[发明专利]挖掘机齿座及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿座，尤其涉及一种挖掘机齿座及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

斗齿、齿座是挖掘机、装载机主要的磨损部件，斗齿、齿座在工作过程中直接与砂、土、岩石、矿物等接触，受到严重的磨料磨损，消耗量很大。根据斗齿和齿座不同的功能，斗齿和齿座对材料的机械性能的要求不同。其中，斗齿直接与矿石接触，其需要高硬度、高耐磨性以及高强度和高韧性，而齿座则要求材料具有良好的焊接性，以保证焊口强度和焊接的可靠性，同时保证较高的韧性和硬度。

现有技术中的的齿座寿命很短，很容易发生断裂或者裂纹，其原因是齿座的焊接性和耐磨性差，冲击韧性和抗拉强度也较低。中国专利申请(公开号为CN1876879A)涉及一种微合金焊接铸钢齿座，其化学成分为：C：0.15-0.25wt％，Si：0.3-1.0wt％，Mn：0.6-1.4wt％，Cr：0.4-1.0wt％，B：0.0005-0.007wt％，Al：0.01-0.1wt％，Ce：0-0.045wt％，La：0-0.035wt％，Ti：0-0.1wt％，P≤0.03wt％，S≤0.03wt％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，其制备步骤包括钢水熔炼及热处理。该微合金可焊接铸钢齿座加入少量其他元素如B、La、Ce，制成的齿座性能虽可满足齿座的一般要求，但是其使用寿命较短，很容易发生断裂，材料成本较高，如稀土金属La的价格就高达100000-110000元/吨，Ce的价格为165000-170000元/吨，导致齿座售价高，市场竞争力较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提出了一种机械性能好，使用寿命长，材料成本低的挖掘机齿座。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种挖掘机齿座，所述齿座的组成成分及质量百分比为：C：0.21％-0.24％，Mn：1.10％-1.40％，Si：0.30％-0.60％，Cr：0.45％-0.85％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

碳含量是决定钢硬度的重要因素，本发明中的碳量设计较低为0.21％-0.24％，低碳设计虽增加了铸件对裂纹的敏感性，但通过淬火获得了高硬度的同时，又保证了足够的塑性与韧性及其耐磨性。

Mn作为合金钢的基本元素，当Mn元素高于9％时，对钢的机械性能没有明显的影响。在保证奥氏体组织的前提下，随着Mn元素含量的降低，奥氏体稳定性虽然下降，但是加工硬度能力显著增强，耐磨性在高冲力作用下显著提高，本发明将Mn含量控制在1.10％-1.40％，既保证了奥氏体组织，又能增加奥氏体的硬度和强度还可大幅提高齿座的耐磨性，以弥补低碳的不足。锰元素在该齿座中起到两方面作用，一为中和铁元素的有害作用，使铁元素仅发挥其正面作用，因此余量铁元素也是选取锰元素含量的重要参数；二为提高齿座的耐蚀性，添加锰元素可以细化材料组织，提高再结晶温度，增强齿座在矿山的采掘过程中直接与矿石接触摩擦产生高温时的耐热性。

若钢中的硅含量较高，则会引起碳化物分解，降低碳在奥氏体中的浓度，使形变强化能力变差，同时使铸件产生裂纹的倾向增大。而合金化时加入Si的目的是利用连续冷却过程中Si能增加过冷奥氏体的稳定性及钢中残余奥氏体含量，强烈阻碍碳化物的析出，提高钢的回火抗力，固将本发明的硅含量控制在0.30％-0.60％。

本发明将Cr含量提控制在0.45％-0.85％，因为铁原子半径为2.7·10^-10m，而铬原子的半径为2.8·10^-10m，两者十分相近，铁与铬的亲和力比其他元素更强，容易与碳结合成(Fe、Cr)₃C。此外，钢的铸态组织中随铬含量的增加碳化物量随之增加，往往在晶界上形成连续网状碳化物(Fe、Cr)₃C。由于铬的扩散过程特点和铬对碳扩散过程的影响，一般水韧处理时，含铬碳化物很难水解，形成单项奥氏体较难，从而影响钢的性能。

本发明采用Cr、Mn、Si三元素配比的交互作用，对钢的淬透性、淬硬性、奥氏体的稳定性均有明显的作用。

进一步地，所述杂质中，S元素的质量百分比小于等于0.025％，P元素的质量百分比小于等于0.025％。

硫S强烈地使高锰钢的性能变差，但当含硫量小于0.03％时，它的有害作用就不明显。