本發(fā)明涉及鋼鐵材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種農(nóng)機深松鏟用耐磨鑄鋼及其熱處理工藝。
背景技術(shù)：
我國近幾年來在大力推廣深松技術(shù)的應(yīng)用，深松作業(yè)是少耕、免耕農(nóng)作的一種重要模式，可以保護土壤，這種耕作方法的核心工作部件是深松鏟。深松鏟在工作時，會受到嚴重的磨損和不同負荷的沖擊，要求有較高的耐磨性和良好的沖擊韌性。為了減小磨損，許多研究者采用對深松鏟表面進行特殊熱處理，或者在表面采用熔覆及涂層技術(shù)，這些方法都在一定程度上提高了材料的耐磨性，但是使用這些技術(shù)勢必會增加成本和制造難度。另外，有人采用高碳鋼、高合金鋼或高錳鋼來制造深松鏟，這些材料都有很好的耐磨性，但高碳鋼耐沖擊性較差，而且淬透性低，高合金鋼耐磨性和耐沖擊性相對較好，但成本較高，高錳鋼只有在強烈沖擊載荷下產(chǎn)生加工硬化，才能發(fā)揮潛在的耐磨能力，在一般的沖擊載荷下因無法產(chǎn)生加工硬化而表現(xiàn)的非常不耐磨，因此不適應(yīng)于深松鏟制造。目前深松鏟存在的問題主要是容易斷裂、壽命短，磨損失效快，制造成本高，而無法充分滿足使用要求。
為了改善鑄鋼耐磨性能，中國發(fā)明專利CN100999803公開了一種高硼耐磨鑄鋼，該高硼耐磨鑄鋼的化學(xué)成分及其重量百分比為：C：0.10％～0.50％；B：0.8％～5.0％；Cu：0.3％～0.6％；Mn：0.8％～2.0％； Cr：1.0％～2.5％；Si＜1.5％；Ti：0.08％～0.20％；Ce：0.04％～0.12％； Mg：0.02％～0.18％；N：0.06％～0.18％；S＜0.05％；P＜0.05％；余量為 Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。用鈦鐵、鈰基稀土鎂合金和含氮物質(zhì)對鋼水進行復(fù)合變質(zhì)處理，經(jīng)高溫奧氏體化后快速冷卻，隨后進行低溫回火消除應(yīng)力。該鑄鋼中含有較多高硬度硼化物，耐磨性較好，但脆性較大，并且加入合金元素較多，材料成本較高。
中國發(fā)明專利CN1804091則公開了一種鑄造高硼耐磨合金的韌化方法，其特征在于鑄造高硼耐磨合金的化學(xué)成分是：0.3～0.35wt％C，1～1.5wt％B，0.6～0.8wt％Si，0.8～1.0wt％Mn，S＜0.04wt％，P＜0.04wt％，其余為Fe、Ti和不可避免的雜質(zhì)元素，其中Ti是由變質(zhì)劑鈦鐵帶入的；具體制備步驟為：先進行鋼液熔煉，鋼液熔煉完成并插鋁終脫氧后，加入變質(zhì)劑鈦鐵合金進行變質(zhì)處理，待化清扒渣后進行澆注，澆注完成后進行韌化熱處理，韌化熱處理溫度為1020～1050℃，保溫時間為2～3小時，然后進行淬火或正火，最后回火；變質(zhì)劑鈦鐵合金用量滿足：其中鈦的用量為鑄造高硼耐磨合金的0.75～1.0wt％；鋼液加硼采用硼鐵合金，硼鐵合金在鋼液熔煉時加入或者在變質(zhì)劑鈦鐵加入之后再加入。經(jīng)過韌化處理后的砂型鑄造高硼耐磨合金的共晶硼化物呈孤立狀分布于基體中。10mm×10mm×55mm標準沖擊試樣的吸收功Ak達12.5J，沖擊韌性增強。由于該耐磨合金的基體仍是馬氏體，脆性仍較大，另外，加入價格較高的硼鐵合金和鈦鐵變質(zhì)劑使材料成本增加，同時，變質(zhì)處理也會增加制造難度。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)機深松鏟用耐磨鑄鋼及其熱處理工藝，該耐磨鑄鋼耐磨性高、耐沖擊性強，制造成本低。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種農(nóng)機深松鏟用耐磨鑄鋼，所述耐磨鑄鋼的化學(xué)成分以重量百分比計由下列組份組成：C：0.29-0.34；Si：0.40-0.50；Mn：1.45-1.60；Cr：0.65-0.80；S≤0.020；P≤0.020；余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
