一種精密高錳合金鋼鬥齒及其製備方法
2023-05-26 23:47:11
一種精密高錳合金鋼鬥齒及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種精密高錳合金鋼鬥齒，其組分按重量百分比包括：C：0.9-1.0％，Mn：11-11.5％，Cr：0.4-0.55％，Mo：0.55-0.65％，Si：0.55-0.7％，P：≤0.03％，S：≤0.02％，其餘為Fe和不可避免的雜質。本發明還公開了上述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法。本發明具有優異的耐磨、耐衝擊性能，能有效延長鬥齒的使用壽命。
【專利說明】一種精密高錳合金鋼鬥齒及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鬥齒【技術領域】，尤其涉及一種精密高錳合金鋼鬥齒及其製備方法。
【背景技術】
[0002]挖掘機鬥齒在礦山採掘、地質勘探和基礎建設過程中，直接與巖土、礦石等接觸，不僅承受巖土、礦石等的摩擦磨損，而且還會承受一定的衝擊載荷，因此它成了挖掘機的最易磨損件，每臺挖掘機每年會消耗大量的鬥齒配件。據有關資料統計，在2005年，我國正在使用的2m3以上大型礦山挖掘機有2000?2500臺，鬥齒直接經濟損失達到3000萬元/年；與此同時，因設備損壞、停機、停產而造成間接經濟損失更大。因此提高鬥齒的耐磨、耐衝擊性，能提高效率、降低工礦企業生產成本。
【發明內容】
[0003]基本【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種精密高錳合金鋼鬥齒及其製備方法，具有優異的耐磨、耐衝擊性能，能有效延長鬥齒的使用壽命。
[0004]本發明提出的一種精密高錳合金鋼鬥齒，其組分按重量百分比包括:C:
0.9-1.0 %, Mn:11-11.5 %, Cr:0.4-0.55 %, Mo:0.55-0.65 %, Si:0.55-0.7 %, P:(0.03%, S 0.02%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0005]優選地，其組分中Mn、C、Mo的重量百分比關係符合如下公式:Mn =2XC+Mo+8.7%。
[0006]優選地，其組分中C和Si的重量比為0.93-0.97:0.6-0.65。
[0007]優選地，其組分按重量百分比包括:C:0.93-0.97 %, Mn:11.1-11.4 %, Cr:
0.45-0.5%, Mo:0.57-0.63%, S1:0.6-0.65%,P S 0.03%, S S 0.02%，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
[0008]本發明還提出一種上述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，包括如下步驟:
[0009]S1、熔煉:將高錳鐵、中錳鐵、生鐵、廢鋼、鑰鐵、鉻鋼、螢石粉和石灰放入感應爐中，向感應爐中通入保護氣體，升高感應爐溫度，至上述原料全部熔化後，打開爐門加入鋁絲和矽鐵，保溫5min，撈出浮在液體表面的爐渣後，感應爐中剩餘液體為合金液；
[0010]S2、預處理型殼:型殼升溫至880°C，保溫120-150min後，冷卻至300_320°C得到預處理型殼；
[0011]S3、澆注:向澆注包內加入稀土和鋁絲後，將合金液移入澆注包中得到混合金屬液，再將澆注包中的混合金屬液澆注到預處理型殼內後，待混合金屬液冷卻至室溫得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比為0.3:100，鋁絲為100g，澆注溫度為1530-1570°c ；
[0012]S4、熱處理:將合金坯升溫至300°C，保溫2h，再升溫至650°C，接著保溫2h，再升溫至1070°C，保溫2.5h，取出後水冷得到到精密高錳合金鋼鬥齒。
