本發明涉及工程挖掘機配件技術領域,具體是涉及一種工程挖掘機的鏟齒制備方法。
背景技術:
鏟齒是挖掘機關鍵配件,國內年需求量15萬噸左右,鏟齒由齒尖和齒根兩部分構成。挖掘機工作時,齒尖部分承受沖擊磨料磨損,需具備較高的硬度和耐磨性;齒根部分通過軸銷與挖掘機齒座連接,承受較大的彎矩載荷,需較高的強度和韌性。因此鏟齒的齒尖要具有高耐磨性而齒根有高的強韌性,實現耐磨性和強韌性的配合。用于制備鏟齒所用的材質多為高錳鋼和低碳合金鋼。高錳鋼強韌性高,但硬度低,耐磨性差,而合金鋼制備鏟齒熱處理工藝常采用整體淬火,齒尖和齒根部分硬度、強度、韌性相同,保證了齒尖的耐磨性,而不能保證齒根高的韌性要求,而容易出現鏟齒早期斷裂失效,也因為如此,鏟齒碳含量一般小于0.35%,鏟齒硬度不高。公開號為CN102400051A的中國發明專利公開了一種鏟齒及其制備方法,該鏟齒的成分為C:0.29~0.33﹪、Mn:0.9~1.4﹪、Si:0.8~1.2﹪、Cr:1.4~1.7﹪、B:0.001~0.005﹪、Al:0.02~0.06﹪、余量為Fe。900℃淬火,保溫2~4h,220~250℃回火,保溫2~4h,硬度>HB447。公開號CN101397632A的中國發明專利公開了一種多元素低合金水淬耐磨鋼,其成分為C:0.28~0.34﹪、Si:0.8~1.2﹪、Mn:1.2~1.7﹪、S≤0.035﹪、P≤0.035﹪、Cr:1.0~1.5﹪、Mo:0.25~0.35﹪、Ti:0.05~0.08﹪、V:0.1~0.12﹪,余量為Fe。熱處理1000~1050℃淬火,保溫3h,水淬;150~200℃回火,保溫3h,硬度>HB500,沖擊韌性αk為20J/cm2。上述兩個專利都是采用整體淬火方法,齒尖和齒根同硬度、強度,保證了齒尖有高的耐磨性,但齒根硬度(>HB447、>HB500),在鏟齒使用過程中,由于硬度太高,齒根部位易斷裂失效。
技術實現要素:
本發明的目的在于針對上述存在問題和不足,提供一種齒尖具有高的耐磨性而齒根具有高的強韌性配合,從而有效地延長了鏟齒的使用壽命的鏟齒制備方法。本發明的技術方案是這樣實現的:本發明所述的鏟齒制備方法,其特點是包括如下步驟:1)選材;2)將選好的原材料放入中頻爐內進行熔煉,并采用沉淀脫氧和擴散沉氧對熔體脫氣除渣精煉,鋼水出爐溫度1600~1650℃;3)將鋼水澆注到熔模殼型中鑄型制成鏟齒,殼型溫度<100℃,澆注溫度1460~1530℃;4)待鏟齒冷卻后,切除冒口、澆口,并清理打磨;5)將鏟齒整體正火、回火后,出爐空冷,其中正火溫度為860~960℃,回火溫度為600~650℃;6)采用感應發生器對鏟齒齒尖感應淬火,淬火溫度為850~920℃,保溫10~15s后,進行水冷;7)將鏟齒回火,回火溫度為200~250℃,保溫4~6h后,出爐空冷,即完成鏟齒的制備,該鏟齒齒根的硬度為HB200~280,沖擊韌性為αku≥35J/cm2,鏟齒齒尖的硬度≥HRC50。其中,上述原材料采用低合金鋼,所述低合金鋼中的C含量為0.35~0.48﹪,Cr、Mo、Ni、Mn、Si合金元素的總量小于4﹪,其中Mn含量不小于0.4﹪,Si含量不小于0.4﹪,余量為Fe,以上百分比均為重量百分比。上述步驟5)和步驟7)中,鏟齒的正火、回火,當溫度小于650℃時,升溫速度小于80℃/h,且650℃保溫至少1小時;當溫度大于650℃時,升溫速度小于100℃/h,且正火、回火保溫時間按每20mm鑄件厚度保溫1小時。上述步驟6)中,感應發生器的頻率大于2500HZ。上述步驟6)中,感應淬火的鏟齒齒尖單邊淬透層深度不小于鏟齒厚度的1/4。上述步驟6)中,水冷用到的冷卻水溫度不高于38℃。本發明與現有技術相比,具有如下優點:1、本發明采用的原材料為目前常用的生產鏟齒材料—低合金鋼,取材方便;2、本發明采用整體正火+高溫回火熱處理工藝,鏟齒整體成分、組織均勻,晶粒細小,保證鏟齒具有高的強韌性配合,同時為后續感應淬火提供了良好的組織;3、本發明采用齒尖感應淬火,保證了齒尖具有高的硬度和耐磨性,同時感應淬火齒尖升溫速度快,晶粒比現行的箱式電阻爐加熱獲得的晶粒更細小,不但耐磨性好,強韌性也高;4、采用本發明的制備方法,鏟齒碳含量可以高達0.35~0.48﹪,鏟齒齒尖高頻感應淬火后,硬度高,耐磨性更好。