[发明专利]用于地面啮合操作的耐磨性增强的耐磨部件

说明书

技术领域

本发明涉及诸如铸钢齿的耐磨部件(其特别用于运土(或挖土，earth-moving)、地面啮合(或掘地，ground-engaging)和/或岩石装载的用途)，还涉及嵌入件，其中所述嵌入件包含在所述耐磨部件中以增强耐磨部件的耐磨性，从而增加其使用寿命。

发明背景(现有技术)

将硬零件插入铸造到用于地面啮合应用的铸钢耐磨部件中以增强后者耐磨性，之前已经在最新的技术发展中予以描述。

例如，在美国专利US5081774(Kuwano)中，描述了一种可替换的复合挖掘齿，所述复合挖掘齿包括耐磨的Cr铸铁嵌入件，所述嵌入件比齿体硬度高，并被插入铸造到齿体中。通过将耐磨材料定位于处于齿体中心部分的整体嵌入件使挖掘齿的性能提高。所述嵌入件从末梢端向齿的附件部分延伸，且在用于齿的潜在用途的极限位置终结。尽管Cr铸铁是有些类似于铸钢的材料并因此似乎与铸铁中的嵌入件兼容，所期望的是能够将嵌入件硬度增加到Cr铸铁硬度之上，目的在于将该部分的整体耐磨性能增强，并同时保持嵌入件中的铸钢的韧性。

在最新的技术发展中已经对使用其它高硬度材料来加强铁基铸件给予关注。在此项技术中，选择的嵌入件通常由金属陶瓷材料(诸如用金属粘结剂粘合的碳化钨颗粒)构成。这些嵌入件提供的优点是以浇铸钢水而产生的潜在的良好粘合，其原因在于粘结剂和钢之间的相似金属性质。但是，在地面啮合耐磨部件领域，金属陶瓷基的加强体的插入铸造被限制为具有高停工成本的应用。这主要是由于金属陶瓷材料经济价值非常高。因此，需要开发一种低成本的硬质耐磨加强部件。

在更加通常的语境中，被广为熟知的是较低成本的陶瓷材料可以通过熔融金属而被渗透。例如，这样的现有技术在美国专利US6338906(Ritland等，1999和“Processing and microstructure of metal matrix composites prepared by pressureless Ti-activated infiltration using Fe-base and Ni-base alloys，Materials Science and Engineering A 393(2005)229-238”，(Lemster等)中被描述。第一个文献涉及通过由熔融金属的多孔(之前被压实或烧结)陶瓷颗粒的毛细渗透作用来制造密封。所得到的所述部件的微观结构被围绕着陶瓷颗粒的细小通道所包含。所得到的金属渗透陶瓷被教导为具有良好摩擦学性能，且其用途以机械面密封件，旋转接头，推拉门密封件，轴套，轴承和其他滑动或摩擦部件的用途为例——这些部件需要良好的耐久性和耐磨性，良好的耐腐蚀性和良好的热传导性。但是，已知的是毛细渗透需要细小通道以及界面能量的平衡，所述界面能量驱使液态金属向所述通道中运动，然而在本发明的用于地面啮合的耐磨部件的加强中，熔融的铸铁通常被所述陶瓷材料排斥(即熔融的钢铁不能容易地使这些陶瓷湿润)，从而抑制或妨碍毛细作用，并需要更厚的通道以使金属渗透。上文所公开的第二篇文献也涉及带有嵌入陶瓷颗粒的钢基体复合物。此文献中研究的特别事项是通过使用在陶瓷颗粒内混合的钛(Ti)颗粒而加强陶瓷的渗透特性。此技术因此允许处理带有大含量陶瓷的金属基体复合材料。上述现有技术中所得到的微观结构包括了大部分的陶瓷颗粒被金属渗透，并因此不包括如本发明中建议的那些具有高金属含量的坚固的三维细胞结构的金属基体复合物。此外，上述讨论的现有技术所描述的耐磨应用中，在复合物中存在大量金属部分是不利的，这些文献着重于增加材料硬度而不平衡压缩强度和韧性。但是，在用于运土用的齿的地面啮合领域中非常需要这种机械性能的平衡，这样的应用中，硬度和韧性两者决定着使用寿命和磨损率。