[发明专利]一种高强高韧耐磨挖掘机斗齿用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于合金结构钢技术领域，特别涉及一种高强高韧耐磨挖掘机斗齿锻造用低碳硅锰钼钒高性能合金结构钢及其制造方法。

背景技术

斗齿是挖掘机上的重要耗损部件，其结构形式有两种：整体式和组合式。组合式斗齿是目前市场使用最为广泛的结构形式，斗齿与齿座靠销轴连接。其主要失效形式为磨损和断裂。斗齿工作面与被挖掘物直接接触，当其耐磨性不足时就会导致过度磨损而提前报废。锐利棱角的挖掘物在齿面上滑动，犹如刀具一样对齿面产生切削作用而造成斗齿的切削磨损；较软的挖掘物与斗齿反复推挤碾压过程中，齿面反复经历塑性变形，从而因疲劳而引起剥落；挖掘物与斗齿反复作用造成斗齿强烈的塑性变形引起很高的加工硬化，使其脆性增大，在挖掘物的强烈撞击下，会发生碎裂而形成磨损。斗齿在承受物料的冲击和弯曲应力作用下，还会在斗齿的中上部发生早期断裂现象。这就要求斗齿有足够的刚度和耐磨性，同时必须具备良好的塑性、韧性。随着科学技术的发展，挖掘机斗齿的生产从材料到制造工艺都取得了重大突破。斗齿制造传统上采用精密铸造、锻造等工艺，铸造斗齿由于容易产生增碳、粘砂、皱皮、夹渣等缺陷，斗齿的疲劳寿命偏低，越来越无法满足挖掘机斗齿高疲劳寿命和高经济效益的要求，采用锻造工艺加工斗齿具有成本低、材料质量有保障、疲劳寿命高等优势，引起工程机械行业的高度关注，为进一步提高斗齿的疲劳寿命，选择高质量的锻造用钢材成为斗齿锻造行业最迫切需要解决的问题。

CN102140612A公开了一种多元合金铸钢斗齿,其包含的化学成分及相应的重量百分比分别为:C:0.30～1.00;Cr:1.50～3.00;Mn:0.60～1.00;Si:1.00～2.00;Mo:0.20～1.00;Ni:0.5～1.50;Ti:0.005～0.1;Re:0.15～0.25;P/S:≤0.030;余量为Fe;本发明的多元合金铸钢是一种不同于现有斗齿的新钢种,在砂石工况下提高了材料的耐磨性,延长了使用寿命,其性能达到:抗拉强度Rm≥1700Mpa,硬度HRC52～55,夏比冲击Akv≥15J,具有优异的强韧性和高的硬度。

CN103205638A本发明公开了一种耐磨铸钢斗齿及其制备方法，耐磨铸钢斗齿材料成分按重量百分比为：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。本发明通过选择合理铸造、热处理工艺而制备成一种挖掘机斗齿，其性能达到抗拉强度Rm≥1650MPa，夏比冲击Akv≥17J。

以上专利文件的产品主要面向精密铸造斗齿领域，在成分设计、工艺制造等各方面具有独有特点，材料的耐磨性、强度、硬度等技术指标得到一定程度提高，但其抗冲击能力普遍较低。为提高斗齿的疲劳寿命，满足锻造斗齿用材料技术要求，需要一种成分合理的钢材，使得制成的挖掘机斗齿具有更高的冲击韧性，同时，还需要具有高的硬度、耐磨性。现有技术报道的斗齿合金钢上无法满足环境恶劣的挖掘机斗齿的需要。

发明内容

针对锻造挖掘机斗齿现有技术的不足，本发明提供一种高强高韧耐磨挖掘机斗齿用钢及其制造方法，满足锻造斗齿高疲劳寿命的使用要求。

挖掘机斗齿是挖掘机主要工作部件，采用锻造加工方式加工，对钢材的机械性能、内部质量和表面质量都有严格的要求，针对挖掘机斗齿对钢材高质量、高性能要求，本发明主要解决的技术问题是钢的成分设计、生产工艺参数的优化，使产品钢具有高强度、高耐磨性、高塑性、高韧性、高纯净度的特定。

本发明的技术方案如下：

一种挖掘机斗齿用低碳硅锰钼钒合金钢，钢的组成按重量百分数为：

其它为Fe和不可避免的杂质。

根据本发明优选的，所述挖掘机斗齿用低碳硅锰钼钒合金钢的组成按重量百分数为：

其它为Fe和不可避免的杂质。

进一步优选的，所述挖掘机斗齿用低碳硅锰钼钒合金钢的组成按重量百分数为：

其它为Fe和不可避免的杂质。

根据本发明最优选的，所述挖掘机斗齿用低碳硅锰钼钒合金钢的组成按重量百分数为：

C：0.25%，Si：1.06%，Mn：2.40%，Mo：0.36%，V：0.11%，P：0.015%，S：0.007%，Cr：0.15%，Cu:0.14%，Ni:0.13%，Al:0.026%，[O]:11×10^-4%，其它为Fe和不可避免的杂质。