下面結合附圖對本發明作進一步的說明。附圖說明圖1為本發明的鏟齒齒尖感應淬火示意圖。具體實施方式實施例1:鏟齒最厚處120mm,原材料中各成分的重量百分比為C:0.39﹪、Cr:1﹪、Mn:0.6﹪、Si:0.6﹪、Mo:0.2﹪、Ni:0.2﹪。按合金鋼成分要求,將廢鋼、低碳鉻鐵、鉬鐵、硅鐵等原材料裝入中頻感應爐中,升溫熔煉,熔煉溫度1580℃,鑄型采用熔模殼型,焙燒后出爐冷卻到100℃以下澆注鋼水,澆注溫度1520℃;鏟齒冷卻后,切除冒口、澆口,清理打磨;熱處理采用正火920℃,保溫6h;回火溫度610℃,保溫6h,出爐空冷;齒尖采用感應淬火,如圖1所示,感應發生器1的感應線圈2環繞在鏟齒的齒尖3上,感應頻率3000HZ,溫度910℃,保溫14s,水淬,淬透層厚度35mm;230℃低溫回火,保溫6h,出爐空冷。下表為本發明工藝和目前常用的低碳合金鋼整體熱處理工藝性能對比:從上表可以看出,傳統常用的整體淬火+回火工藝組織為回火馬氏體,齒根和齒尖硬度幾乎一致,由于該制備方法齒根硬度高,沖擊韌性低,鏟齒斷裂傾向大,斷裂率達到10﹪。而采用本發明工藝,齒根4采用了正火+回火工藝,韌性高,鏟齒斷裂傾向低至0.1﹪,而且通過正火+高溫回火,為齒尖感應淬火提供了均勻組織和成分,齒尖3通過感應加熱、水淬、低溫回火,由于感應加熱升溫速度快,晶粒細化,齒尖硬度較傳統箱式電阻爐熱處理的高,其耐磨性提高了20﹪。實施例2:鏟齒最厚處100mm,原材料中各成分的重量百分比為C:0.40﹪、Cr:1﹪、Mn:0.6﹪、Si:0.6﹪、Mo:0.15﹪、Ni:0.15﹪。按合金鋼成分要求,將廢鋼、低碳鉻鐵、鉬鐵、硅鐵等原材料裝入中頻感應爐中,升溫熔煉,熔煉溫度1560℃,鑄型采用熔模殼型,焙燒后出爐冷卻到100℃以下澆注鋼水,澆注溫度1500℃;鏟齒冷卻后,切除冒口、澆口,清理打磨;熱處理采用正火890℃,保溫5h;回火溫度625℃,保溫5h,出爐空冷;齒尖采用感應淬火,如圖1所示,感應發生器1的感應線圈2環繞在鏟齒的齒尖3上,感應頻率3500HZ,溫度870℃,保溫13s,水淬,淬透層厚度27mm;225℃低溫回火,保溫5h,出爐空冷。下表為本發明工藝和目前常用的低碳合金鋼整體熱處理工藝性能對比:從上表可以看出,傳統常用的整體淬火+回火工藝組織為回火馬氏體,齒根和齒尖硬度幾乎一致,由于該制備方法齒根硬度高,沖擊韌性低,鏟齒斷裂傾向大,斷裂率達到10﹪。而采用本發明工藝,齒根4采用了正火+回火工藝,韌性高,鏟齒斷裂傾向低至0.11﹪,而且通過正火+高溫回火,為齒尖感應淬火提供了均勻組織和成分,齒尖3通過感應加熱、水淬、低溫回火,由于感應加熱升溫速度快,晶粒細化,齒尖硬度較傳統箱式電阻爐熱處理的高,其耐磨性提高了30﹪。實施例3:鏟齒最厚處80mm,原材料中各成分的重量百分比為C:0.45﹪、Cr:1﹪、Mn:0.6﹪、Si:0.6﹪、Mo:0.1﹪、Ni:0.1﹪。按合金鋼成分要求,將廢鋼、低碳鉻鐵、鉬鐵、硅鐵等原材料裝入中頻感應爐中,升溫熔煉,熔煉溫度1550℃,鑄型采用熔模殼型,焙燒后出爐冷卻到100℃以下澆注鋼水,澆注溫度1480℃;鏟齒冷卻后,切除冒口、澆口,清理打磨;熱處理采用正火880℃,保溫4h;回火溫度640℃,保溫4h,出爐空冷;齒尖采用感應淬火,如圖1所示,感應發生器1的感應線圈2環繞在鏟齒的齒尖3上,感應頻率4000HZ,溫度860℃,保溫12s,水淬,淬透層厚度22mm;240℃低溫回火,保溫4h,出爐空冷。下表為選用材質本工藝和目前常用的低碳合金鋼整體熱處理工藝性能對比:從上表可以看出,傳統常用的整體淬火+回火工藝組織為回火馬氏體,齒根和齒尖硬度幾乎一致,由于該制備方法齒根硬度高,沖擊韌性低,鏟齒斷裂傾向大,斷裂率達到10﹪。而采用本發明工藝,齒根4采用了正火+回火工藝,韌性高,鏟齒斷裂傾向低至0.12﹪,而且通過正火+高溫回火,為齒尖感應淬火提供了均勻組織和成分,齒尖3通過感應加熱、水淬、低溫回火,由于感應加熱升溫速度快,晶粒細化,齒尖硬度較傳統箱式電阻爐熱處理的高,其耐磨性提高了40﹪。本發明是通過實施例來描述的,但并不對本發明構成限制,參照本發明的描述,所公開的實施例的其他變化,如對于本領域的專業人士是容易想到的,這樣的變化應該屬于本發明權利要求限定的范圍之內。