[0013]製備方法的S2中，型殼裝臺車時，不能擠壓，必須放平，保持底面全部用力，一般澆杯口方向小於180°。預處理型殼在擺放搬殼時，必須澆杯口向下，倒出型殼內在焙燒過程中產生的雜物，然後將前端與尾部保持30°的傾斜度，必須保持澆杯口稍高於尾部，即澆杯底部是鋼液上水平面的最高點。
[0014]製備方法的S3中，合金液倒入澆注包內先撒結渣劑，把雜物清理乾淨後，放保溫棉濾渣，同時撒草木灰覆蓋，隔絕空氣後再進行澆注。澆注時須要先慢，以減少對型殼的衝擊力，使內腔氣體排出；再加快澆注速度；當合金液的液面上升至澆口杯底部時再放慢澆注速度，特別注意不能斷流，防止捲入氣體。澆包嘴越接近澆杯口越好，距離控制在5cm左右，澆注時須要做到引流準、注流穩、收流慢，每個鬥齒的澆注速度為1.8-2.2s/kg。
[0015]優選地，SI中，螢石粉與合金液的重量比為0.2-0.5:100。
[0016]優選地，SI中，石灰與合金液的重量比為0.6-1:100。
[0017]優選地，S4中，升溫速度小於150°C /h且大於50°C /h。
[0018]優選地，S4中，升溫速度為120°C/h。
[0019]優選地，包括如下步驟:
[0020]S1、熔煉:將高錳鐵、中錳鐵、生鐵、廢鋼、鑰鐵、鉻鋼、螢石粉和石灰放入感應爐中，向感應爐中通入保護氣體，升高感應爐溫度，至上述原料全部熔化後，打開爐門加入鋁絲和矽鐵，保溫5min，撈出浮在液體表面的爐渣後，感應爐中剩餘液體為合金液；
[0021]S2、預處理型殼:型殼升溫至880°C，保溫135min後，冷卻至310°C得到預處理型殼;
[0022]S3、澆注:向澆注包內加入稀土和鋁絲後，將合金液移入澆注包中得到混合金屬液，再將澆注包中的混合金屬液澆注到預處理型殼內後，待混合金屬液冷卻至室溫得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比為0.3:100，鋁絲為100g，澆注溫度為1550°C ；
[0023]S4、熱處理:將合金坯以110°C /h的升溫速度升溫至300°C，保溫2h ;再以87.5°C /h的升溫速度升溫至650°C，接著保溫2h ;再以120°C /h的升溫速度升溫至1070°C，保溫
2.5h，取出後水冷得到到精密高錳合金鋼鬥齒。
[0024]本發明通過採用合理的元素配比以及稀土元素的添加，淨化了鋼液，細化了晶粒，改善雜物的形態和分布，可實現合金鋼綜合強化，從而提高鬥齒的耐磨性和使用壽命，本發明採用了合理的熱處理工藝，合適的退火處理和淬火回火，使合金鋼的硬度性能和耐衝擊性能都有顯著提高。
[0025]本發明合金鋼與現有的高錳鋼相比，具有更高的耐磨性、強韌性以及抗衝擊性。使用本發明合金鋼，可以保證挖掘機能正常進行工作，防治早期脆斷，減少停機和維修次數，提高了勞動生產率和設備利用率，降低了生產成本。
【具體實施方式】
[0026]下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0027]實施例1
[0028]本發明提出的一種精密高錳合金鋼鬥齒，其組分按重量百分比包括:C:1.0%，Mn:11%, Cr:0.55%, Mo:0.55%, Si:0.7%, P:0.01%, S:0.02%，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
[0029]本發明還提出一種上述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，包括如下步驟:
[0030]S1、熔煉:將高錳鐵、中錳鐵、生鐵、廢鋼、鑰鐵、鉻鋼、螢石粉和石灰放入感應爐中，向感應爐中通入保護氣體，升高感應爐溫度，至上述原料全部熔化後，打開爐門加入鋁絲和矽鐵，保溫5min，撈出浮在液體表面的爐渣後，感應爐中剩餘液體為合金液，其中螢石粉與合金液的重量比為0.2:100，石灰與合金液的重量比為1:100 ;
[0031]S2、預處理型殼:型殼升溫至880°C，保溫135min後，冷卻至310°C得到預處理型殼;
[0032]S3、澆注:向澆注包內加入稀土和鋁絲後，將合金液移入澆注包中得到混合金屬液，再將澆注包中的混合金屬液澆注到預處理型殼內後，待混合金屬液冷卻至室溫得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比為0.3:100，鋁絲為100g，澆注溫度為1550°C ；
