專利名稱：松土器齒合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備松土器齒的松土器齒合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
松土器齒(也可稱松土器斗齒)是挖掘機斗齒的一種類型，其使用環(huán)境要求具備耐磨性好、強度高、韌性好，在工作過程中不斷裂的性能。松土器齒的失效方式為磨損和斷裂，磨損是正常失效，斷裂是非正常失效，斷裂是由于強度不足或沖擊韌性太低引起。松土器一旦斷裂就不能使用，需立即更換。現(xiàn)有市場上的松土器齒通過調(diào)查和客戶反饋，由于工況條件惡劣，在工作過程中很容易發(fā)生斷裂而失效的松土器齒不在少數(shù)。而且，現(xiàn)有的松土器齒國外多采用鍛造工藝，同樣的松土器齒，其生產(chǎn)成本要高于鑄造工藝成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種強度高、耐磨性好，塑性和沖擊韌性好，能夠減少斷裂，從而提高使用壽命的松土器齒合金材料。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種松土器齒合金材料(本發(fā)明簡稱為M-041)，該材料由以下重量百分比的各組分組成C 0.20% 0.30%，SiO. 80% 1. 50%, Mn 0. 80% 1. 50%，Cr 1. 20 % 2. 00 %，Mo 0. 20 % 0. 80 %，NiO. 20 % 0. 80%，余量為鐵。作為優(yōu)選，本發(fā)明的松土器齒合金材料，該材料由以下重量百分比的各組分組成C 0. 20% 0. 26%, Si 1. 00% 1. 50%, Mn 0. 80% 1. 20%, Cr 1. 30% 1. 80%, MoO. 30% 0. 50%, Ni 0. 30% 0. 60%，余量為鐵。作為最優(yōu)選，本發(fā)明的松土器齒合金材料，該材料由以下重量百分比的各組分組成C 0. 23%, Si 1. 25%, Mn 0. 95%, Cr 1. 60%, Mo 0. 35%, Ni 0.50%，余量為鐵。碳高的含碳量可以提高鋼的強度、硬度和耐磨性，但當鋼中含碳量大于0.30% 時，淬火后不可避免地要出現(xiàn)較多的孿晶亞結(jié)構(gòu)，這使鋼的塑性和沖擊韌性下降，并且有可能增加淬火裂紋傾向；鋼中含碳量小于0. 30%時，可以得到幾乎全部板條狀的低碳馬氏體，不僅具有高的塑性和沖擊韌性，而且還具有低的疲勞缺口敏感度。特別對于在嚴寒地帶工作的，并且在低溫下要求高強度和高韌性的斗齒，采用低碳馬氏體強化是很合適的。因為以往材料生產(chǎn)的松土器齒斷裂的比例較大，分析認為是沖擊韌性較低所造成，從提高鋼的沖擊韌性出發(fā)，選擇較低的含碳量，控制0. 20 0. 30%范圍。合金元素要提高松土器齒的強度，必須在低碳馬氏體的基礎(chǔ)上加入合金元素進行強化，這里首先考慮Si，Mn, Cr, Mo等4種元素。為了提高鋼的沖擊韌性，還必須加入Ni元素。
硅與錳在淬火低溫回火狀態(tài)下，硅和錳對鋼的強化作用比較明顯；硅和錳含量 0. 8 1. 5%時可增加鋼的塑性；硅和錳配合的復(fù)合作用對提高鋼沖擊韌性有著很好的效果；硅和鎳一樣能有效地阻止的形核和長大，從而推遲回火脆性的發(fā)生，這就可以把鋼的回火溫度相應(yīng)提高，這樣，在保證高強度的同時可以進一步提高鋼的塑性和韌性。錳可顯著提高鋼的淬透性，但過量的錳易發(fā)生過熱，增大奧氏體晶粒長大傾向，應(yīng)適當控制。鉻、鎳、鉬鉻和鉬可提高鋼的淬透性，細化晶粒；鉻可使鋼的沖擊韌性保持在較高水平，特別是鉻、鎳、鉬多元合金共同配合下的作用更大；加入0.2 0.8%的鉬對提高鋼的沖擊韌性有明顯的效果；鎳可改善鋼的低溫性能，是提高鋼的沖擊韌性效果最好的合金元素；鎳還可使淬火低溫回火鋼的塑性隨其含量的增加而不斷增加。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是，還公開一種上述松土器齒材料的制備方法， 具體制備步驟為(1)按照鑄鋼正常的熔煉工藝，首先按照配方比例將各組分熔化，然后將溫度升至 1600 1640°C，并加入鋁脫氧撈渣后出爐，鋼水澆注溫度1520 1560°C，澆注完成后鑄件經(jīng)脫模、打磨清理后進行熱處理；(2)熱處理正火將步驟(1)所得鑄件加熱至900 1000°C，保溫1. 5 2. 5小
時使得鑄件熱透，然后出爐在空氣中冷卻至室溫；淬火將正火后的鑄件進行淬火，淬火溫度為880 1000°C，保溫1. 5 2. 5小時使鑄件熱透，然后鑄件出爐后放置于水中快速冷卻至室溫；回火將淬火后的鑄件進行回火，回火處理的主要目的是消除應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高綜合力學(xué)性能和耐磨性，回火加熱溫度為220 300°C，保溫時間3 5小時后冷卻至室本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果1.本發(fā)明選用較低的含碳量，采用多種合金元素并合理搭配，使得制備的松土器齒具有強度高、耐磨性好，塑性和沖擊韌性好，能夠減少斷裂，從而提高使用壽命的優(yōu)點；2.本發(fā)明的松土器齒通過熱處理得到高強韌性的板條狀馬氏體組織，不僅具有高的塑性和沖擊韌性，而且還具有低的疲勞缺口敏感度。特別對于在嚴寒地帶工作的，并且在低溫下要求高強度和高韌性的斗齒，采用低碳馬氏體強化是很合適的。3.本發(fā)明采用的鑄造工藝制備材料，相對于鍛造工藝成本相對較低，而且化學(xué)成分調(diào)整很方便，而現(xiàn)有技術(shù)的鍛造工藝生產(chǎn)同樣一個松土器齒，如美國卡特公司用鍛造工藝生產(chǎn)松土器齒，同樣一個松土器齒，卡特公司的銷售價格是本發(fā)明合金材料(鑄造工藝) 的10倍。


