[发明专利]一种疏浚挖泥船铰刀齿及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属耐磨材料技术领域，涉及一种疏浚挖泥船铰刀齿及其制备方法。

背景技术

疏浚挖泥船铰刀齿主要用于江、河、港口等进行疏浚施工的挖泥船上，主要承担淤泥砾石的开挖任务，它是疏浚工程施工中使用广泛且磨损最严重的零件，特别是在复杂磨料磨损工况条件下，每年的易磨损件消耗量相当惊人。铰刀齿因其在水下作业，工况条件相当复杂，这就要求铰刀齿材质必须具有较高的抗拉强度和屈服强度，较高的硬度和足够的韧性相配合。国内的大型挖泥船铰刀尺仍需要进口，生产成本较高。而国内目前使用的铰刀齿主要是高锰钢、奥-贝球铁(ADI)以及高铬铸铁。在已知的高锰钢现有技术中，例如200610134360.6的“超高性能耐磨高硅钢及其生产方法”，其化学成分按重量百分比为：C：1.00-1.50％，Mn：10.5-20.0％，Si：0.30-0.80％，Cr：1.30-2.80％，S≤0.040％，P≤0.070％，Ti：0.06-0.20％，V：0.10-0.40％，B：0.002-0.010％，Mg：0.06-0.30％，RE：0.08-0.40％，N：0.05-0.20％，余量为Fe。高锰钢的优点是使用于重负荷冲击磨损条件，而在疏浚挖泥船铰刀齿等水下中等或低冲击负荷条件下的磨损，高锰钢会因加工硬化不足而大大降低其冲击耐磨性能；且高锰钢的屈服强度低，初始硬度低，磨损较快，变形严重而造成拆卸维修困难，这些产品使用寿命低，耗材严重。而奥-贝球铁和高铬铸铁的韧性低，冲击韧性偏低，在开挖岩石等较硬材质的过程中容易脆断，不适应于有较大冲击的磨损领域，生产成本较高。

经过对现有技术的文献检索发现，杨慧鹏在大型铸锻件3(1992)P47-49上发表的“挖泥船铰刀铸钢件的整体铸造”一文中介绍了用组芯法生产挖泥船铰刀铸钢件的整体铸造工艺，但未提及铰刀齿的成分及整个制备工艺流程及内容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种综合性能优异的疏浚挖泥船铰刀齿及其制备方法，通过控制铰刀齿的化学成分、选定合理的浇注工艺及热处理工艺制备疏浚挖泥船铰刀齿，解决了现有的疏浚挖泥船铰刀齿耐磨性能及抗冲击性能欠佳的问题。该铰刀齿具有淬透性高，高强韧，耐磨损，成本低等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种疏浚挖泥船铰刀齿，含有下列重量百分比的化学成分：C：0.25-0.28％，Mn：0.70-1.10％，Si：1.30-1.60％，Cr：1.50-1.70％，Nb：0.07-0.12％，S≤0.040％，P≤0.070％，余量为Fe。

上述铰刀齿当Nb的含量为0.07-0.12％时，还可以含有稀土元素Ce或Y，其含量为0.03-0.05％。

本发明的疏浚挖泥船铰刀齿含有一定量的Nb和/或RE，稳定奥氏体组织，细化了钢的晶粒，提高淬透性，提高钢的强度和韧性。

一种上述疏浚挖泥船铰刀齿的制备方法，包括浇注铰刀齿工艺和热处理工艺两个步骤，具体步骤如下：

一、浇注铰刀齿工艺：先将生铁、废钢和各种铁合金加入感应熔炼炉或电弧熔炼炉熔炼合金铸钢，其合金铸钢的成分如以上所述；其采用砂模或树脂砂模铸造，钢水开浇温度为1550-1600℃，浇注完成后铸件缓冷到室温脱模。

二、热处理工艺：(1)铰刀齿浇注脱模后首先进行整体退火，控制加热温度在200℃以下为70-90℃/小时，300℃以上为150-180℃/小时，在970-1050℃保温2-3小时，炉冷至300℃取出空冷至室温；(2)然后去除浇冒口及表面氧化皮后置入辉光离子渗氮炉中进行低温渗氮处理，渗氮温度为480-560℃，保温6-8小时，NH₃流量0.4-0.6m³/h，真空度800-1000Pa，随炉冷却到室温；(3)再将渗氮处理后的铰刀齿以100-120℃/h加热至880-930℃保温1-3小时，然后由炉中取出冷待3-5秒后，放入恒温160-200℃的硝酸盐熔盐中进行淬火，保温1-2小时后取出水冷至室温，再以100-120℃/h加热至400-450℃进行铰刀齿整体回火处理，保温20-30分钟后油淬至室温。