一种低合金高耐磨挖掘机斗齿及其铸造工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种低合金高耐磨挖掘机斗齿及其铸造工艺，所述低合金高耐磨挖掘机斗齿中各元素成分的质量百分比为：碳0.23‑0.28％，硅0.65‑0.98％，锰1.1‑1.45％，铬0.22‑0.39％，锆0.4‑0.6％，钒0.01‑0.03％，镍0.2‑0.35％，铒0.011‑0.016％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质；本发明专利技术通过合理配置各元素成分及优化的铸造工艺，使最终制备得到的挖掘机斗齿耐磨性好，强度高，韧性佳。

Bucket tooth of low alloy and high wear-resistant excavator and its casting process

The invention provides a bucket tooth of a low alloy and high wear-resisting excavator and a casting process thereof. The mass percentage of each element in the bucket tooth of the low alloy and high wear-resisting excavator is as follows: carbon 0.23_0.28%, silicon 0.65_0.98%, manganese 1.1_1.45%, chromium 0.22_0.39%, zirconium 0.4_0.6%, vanadium 0.01_0.03%, nickel 0.2_0.35%, erbium 0.35%. 011_0.016%, phosphorus < 0.03%, sulfur < 0.03%, iron and unavoidable impurities; the invention makes the bucket teeth of the excavator have good wear resistance, high strength and good toughness by reasonably disposing various elements and optimizing casting process.

