斗齿座用钢及斗齿座制造方法技术

本发明专利技术涉及斗齿座，为解决现有斗齿座强度和硬度分布不均匀容易导致结构薄弱处断裂的问题；提供一种斗齿座的制造方法，其铸造成型步骤是使用斗齿座用钢在1550℃～1580℃浇注成型，斗齿座用的钢重量百分比化学成份为：C：0.15％～0.2％，Si：0.5％～0.9％，Mn：1.8％～2.2％，Cr：0.4％～0.8％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余为Fe和杂质；浇注后用耐火沙预埋冷却；热处理步骤是将冷却后的斗齿座在淬火炉中升温至1050℃，保温3～4h后20℃～30℃水淬，随后在回火炉中加热至240℃，保温2～2.5h后空冷。本发明专利技术材料成本低，强度和硬度分布均匀，不易断裂。

【技术实现步骤摘要】
斗齿座用钢及斗齿座制造方法
本专利技术涉及一种工程机械用斗齿的斗齿座，更具体地说，涉及一种斗齿座用钢及斗齿座制造方法。
技术介绍
斗齿作为挖掘机铲斗的关键部件，主要用于矿石、岩石、土砂类物料的剥离和挖掘。斗齿由斗齿座2和斗齿套3两部分构成，斗齿座固定在铲斗的主切削板，斗齿套便于磨损更换通过机械方式连接在斗齿座上。由于斗齿是铲斗的最前端部件，挖掘时最先与物料接触，切入的速度快，冲击力、摩擦力和挤压力较大，造成斗齿受力恶劣，容易发生断裂和磨损过快，进而影响矿山开采进度。为了解决以上两个问题，斗齿的性能必须有高强韧、高硬度和里外硬度一致性的要求。斗齿座结构主要由三部分构成，头部、上支腿5、下支腿6。头部与斗齿套内腔配合，成为斗齿套的安装座，上支腿5与铲斗主切削板内侧接触，下支腿6与铲斗主切削板外侧接触。上支腿5和下支腿6的前端均与头部的后端连接。现有技术的斗齿座材料成本有高有低，但是达到的硬度和强度普遍偏低，因此仅适合在中低冲击和磨损工况下(如散沙、土壤、碎石)使用，在重负荷下(如坚硬岩石、煤矿)它的性能可能需要提高。现有斗齿座不同位置的性能一致性。斗齿座头部用于与斗齿套相套接，受力最大，但是由于其厚度是斗齿座中最厚的位置。按照铸钢成型特点，冷却后斗齿座头部组织不均匀，表层冷却快，为致密细晶，中心冷却慢，为粗大的柱状晶。现有斗齿座用钢中C含量较高，加剧了中心晶粒的粗大程度(7-8级)。同时，由于尺寸效应，头部尺寸厚淬不透，硬度偏低，而后端上下支腿尺寸小，淬透性好，硬度较高，硬度、强度的差值导致在两者连接部位的结构薄弱处断裂。另外由于斗齿座头部的硬度分布也不均匀，从表层到中心依次减小，导致斗齿座头部与斗齿套内腔接触部分的磨损量与时间呈指数关系加大，引起其间隙越来越多，最终大大缩短了斗齿座的使用寿命，增加了维护成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有斗齿座强度和硬度分布不均匀容易导致结构薄弱处断裂的问题，而提供一种齿座用钢及斗齿座制造方法。本专利技术为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种斗齿座用钢，其特征在于其化学成份范围按重量百分比计为：C：0.15％～0.2％，Si：0.5％～0.9％，Mn：1.8％～2.2％，Cr：0.4％～0.8％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种斗齿座的制造方法，包括铸造成型步骤和热处理步骤，其特征在于所述铸造成型步骤是使用熔融的斗齿座用钢在1550℃～1580℃浇注于斗齿座搪壳成型，所述斗齿座用钢的化学成份范围按重量百分比计为：C：0.15％～0.2％，Si：0.5％～0.9％，Mn：1.8％～2.2％，Cr：0.4％～0.8％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质；浇注完毕后用耐火沙预埋冷却；进一步地，在浇注完毕后在冒口加入砻糠后再耐火沙预埋冷却。所述的热处理步骤是将浇注成型并冷却后的斗齿座放入到淬火炉并升温至1050℃，保温3～4小时,然后20℃～30℃水淬，随后放入回火炉加热至240℃，保温2～2.5小时后空冷。进一步地，上述斗齿座的制造方法中，经热处理后的斗齿座抗拉强度≧980Mpa,冲击韧性Akv≧25J,硬度分布范围39HRC～42HRC，表面和心部的硬度差值≦3HRC。进一步地，上述斗齿座的制造方法中，斗齿座头部中心区域的金相组织和晶粒度和斗齿座上其他区域一致。进一步地，上述斗齿座的制造方法中，斗齿座头部中心区域的金相组织具有95％的5-6级板条马氏体。在本专利技术中，微量C的固溶强化、Mn\Si\Cr的组织强化及超高温淬火、低温回火获得高强韧、高硬度和硬度均匀性的要求。