火組織，可獲得力學性能和耐磨性能優異的斗齒。本發明具有以下有益效果1)用本發明制造的斗齒，生產工藝簡便，原材料以廉價的馬口鐵邊角料為主，不含價格昂貴的鉬、鎳等合金元素，斗齒生產成本低廉，比20CrNi2Mo斗齒降低50。/o以上。2)本發明斗齒熔煉時間短，電耗低，生產效率高。3)本發明斗齒取消高溫熱處理淬火，鑄態直接入水，簡化了操作工序，降低了能耗，縮短了生產周期。4)本發明斗齒易清砂，減輕了工人勞動強度5)本發明斗齒抗拉強度超過1500Mpa,沖擊韌度(AKu)>45J，硬度48~52HRC，耐磨性比20CrNi2Mo斗齒提高20%~30%。下面結合具體實施方式對本發明作進一步說明。具體實施方式實施例1用350kg中頻感應電爐熔煉斗齒材料，具體工藝步驟如下1)將馬口鐵邊角料、高碳鉻鐵、中碳錳鐵、硅鐵、硼鐵、鋯鐵和鈦鐵，分別按質量百分比96.57%、1.5%、1.2%、0.4%、0.035°/。、0.045%和0.25%混合于一體，并在壓力才幾上壓實成尺寸為150mmx15Ommx15Omm的方塊，然后將壓實的方塊直接^文入感應電爐加熱，當溫度達到1638。C時出爐；2)鋼水靜置3min后，在模殼溫度不低于50(TC的臘模殼內澆注成型；3)當斗齒表面溫度達到94(TC，將斗齒和模殼一起放入水中冷卻，隨后切割斗齒上的澆冒口，并將斗齒隨爐加熱到28(TC,保溫8h后空冷即可，耐磨鑄鋼斗齒力學性能見表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表l耐磨鑄鋼斗齒的力學性能實施例2用450kg中頻感應電爐熔煉斗齒材料，具體工藝步驟如下1)將馬口鐵邊角料、高碳鉻鐵、中碳錳鐵、硅鐵、硼鐵、鋯鐵和鈥鐵，分別按質量百分比96.54%、1.8%、0.8%、0.6%、0.025%、0.055%和0.18%混合于一體，并在壓力才幾上壓實成尺寸為200mmx200mmx200mm的方塊，然后將壓實的方塊直接^:入感應電爐加熱，當溫度達到1603。C時出爐；2)鋼水靜置5min后，在模殼溫度不低于50(TC的臘模殼內澆注成型;3)當斗齒表面溫度達到890°C，將斗齒和模殼一起放入水中冷卻，隨后切割斗齒上的澆冒口，并將斗齒隨爐加熱到230°C，保溫10h后空冷即可，耐磨鑄鋼斗齒力學性能見表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2耐磨鑄鋼斗齒的力學性能實施例3用350kg中頻感應電爐熔煉斗齒材料，具體工藝步驟如下1)將馬口鐵邊角料、高碳鉻鐵、中碳錳鐵、硅鐵、硼鐵、鋯鐵和鈦鐵，分別按質量百分比96.52%、1.65%、1.05%、0.50%、0.03%、0.05%和0.20%混合于一體，并在壓力才幾上壓實成尺寸為150mmx15Ommx15Oram的方塊，然后將壓實的方塊直接》丈入感應電爐加熱，當溫度達到1621匸時出爐；2)鋼水靜置4min后，在模殼溫度不低于50(TC的臘模殼內澆注成型；3)當斗齒表面溫度達到920°C,將斗齒和模殼一起放入水中冷卻，隨后切割斗齒上的澆冒口，并將斗齒隨爐加熱到25(TC，保溫9h后空冷即可，耐磨鑄鋼斗齒力學性能見表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3耐磨鑄鋼斗齒的力學性能將本發明耐磨鑄鋼斗齒應用于金屬礦山、煤礦的挖掘機上，使用安全，裝配方便，磨損均勻，無斷齒現象出現，使用壽命比高錳鋼斗齒提高150%~200%，比20CrNi2Mo斗齒提高20%~30%。本發明斗齒以廉價的馬口鐵邊角料為主，不含價格昂貴的鉬、鎳等合金元素，斗齒生產成本低廉，比20CrNi2Mo斗齒降低50%以上，比高錳鋼斗齒降低15%以上。本發明斗齒熔煉時間短，電耗低，且熱處理工藝筒便，生產效率高，推廣應用具有顯著的經濟和社會效益。權利要求1、一種耐磨鑄鋼斗齒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將馬口鐵邊角料、高碳鉻鐵、中碳錳鐵、硅鐵、硼鐵、鋯鐵和鈦鐵，分別按質量百分比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％混合于一體，并在壓力機上壓實成尺寸為(150～250)mm×(150～250)mm×(150～250)mm的方塊，然后將壓實的方塊放入感應電爐加熱熔化，當鋼水溫度達到1600～1640℃時出爐；2)鋼水靜置3～5min后，在模殼溫度不低于500℃的臘模殼內澆注成型，得到斗齒；3)當斗齒表面溫度達到880～950℃后，將斗齒和模殼一起放入水中冷卻，隨后切割斗齒上的澆冒口，并將斗齒隨爐加熱到230～280℃，保溫8～10h后空冷，得到耐磨鑄鋼斗齒。全文摘要一種耐磨鑄鋼斗齒的制備方法屬于金屬耐磨材料
技術領域：
。現有斗齒及其生產工藝存在成本高，工藝復雜等問題。本發明通過將馬口鐵邊角料、高碳鉻鐵、中碳錳鐵、硅鐵、硼鐵、鋯鐵和鈦鐵，分別按質量百分比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％混合于一體，并在壓力機上壓實成方塊后，放入感應電爐加熱熔化，并在臘模殼內澆注成斗齒，斗齒凝固后，直接入水冷卻，最后在低溫下回火，得到耐磨鑄鋼斗齒。本發明具有生產成本低、生產效率高和斗齒使用壽命長等優點。文檔編號B22D25/00GK101444841SQ20081024684公開日2009年6月3日申請日期2008年12月31日優先權日2008年12月31日發明者吳中偉,朱國宏,朱國海,健林,符寒光,雷永平申請人:北京工業大學