[发明专利]一种耐磨齿座及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿座，尤其涉及一种耐磨齿座及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

挖掘机斗齿是挖掘机上的重要易耗部件，类似于人的牙齿，是由齿座组成的组合斗齿，二者靠销轴连接。由于斗齿磨损失效部分是齿尖，只要更换具尖即可。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，其原因是齿座的机械性能差，尤其是焊接性和耐磨性差，冲击韧性和抗拉强度也较低。如中国专利申请(公开号为CN1876879A)中公开了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，但是仍有很大的提升空间，其使用寿命较短，很容易发生断裂，且材料成本较高，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，生产成本低的耐磨齿座。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种耐磨齿座，所述耐磨齿座的组成成分及质量百分比为：C：0.22～0.25％、Mn：0.90～1.30％、Si：1.30～1.70％、Cr：1.20～1.50％、Al：0.02～0.06％、Ni：0.15～0.20％、Mo：0.10～0.15％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

相对于现有技术，本发明的齿座通过添加Ni元素和Mo元素，以及优化C、Si、Cr等成分的配比使齿座的配方更加合理，使齿座中各元素产生协同作用，提高耐磨齿座的机械性能，尤其是齿座的耐磨性，从而达到延长寿命的目的。

在所述的耐磨齿座中，所述杂质中，S元素的质量百分比小于等于0.30％，P元素的质量百分比小于等于0.030％。

本发明的齿座中碳含量为0.22-0.25％。C元素作为合金钢的基本元素，在齿座中可与铁、铬形成稳定的(Cr，Fe)₇C₃型碳化物，也可与Fe、Mn形成碳化物，提高齿座的耐磨性和硬度，同时又可保证足够的塑性、韧性及其耐温性。当C含量低于0.22％时，碳化物变少，耐磨性不好。而当C含量超过0.25％时，齿座的机械强度尤其是齿座的塑性和冲击韧性显著变差，还会降低的耐大气腐蚀能力，在露天场所容易锈蚀。因此将本发明齿座中的碳元素的质量百分比控制在0.22-0.25％，可使碳与其他元素产生协同作用，且随着含碳量的增加，齿座的屈服点和抗拉强度升高，从而使本发明中的齿座具有较好的综合性能。

锰是齿座中主要的强化元素，在齿座中主要起脱氧除气、脱硫和提高淬透性等作用。一般钢中锰的含量为0.30％-0.50％，在碳素钢中加入0.70％以上的锰即为“锰钢”，与一般的钢相比，锰钢不但具有足够的韧性，还具有较高的强度和硬度，可提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。但是，锰含量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。本发明的齿座中锰含量为0.9-1.30％，大幅地提高了齿座的耐磨性、耐温性，其原因在于一、锰在齿座中可中和铁元素的有害作用，与铁生成(FeMn)₃C型碳化物，使铁元素仅发挥其正面作用，提高齿座的淬透性；二、锰在齿座中脱氧其含量须在0.6％以上，但若锰含量过高，会影响齿座的耐磨性；三、在保证奥氏体组织的前提下，锰含量的降低会导致奥氏体稳定性略有下降，但齿座的耐磨性在高冲力的作用下会显著提高，加工硬度也显著增强；四、在齿座中添加锰元素可细化材料组织，提高再结晶温度，从而增强齿座在使用过程中因摩擦产生高温时的耐热性。