首先，0.15％～0.2％的C溶解于铁素体、奥氏体中，满足材料的固溶强化和斗齿座的淬硬性要求，提高斗齿座的强度和硬度，同时通过一定含量的Mn、Si、Cr良好的淬透性，实现斗齿座头部与其他位置的淬透及淬透的一致性，最后通过超高温淬火，在不降低强度的条件下大大提高冲击韧性。C在合金钢中的主要作用是提高强度，促使晶粒长大。由于晶粒大小与强度、塑性成正比，尤其是晶粒大小是疲劳强度的负2次方的比例关系，减小晶粒尺寸相当于增加斗齿的抗疲劳强度；低C合金经热处理后生成大量的板条马氏体，板条马氏体的亚结构为高密度位错，并且板条之间周围包裹薄膜状的残余奥氏体，决定了材料具有良好的塑形和韧性，可以抵抗裂纹的扩展能力；另外控制硬度在要求的范围内，不因C量高，硬度过高，塑性下降。Mn\Si\Cr在合金钢中的作用除了淬透外，还可以通过形成碳化物组织，弥散在晶粒表面，强化组织性能。超高温淬火，使钢充分奥氏体，促使成分的均匀化，减小高碳微区，由于过冷度大，利于生成细小的马氏体；同时，超高温淬火，生成大量的周围包裹薄膜状残余奥氏体的板条马氏体。240℃的低温回火，避免了回火脆性，同时也是促使板条马氏体生成的合理温度。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.斗齿座用钢中贵金属含量较少，其成本较低，利用较低的材料成本、简单的工艺过程，解决现有斗齿座性能低和不一致的问题。2.性能的改善解决了斗齿座断裂和磨损的问题，延长斗齿座的寿命，进而减少了企业或客户的维修保养成本。附图说明图1是本专利技术斗齿座的结构示意图。图中零部件名称及序号：头部表面1、头部芯部、头部4、上支腿5、下支腿6。具体实施方式下面结合附图说明具体实施方案。本专利技术中的斗齿座的制造方法，包括铸造成型步骤和热处理步骤，其中铸造成型步骤是使用熔融的斗齿座用钢在1550℃～1580℃浇注于斗齿座搪壳成型，斗齿座用钢的化学成份范围按重量百分比计为：C：0.15％～0.2％，Si：0.5％～0.9％，Mn：1.8％～2.2％，Cr：0.4％～0.8％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。斗齿座用钢可以使用含有C、Mn、Si、Cr等金属的冲压余料或浇口料按比例加入熔炼炉，不断加入配料满足钢水成分达到材料方案要求。在温度1550℃-1580℃经除渣后进行浇注。浇注完毕后用耐火沙预埋冷却。热处理步骤是将浇注成型并冷却后的斗齿座放入到淬火炉并升温至1050℃，保温3～4小时,然后20℃～30℃水淬，随后放入回火炉加热至240℃，保温2～2.5小时后空冷。经过上述处理后的斗齿座抗拉强度≧980Mpa,冲击韧性Akv≧25J,硬度分布范围39HRC～42HRC，头部表面1和头部芯部2的硬度差值≦3HRC。并且斗齿座头部中心区域的金相组织和晶粒度和斗齿座上其他区域一致。斗齿座头部中心区域的金相组织有95％的5-6级板条马氏体。通过本专利技术方法生产的斗齿座可实现斗齿座头部与其他位置的淬透及淬透的一致性，并通过超高温淬火在不降低强度的条件下大大提高冲击韧性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斗齿座用钢，其特征在于其化学成份范围按重量百分比计为：C：0.15％～0.2％，Si：0.5％～0.9％，Mn：1.8％～2.2％，Cr：0.4％～0.8％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种斗齿座用钢，其特征在于其化学成份范围按重量百分比计为：C：0.15％～0.2％，Si：0.5％～0.9％，Mn：1.8％～2.2％，Cr：0.4％～0.8％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。


2.一种斗齿座的制造方法，包括铸造成型步骤和热处理步骤，其特征在于所述铸造成型步骤是使用熔融的斗齿座用钢在1550℃～1580℃浇注于斗齿座搪壳成型，所述斗齿座用钢的化学成份范围按重量百分比计为：C：0.15％～0.2％，Si：0.5％～0.9％，Mn：1.8％～2.2％，Cr：0.4％～0.8％，P：≤0.03％，S：≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质；浇注完毕后用耐火沙预埋冷却；
所述的热处理步骤是将浇注成型并冷却后的斗齿座放入到淬火炉并升温至105...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕊，卢书湘，刘剑，张绍棋，武国顺，
申请(专利权)人：柳州柳工挖掘机有限公司，柳工常州机械有限公司，广西柳工机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45