一種農(nóng)機深松鏟用耐磨鑄鋼的熱處理工藝，采用上述耐磨鑄鋼制備的深松鏟經(jīng)過鑄造、清理、打磨、機加工后用電爐進行熱處理，所述熱處理工藝包括以下步驟：
步驟一、完全退火：將深松鏟于電爐爐溫≤300℃時裝爐，爐溫加熱速度≤120℃/h，加熱到900-920℃時保溫3h，隨爐冷卻到300℃以下出爐空冷；
步驟二、正火：將經(jīng)過步驟一處理后的深松鏟再次于爐溫≤300℃時裝爐，爐溫加熱速度≤120℃/h，加熱到880-900℃時保溫2h，出爐空冷；
步驟三、淬火：將經(jīng)過步驟二處理后的深松鏟再次于爐溫≤300℃時裝爐，爐溫加熱速度≤120℃/h，加熱到860-880℃時保溫2h，出爐液冷；
步驟四、回火：將經(jīng)過步驟三處理后的深松鏟再次于爐溫≤100℃時裝爐，爐溫加熱速度≤120℃/h，加熱到240-260℃時保溫3h，出爐空冷。
優(yōu)選的，所述步驟三中出爐液冷所使用的液體名稱為：Aqua Quench 251C，質(zhì)量百分比濃度為12%，淬火前液體的溫度為30℃以下。
本發(fā)明的有益效果為：
（1）本發(fā)明通過合理的化學(xué)成分配比和熱處理工藝，使深松鏟具有較高的硬度和抗拉強度，良好的沖擊韌性，經(jīng)檢測其抗拉強度(Rm)≥1400MPa、硬度≥48HRC、室溫沖擊韌性(Kv2)≥14J。在作業(yè)過程中深松鏟不易出現(xiàn)裂紋、斷裂情況，增加了使用壽命；
（2）本發(fā)明所述的耐磨鑄鋼淬透性較好，在淬火過程中，整個工件能夠整體淬透，表面和中心都具有較高的硬度，不需要再進行表面特殊熱處理，或者表面熔覆、涂層技術(shù)以增加表面硬度，熱處理后的產(chǎn)品進行發(fā)黑處理或噴漆后就可以直接使用；
（3）本發(fā)明所述的耐磨鑄鋼中不含鎳、鉬、鈷等貴重合金元素，而是采用廉價的硅、錳、鉻等元素，原材料來源豐富，生產(chǎn)成本低廉；
（4）利用本發(fā)明所述的耐磨鑄鋼采用傳統(tǒng)的熔煉和鑄造方法就能制造出深松鏟，本發(fā)明的熱處理工藝容易實施。
具體實施方式
下面對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
一種農(nóng)機深松鏟用耐磨鑄鋼，所述耐磨鑄鋼的化學(xué)成分以重量百分比計由下列組份組成：C：0.30；Si：0.45；Mn：1.46；Cr：0.07；S≤0.020；P≤0.020；余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
一種農(nóng)機深松鏟用耐磨鑄鋼的熱處理工藝，采用上述耐磨鑄鋼制備的深松鏟經(jīng)過鑄造、清理、打磨、機加工后用電爐進行熱處理，所述熱處理工藝包括以下步驟：
步驟一、完全退火：將深松鏟于電爐爐溫≤300℃時裝爐，爐溫加熱速度≤120℃/h，加熱到900℃時保溫3h，隨爐冷卻到300℃以下出爐空冷；
步驟二、正火：將經(jīng)過步驟一處理后的深松鏟再次于爐溫≤300℃時裝爐，爐溫加熱速度≤120℃/h，加熱到800℃時保溫2h，出爐空冷；
步驟三、淬火：將經(jīng)過步驟二處理后的深松鏟再次于爐溫≤300℃時裝爐，爐溫加熱速度≤120℃/h，加熱到860℃時保溫2h，出爐液冷，液冷所使用的液體名稱為：Aqua Quench 251C，質(zhì)量百分比濃度為12%，淬火前液體的溫度為30℃以下；
步驟四、回火：將經(jīng)過步驟三處理后的深松鏟再次于爐溫≤100℃時裝爐，爐溫加熱速度≤120℃/h，加熱到250℃時保溫3h，出爐空冷。
對利用上述耐磨鑄鋼和熱處理工作所制備的深松鏟進行力學(xué)性能檢測：
對熱處理后的產(chǎn)品和附鑄試塊隨機抽樣20%件進行力學(xué)性能檢測，包括洛氏硬度、室溫沖擊韌性和抗拉強度。洛氏硬度采用Th300 Hr150型洛氏硬度計測量，沖擊韌性采用微機控制擺錘沖擊試驗機測量，抗拉強度采用600KN微機控制電液伺服萬能試驗機測量。
檢測結(jié)果：抗拉強度(Rm)≥1400MPa、硬度≥48HRC、室溫沖擊韌性(Kv2)≥14J。