[发明专利]一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨钢技术领域，具体涉及一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法。

背景技术

挖掘机在作业时，其斗齿受到强烈的磨损和不同负荷的冲击，要求既耐磨耐冲击又应对冷脆不敏感。

高锰钢斗齿在重负荷冲击下具有良好的耐磨性。然而，斗齿面对的工况很复杂，还包括中低负荷冲击，高锰钢斗齿不能显示其加工硬化的优越性。

高硅耐磨铸钢斗齿冲击韧性偏低，作业过程中容易发生断裂。日本开发的不含Ni含少量Cr、Mo的高硅耐磨铸钢经热处理后具有高强度、高韧性、高耐磨和抗回火软化性特点，但热处理工艺复杂，生产效率低。

高Cr、V合金耐磨铸铁的冲击韧性偏低（≤11.8J）。公开号为CN1621554A的中国发明专利公开了一种多元合金铸钢斗齿及其生产工艺，其抗拉强度达到1450～1650MPa、硬度HRC48～55；文献1（程巨强.高强度铸钢斗齿材料的研制与应用；工程机械；2007，38(7):57-59）研究了一种高强度铸钢斗齿材料，热处理后抗拉强度≥1650MPa、硬度HRC46～52、冲击韧性≥20J。这两种钢采用低C含量和加入弱碳化物形成元素Mn、非碳化物形成元素Si，仅在中低负荷冲击下具有良好的耐磨性，而重负荷冲击下的耐磨性能有待于提高。

公开号为CN102140612A的中国发明专利公开了一种多元合金铸钢斗齿及其生产工艺，其抗拉强度≥1700MPa、硬度HRC52～55、夏比冲击Akv≥15J。该钢加入了重量百分比为0.15～0.25%的稀土，成本相对较高。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法，在抗拉强度、硬度、冲击韧性和成本等综合方面具有优势。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种耐磨铸钢斗齿，以重量百分比计，该耐磨铸钢斗齿的材料由如下成分组成：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量为Fe；

所述的耐磨铸钢斗齿按照如下工序制备：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1660～1700℃时出炉；

2）在预热温度为450～500℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在10～15分钟；

3）当铸钢斗齿降温至1250～1280℃时保温1～2小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4）当铸钢斗齿降温至950～970℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，200～220℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。

所述的耐磨铸钢斗齿的材料的优选重量百分比为：C：0.9%，Ti：0.25%，Al：0.12%，Mo：2%，W：3%，P：0.02%，S：0.008%，余量为Fe。

一种耐磨铸钢斗齿的制备方法，包括以下制备工序：

1）以重量百分比计，将成分为：C：0.9～1.2%，Ti：0.2～0.25%，Al：0.08～0.12%，Mo：2～3%，W：3～5%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1660～1700℃时出炉；

2）在预热温度为450～500℃的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550℃的时间控制在10～15分钟；

3）当铸钢斗齿降温至1250～1280℃时保温1～2小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；

4）当铸钢斗齿降温至950～970℃时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，200～220℃回火，得到耐磨铸钢斗齿。

本发明通过加入高含量的C元素和强碳化物形成元素Ti、Mo与W，热处理时形成碳化物弥散析出，提高该钢的硬度和淬透性；通过加入Ti、Al元素，细化晶粒，提高该钢的强度和冲击韧性；通过保温铸造消除铸造缺陷，通过蜡模壳预热提高斗齿成型性能和外观质量。

本发明的有益效果是在不同负荷冲击下提高了耐磨性，斗齿制备方法简便，生产成本低，具有较高的性价比，其性能达到抗拉强度Rm≥1650MPa，硬度HRC54～56，夏比冲击Akv≥17J。