圖1為三種不同材料制備的松土器齒產(chǎn)品在使用一個小時候后不同的長度側(cè)面視圖。圖2為三種不同材料制備的松土器齒產(chǎn)品在在使用一個小時候后不同的長度正面視圖。
圖中，左側(cè)為市場上的VR-47M-2M-03制備的松土器齒，中間的為市售475T材料制備的松土器齒，最右側(cè)為本發(fā)明材料(編號為VR-47M-2M-041)制備的的松土器齒。
具體實施例方式下面通過實施例進一步詳細描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實施例。實施例1松土器齒合金材料的組成為C0. 23%, Si 1. 25%, Mn 0.95%, Cr 1.60%, MoO. 35%, Ni 0.50%，余量為鐵。。(1)按照鑄鋼正常的熔煉工藝，首先用廢鋼、硅鐵、鉻鐵、錳鐵配料，鋼水熔化、爐前調(diào)整成分合格后，將溫度升至1600 1640°C，并加入鋁脫氧撈渣后出爐，鋼水澆注溫度 1520 1560°C，鑄件經(jīng)打磨清理后進行熱處理。(2)鑄鋼的熱處理正火將步驟(1)所得鑄件加熱至900 1000°C，保溫2小時使得鑄件熱透，然后
出爐在空氣中冷卻至室溫；淬火鑄鋼的淬火溫度為880 1000°C，保溫2小時使鑄件熱透，然后出爐放置于水中快速冷卻至室溫；回火回火處理的主要目的是消除應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高綜合力學(xué)性能和耐磨性， 回火加熱溫度為220 300°C，保溫時間3 5小時，然后空氣中冷卻至室溫。實施例2松土器齒合金材料的組成為C0. 21%, Si 0.9%, MnO. 85 %, Cr 1. 25%, Mo 0. 25%, Ni 0.25%，余量為鐵，制備步驟同實施例1。實施例3松土器齒合金材料的組成為C0. 28%, Si 1.4%, Mn 1.2%，Cr 1.8%, Mo 0. 75%, Ni 0.7%，余量為鐵，制備步驟同實施例1。鑄鋼的組織與性能本發(fā)明實施例經(jīng)過正火、淬火、低溫回火后的松土器齒合金材料樣品，其組織為 98%以上的板條狀低碳馬氏體，力學(xué)性能如下表1所示表1本發(fā)明實施例經(jīng)過淬火低溫回火后的松土器齒合金材料樣品
權(quán)利要求
1.一種松土器齒合金材料，其特征在于該材料由以下重量百分比的各組分組成 C 0. 20% 0. 30%，Si 0. 80% 1. 50%，Mn 0. 80 % 1. 50 %，Cr 1.20% 2. 00%， MoO. 20% 0. 80%, Ni 0. 20% 0. 80%，余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松土器齒合金材料，其特征在于該材料由以下重量百分比的各組分組成C 0. 20% 0. 26%，Si 1. 00% 1. 50%，Mn 0. 80% 1. 20%，Crl. 30% 1. 80%, Mo 0. 30% 0. 50%，Ni 0. 30% 0. 60%，余量為鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松土器齒合金材料，其特征在于該材料由以下重量百分比的各組分組成c 0. 23%, Si 1. 25%, Mn 0. 95%, Cr 1. 60%, Mo 0. 35%, Ni 0. 50%，余量為鐵。
4.一種權(quán)利要求1所述的松土器齒合金材料的制備方法，其特征在于制備步驟包括(1)按照鑄鋼正常的熔煉工藝，首先按照配方比例將各組分熔化，然后將溫度升至 1600 1640°C，并加入鋁脫氧撈渣后出爐，鋼水澆注溫度1520 1560°C，澆注完成后鑄件經(jīng)脫模、打磨清理后進行熱處理；(2)熱處理正火將步驟(1)所得鑄件加熱至900 1000°C，保溫1. 5 2. 5小時使得鑄件熱透， 然后出爐在空氣中冷卻至室溫；淬火將正火后的鑄件進行淬火，淬火溫度為880 1000°C，保溫1. 5 2. 5小時使鑄件熱透，然后鑄件出爐后放置于水中快速冷卻至室溫；回火將淬火后的鑄件進行回火，回火加熱溫度為220 300°C，保溫時間3 5小時后冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開一種松土器齒合金材料，其特征在于該材料由以下重量百分比的各組分組成C 0.20％～0.30％，Si 0.80％～1.50％，Mn 0.80％～1.50％，Cr 1.20％～2.00％，Mo 0.20％～0.80％，Ni 0.20％～0.80％，余量為鐵。本發(fā)明還提供了上述松土器齒合金材料的制備方法。該合金材料具有強度高、耐磨性好，塑性和沖擊韌性好，能夠減少斷裂，從而提高使用壽命的的優(yōu)點。
文檔編號C22C38/44GK102277535SQ201110233318
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者蔡長景 申請人:寧波萬冠熔模鑄造有限公司