專利名稱：挖掘機(jī)齒座及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒座，尤其涉及一種挖掘機(jī)齒座及其制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
斗齒、齒座是挖掘機(jī)、裝載機(jī)主要的磨損部件，斗齒、齒座在工作過程中直接與砂、土、巖石、礦物等接觸，受到嚴(yán)重的磨料磨損，消耗量很大。根據(jù)斗齒和齒座不同的功能，斗齒和齒座對材料的機(jī)械性能的要求不同。其中，斗齒直接與礦石接觸，其需要高硬度、高耐磨性以及高強(qiáng)度和高韌性，而齒座則要求材料具有良好的焊接性，以保證焊口強(qiáng)度和焊接 的可靠性，同時(shí)保證較高的韌性和硬度。現(xiàn)有技術(shù)中的的齒座壽命很短，很容易發(fā)生斷裂或者裂紋，其原因是齒座的焊接性和耐磨性差，沖擊韌性和抗拉強(qiáng)度也較低。中國專利申請(公開號(hào)為CN1876879A)涉及一種微合金焊接鑄鋼齒座，其化學(xué)成分為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%，其余為 Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，其制備步驟包括鋼水熔煉及熱處理。該微合金可焊接鑄鋼齒座加入少量其他元素如B、La、Ce，制成的齒座性能雖可滿足齒座的一般要求，但是其使用壽命較短，很容易發(fā)生斷裂，材料成本較高，如稀土金屬La的價(jià)格就高達(dá)100000-110000元/噸，Ce的價(jià)格為165000-170000元/噸，導(dǎo)致齒座售價(jià)高，市場競爭力較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種機(jī)械性能好，使用壽命長，材料成本低的挖掘機(jī)齒座。本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種挖掘機(jī)齒座，所述齒座的組成成分及質(zhì)量百分比為c 0. 21% -0. 24 %, Mn :1. 10% -I. 40%, Si :0. 30% -0. 60 %, Cr
0.45% -0. 85%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。碳含量是決定鋼硬度的重要因素，本發(fā)明中的碳量設(shè)計(jì)較低為0. 21% -0. 24%,低碳設(shè)計(jì)雖增加了鑄件對裂紋的敏感性，但通過淬火獲得了高硬度的同時(shí)，又保證了足夠的塑性與韌性及其耐磨性。Mn作為合金鋼的基本元素，當(dāng)Mn元素高于9 %時(shí)，對鋼的機(jī)械性能沒有明顯的影響。在保證奧氏體組織的前提下，隨著Mn元素含量的降低，奧氏體穩(wěn)定性雖然下降，但是加工硬度能力顯著增強(qiáng)，耐磨性在高沖力作用下顯著提高，本發(fā)明將Mn含量控制在
1.10% -I. 40%，既保證了奧氏體組織，又能增加奧氏體的硬度和強(qiáng)度還可大幅提高齒座的耐磨性，以彌補(bǔ)低碳的不足。錳元素在該齒座中起到兩方面作用，一為中和鐵元素的有害作用，使鐵元素僅發(fā)揮其正面作用，因此余量鐵元素也是選取錳元素含量的重要參數(shù)；二為提高齒座的耐蝕性，添加錳元素可以細(xì)化材料組織，提高再結(jié)晶溫度，增強(qiáng)齒座在礦山的采掘過程中直接與礦石接觸摩擦產(chǎn)生高溫時(shí)的耐熱性。若鋼中的硅含量較高，則會(huì)引起碳化物分解，降低碳在奧氏體中的濃度，使形變強(qiáng)化能力變差，同時(shí)使鑄件產(chǎn)生裂紋的傾向增大。而合金化時(shí)加入Si的目的是利用連續(xù)冷卻過程中Si能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性及鋼中殘余奧氏體含量，強(qiáng)烈阻礙碳化物的析出，提高鋼的回火抗力，固將本發(fā)明的硅含量控制在0. 30 % -0. 60 %。本發(fā)明將Cr含量提控制在0. 45% -0. 85%，因?yàn)殍F原子半徑為2. 7 10_lclm，而鉻原子的半徑為2. 8 IO-ltV兩者十分相近，鐵與鉻的親和力比其他元素更強(qiáng)，容易與碳結(jié)合成(Fe、Cr)3C。此外，鋼的鑄態(tài)組織中隨鉻含量的增加碳化物量隨之增加，往往在晶界上形·成連續(xù)網(wǎng)狀碳化物(Fe、Cr)3C。由于鉻的擴(kuò)散過程特點(diǎn)和鉻對碳擴(kuò)散過程的影響，一般水韌處理時(shí)，含鉻碳化物很難水解，形成單項(xiàng)奧氏體較難，從而影響鋼的性能。本發(fā)明采用Cr、Mn、Si三元素配比的交互作用，對鋼的淬透性、淬硬性、奧氏體的穩(wěn)定性均有明顯的作用。 進(jìn)一步地，所述雜質(zhì)中，S元素的質(zhì)量百分比小于等于0. 025%,P元素的質(zhì)量百分比小于等于0. 025%。硫S強(qiáng)烈地使高錳鋼的性能變差，但當(dāng)含硫量小于0. 03%時(shí)，它的有害作用就不明顯。磷和硫一樣，對高錳鋼的耐磨性和機(jī)械性能均有特別有害的影響，每0.02%的P平均降低沖擊韌性I. 98J/cm2 ;當(dāng)磷從0. 