【技术实现步骤摘要】
一种低合金高耐磨挖掘机斗齿及其铸造工艺
本专利技术涉及挖掘机
，具体涉及一种低合金高耐磨挖掘机斗齿及其铸造工艺。
技术介绍
在建筑工地，挖掘机是经常要用到的一种机器，如果没有挖掘机，全靠人工施工进度将十分缓慢，挖掘机上面的斗齿是工作关键的部件。挖掘机斗齿是在采掘作业中大量消耗的易损件，工作条件恶劣，失效方式多数为磨损,少数发生断裂。斗齿直接与矿石、砂土、岩石等物料接触。在接触物料时，既承受冲击作用，又承受弯矩作用。服役过程中，斗齿尖部受到较大的冲击滑动磨粒磨损，尖部表面常出现各式犁沟、变形，造成表面磨损或脱落。由于挖掘机斗齿的性能直接影响到挖掘机的使用性能和工作成本。为此，任何提高挖掘机斗齿性能至关重要。随着挖掘机斗齿性能要求的提高，现有的挖掘机斗齿常常难以满足市场的需求。在我国大规模的工程建设中，挖掘机使用量不断增加，斗齿的需求越来越大。而市场对挖掘机斗齿的耐磨性要求也越来越高，传统的大型挖掘机斗齿材质多数为高锰钢。但对于那些冲击载荷不太大的工况并不能发挥高锰钢加工硬化的特点，以至高锰钢应用在斗齿生产中效果不太理想。挖掘机斗齿的使用中，同等成本生产出的低碳合金钢的耐磨性能是高锰钢的2-4倍，低碳低合金耐磨钢是抗高应力、高频率冲击载荷磨粒摩擦磨损工况下的理想耐磨材料之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低合金高耐磨挖掘机斗齿及其铸造工艺，通过合理配置各元素成分及优化的铸造工艺，使最终制备得到的挖掘机斗齿耐磨性好，强度高，韧性佳。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种低合金高耐磨挖掘机斗齿，其各元素成分的质量百分比为：碳0.23-0.28％，硅0.65-0.98％，锰1.1-1.45％，铬0.22-0.39％，锆0.4-0.6％，钒0.01-0.03％，镍0.2-0.35％，铒0.011-0.016％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。优选地，所述低合金高耐磨挖掘机斗齿中各元素成分的质量百分比为：碳0.26％，硅0.87％，锰1.31％，铬0.25％，锆0.58％，钒0.013％，镍0.32％，铒0.012％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。优选地，所述低合金高耐磨挖掘机斗齿中各元素成分的质量百分比为：碳0.24％，硅0.68％，锰1.16％，铬0.31％，锆0.43％，钒0.025％，镍0.26％，铒0.015％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。上述低合金高耐磨挖掘机斗齿的铸造工艺，包括以下步骤：(1)熔炼：将高碳铬铁、衬板回炉料、低碳废钢、硅铁、铬铁、锰铁、钒铁依次加入中频感应电炉中，融溶后再依次加入锆粉、镍锭、稀土铒，熔炼过程中保证钢液温度为1560-1590℃；之后检测钢液中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；脱硫后，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，将钢液温度降至1530-1550℃时，出炉；(2)浇注：钢液浇注温度为1480-1510℃，抽真空至0.45-0.5MPa，并采用钢丸激冷与振动浇注复合浇注工艺，铸件缓冷到室温脱模；(3)热处理：将浇注所得铸件升温至700-730℃，保温40-60min，再以2.2-3.3℃/min的速度升温至1020-1050℃，保温2.5-3.5h，再以3.5-5℃/min的速度降温至920-930℃，之后风冷至室温，风冷的气流温度为16-22℃；之后置于260-290℃的盐浴中，保温2-3h，再空冷至室温。优选地，所述步骤(3)中，以2.7-3℃/min的速度升温至1040℃。优选地，所述步骤(3)中，风冷的气流温度为18℃。本专利技术在浇注时，采用钢丸激冷与振动浇注复合浇注工艺，振动的作用是抑制柱状晶和枝晶生长，形成小的等轴晶，因此，可显著提高铸件的密度和力学性能，振动凝固在熔模铸造中应用效果显著；而钢丸激冷提高了铸件的冷却速度，可减少铸件的缩松缩孔缺陷，细化晶粒，提高铸件的综合性能。本专利技术的有益效果是：本专利技术在斗齿中加入适量的钒与碳形成的碳化钒弥散度高，且十分稳定，钒可细化晶粒、阻止形成网状碳化物，而加入的稀土铒可由有效净化钢液，使晶粒得到显著细化。铜的使用可以很好地提高斗齿的冲击韧度。铬与碳、铁生成适量的高硬度的共晶碳化物(Cr、Fe7)C3，可有效提高耐磨性，延长斗齿的使用寿命。加入适量的锆，可使斗齿的硬度和强度得到较大的提升，并可细化晶粒。在制造挖掘机斗齿的热处理过程中，在高温保温、降温之后，使用16-22℃的风进行冷却，之后再结合回火，可使挖掘机斗齿的强度、耐磨性得到较大提升。本专利技术通过合理配置各元素成分及优化的铸造工艺，使最终制备得到的挖掘机斗齿耐磨性好，强度高，韧性佳。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种低合金高耐磨挖掘机斗齿，其各元素成分的质量百分比为：碳0.26％，硅0.87％，锰1.31％，铬0.25％，锆0.58％，钒0.013％，镍0.32％，铒0.012％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。上述低合金高耐磨挖掘机斗齿的铸造工艺，包括以下步骤：(1)熔炼：将高碳铬铁、衬板回炉料、低碳废钢、硅铁、铬铁、锰铁、钒铁依次加入中频感应电炉中，融溶后再依次加入锆粉、镍锭、稀土铒，熔炼过程中保证钢液温度为1580℃；之后检测钢液中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；脱硫后，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，将钢液温度降至1540℃时，出炉；(2)浇注：钢液浇注温度为1500℃，抽真空至0.45MPa，并采用钢丸激冷与振动浇注复合浇注工艺，铸件缓冷到室温脱模；(3)热处理：将浇注所得铸件升温至710℃，保温55min，再以2.7℃/min的速度升温至1040℃，保温35h，再以4℃/min的速度降温至920℃，之后风冷至室温，风冷的气流温度20℃；之后置于270℃的盐浴中，保温2.5h，再空冷至室温。实施例2：一种低合金高耐磨挖掘机斗齿，其各元素成分的质量百分比为：碳0.25％，硅0.82％，锰1.4％，铬0.32％，锆0.4％，钒0.01％，镍0.35％，铒0.011％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。上述低合金高耐磨挖掘机斗齿的铸造工艺，包括以下步骤：(1)熔炼：将高碳铬铁、衬板回炉料、低碳废钢、硅铁、铬铁、锰铁、钒铁依次加入中频感应电炉中，融溶后再依次加入锆粉、镍锭、稀土铒，熔炼过程中保证钢液温度为1590℃；之后检测钢液中各元素的含量，并调整各元素含量至符合配方要求，随后进行脱硫处理；脱硫后，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，将钢液温度降至1540℃时，出炉；(2)浇注：钢液浇注温度为1500℃，抽真空至0.45MPa，并采用钢丸激冷与振动浇注复合浇注工艺，铸件缓冷到室温脱模；(3)热处理：将浇注所得铸件升温至720℃，保温50mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低合金高耐磨挖掘机斗齿，其特征在于，所述挖掘机斗齿中各元素成分的质量百分比为：碳0.23‑0.28％，硅0.65‑0.98％，锰1.1‑1.45％，铬0.22‑0.39％，锆0.4‑0.6％，钒0.01‑0.03％，镍0.2‑0.35％，铒0.011‑0.016％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种低合金高耐磨挖掘机斗齿，其特征在于，所述挖掘机斗齿中各元素成分的质量百分比为：碳0.23-0.28％，硅0.65-0.98％，锰1.1-1.45％，铬0.22-0.39％，锆0.4-0.6％，钒0.01-0.03％，镍0.2-0.35％，铒0.011-0.016％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的低合金高耐磨挖掘机斗齿，其特征在于，所述挖掘机斗齿中各元素成分的质量百分比为：碳0.26％，硅0.87％，锰1.31％，铬0.25％，锆0.58％，钒0.013％，镍0.32％，铒0.012％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的低合金高耐磨挖掘机斗齿，其特征在于，所述挖掘机斗齿中各元素成分的质量百分比为：碳0.24％，硅0.68％，锰1.16％，铬0.31％，锆0.43％，钒0.025％，镍0.26％，铒0.015％，磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。4.根据权利要求1-3任一项所述的低合金高耐磨挖掘机斗齿的铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)熔炼：将高碳铬铁、衬板回炉料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向阳，张晓红，张玉珍，谢皓宇，程映新，
申请(专利权)人：安徽省宁国市亚晨碾磨铸件有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34