07% -I. 0%降到0. 02% -0. 04%，鋼的塑性、韌性、耐磨性均可提高40% _50%，鑄件裂紋也可大大減少。本發(fā)明將磷的含量控制在0. 025%以內(nèi)，還可避免沿晶界析出共晶磷化物。進(jìn)一步地，所述挖掘機(jī)齒座的組成成分及質(zhì)量百分比為C:0. 23%，Mn 1. 30%,Si 0. 50%, Cr 0. 65%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供一種上述挖掘機(jī)齒座的制備方法，包括鑄造工序和熱處理工序。所述熱處理工序中，待溫度為900°C -920°C進(jìn)行淬火，淬火后先保溫2-4小時(shí)；待溫度為2200C _240°C時(shí)回火，回火后再保溫3-4小時(shí)。進(jìn)一步地，所述熱處理工序中，回火溫度為230°C。本發(fā)明采用該方法不但簡化生產(chǎn)工藝，減少能源消耗，且同樣能使鑄件具有常規(guī)熱處理后的性能水平。由于該方法可立即快速升溫到淬火溫度，這樣就縮短了碳化物重新溶解的時(shí)間。因此，該工藝所得的組織較常規(guī)熱處理顯著改善奧氏體均勻性增加，碳化物溶解更完全，晶界碳化物減少，故鋼的塑性特別是沖擊韌性及鑄件各部位性能的均勻性顯
著提高。鋼在加熱過程中，在400°C -700°C時(shí)，碳化物不斷地析出和長大，700°C -900°C時(shí)碳化物逐漸溶解，加熱至920°C以上時(shí)，即使晶界上殘余的碳化物也會(huì)全部溶解。由于難溶的碳化物的存在，有必要提高其固溶溫度，將淬火溫度提高到900°C _920°C，鋼的強(qiáng)度雖略微下降，但達(dá)到最佳的強(qiáng)韌性和塑性。提高淬火的溫度有利于成分的均勻化，進(jìn)一步減少高碳微區(qū)，增大高位錯(cuò)板條壯馬氏體和薄膜狀殘余奧氏體的數(shù)量，從而提高鋼的強(qiáng)韌性，增強(qiáng)抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，減輕應(yīng)力集中，改善韌性。此外，若水韌處理中加熱溫度偏低或保溫時(shí)間不足，碳化物不能充分溶解，常常聚集在奧氏體的晶界上。若水韌處理中加熱溫度偏高，就會(huì)使奧氏體晶粒長大。
本發(fā)明通過配置特定的挖掘機(jī)齒座的組分和質(zhì)量百分比的原料，并通過特殊的熱處理工藝制得機(jī)械性能好、具有高硬度、高抗拉強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性，材料成本低，同時(shí)滿足挖掘機(jī)特殊的工作環(huán)境需求的挖掘機(jī)齒座。
具體實(shí)施方式
表I :實(shí)施例I 3用于制備挖掘機(jī)齒座的組成元素及其質(zhì)量百分比
權(quán)利要求
1.一種挖掘機(jī)齒座，其特征在于所述齒座的組成成分及質(zhì)量百分比為C:O. 21% -O. 24%, Mn 1. 10% -I. 40%, Si 0. 30% -O. 60%, Cr 0. 45% -O. 85%，余量為 Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的挖掘機(jī)齒座，其特征在于所述雜質(zhì)中，S元素的質(zhì)量百分比小于等于O. 025%, P元素的質(zhì)量百分比小于等于O. 025%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的挖掘機(jī)齒座，其特征在于所述挖掘機(jī)齒座的組成成分及質(zhì)量百分比為C 0. 23%, Mn 1. 30%, Si :0. 50%, Cr :0. 65%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
4.一種制備權(quán)利要求I至3任意一項(xiàng)所述挖掘機(jī)齒座的制備方法，包括鑄造工序和熱處理工序，其特征在于所述熱處理工序中，淬火溫度為900°C _920°C，淬火后保溫時(shí)間為2-4小時(shí)，回火溫度為220°C _240°C，回火后保溫時(shí)間為3_4小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的挖掘機(jī)齒座的制備方法，其特征在于所述熱處理工序中，回火溫度為230°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種挖掘機(jī)齒座及其制備方法，它解決了現(xiàn)有的齒座使用壽命短，材料成本高的問題。本發(fā)明的挖掘機(jī)齒座的組成成分及其質(zhì)量百分比為C0.21％-0.24％，Mn1.10％-1.40％，Si0.30％-0.60％，Cr0.45％-0.85％，余量為Fe。本發(fā)明還提供一種制備上述挖掘機(jī)齒座的制備方法，包括鑄造工序和熱處理工序。采用本發(fā)明挖掘機(jī)齒座，其機(jī)械性能得到很大提高，硬度、抗拉強(qiáng)度、韌性、耐磨性都較高，使用壽命長，材料成本低。
文檔編號(hào)E02F9/28GK102978515SQ20121046800
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者錢嘉镕新 申請人:寧波嘉達(dá)精密鑄造有限公司