[0033]S4、熱處理:將合金坯以110°C /h的升溫速度升溫至300°C，保溫2h ;再以87.5°C /h的升溫速度升溫至650°C，接著保溫2h ;再以120°C /h的升溫速度升溫至1070°C，保溫
2.5h，取出後水冷得到到精密高錳合金鋼鬥齒。
[0034]實施例2
[0035]本發明提出的一種精密高錳合金鋼鬥齒，其組分按重量百分比包括:C:0.93%，Mn:11.19%, Cr:0.45%, Mo:0.63%, Si:0.6%, P:0.03%, S:0.01%，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
[0036]本發明還提出一種上述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，包括如下步驟:
[0037]S1、熔煉:將高錳鐵、中錳鐵、生鐵、廢鋼、鑰鐵、鉻鋼、螢石粉和石灰放入感應爐中，向感應爐中通入保護氣體，升高感應爐溫度，至上述原料全部熔化後，打開爐門加入鋁絲和矽鐵，保溫5min，撈出浮在液體表面的爐渣後，感應爐中剩餘液體為合金液，其中螢石粉與合金液的重量比為0.4:100，石灰與合金液的重量比為0.8:100 ；
[0038]S2、預處理型殼:型殼升溫至880°C，保溫150min後，冷卻至300°C得到預處理型殼;
[0039]S3、澆注:向澆注包內加入稀土和鋁絲後，將合金液移入澆注包中得到混合金屬液，再將澆注包中的混合金屬液澆注到預處理型殼內後，待混合金屬液冷卻至室溫得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比為0.3:100，鋁絲為100g，澆注溫度為1570°C ；
[0040]S4、熱處理:將合金坯升溫至300°C，保溫2h，再升溫至650°C，接著保溫2h，再升溫至1070°C，保溫2.5h，取出後水冷得到到精密高錳合金鋼鬥齒。
[0041]實施例3
[0042]本發明提出的一種精密高錳合金鋼鬥齒，其組分按重量百分比包括:C:0.97%，Mn:11.4%, Cr:0.5%, Mo:0.57%, S1:0.65%, P:0.01%, S:0.02%，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
[0043]本發明還提出一種上述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，包括如下步驟:
[0044]S1、熔煉:將高錳鐵、中錳鐵、生鐵、廢鋼、鑰鐵、鉻鋼、螢石粉和石灰放入感應爐中，向感應爐中通入保護氣體，升高感應爐溫度，至上述原料全部熔化後，打開爐門加入鋁絲和矽鐵，保溫5min，撈出浮在液體表面的爐渣後，感應爐中剩餘液體為合金液；
[0045]S2、預處理型殼:型殼升溫至880°C，保溫120min後，冷卻至320°C得到預處理型殼;
[0046]S3、澆注:向澆注包內加入稀土和鋁絲後，將合金液移入澆注包中得到混合金屬液，再將澆注包中的混合金屬液澆注到預處理型殼內後，待混合金屬液冷卻至室溫得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比為0.3:100，鋁絲為100g，澆注溫度為1530°C ；
[0047]S4、熱處理:將合金坯以120°C /h的升溫速度升溫至300°C，保溫2h ;再以120°C /h的升溫速度升溫至650°C，接著保溫2h ;再以120°C /h的升溫速度升溫至1070°C，保溫
2.5h，取出後水冷得到到精密高錳合金鋼鬥齒。
[0048]實施例4
[0049]本發明提出的一種精密高錳合金鋼鬥齒，其組分按重量百分比包括:C:0.9%，Mn:11.5%, Cr:0.4%, Mo:0.65%, Si:0.55%, P:0.03%, S:0.01%，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
[0050]本發明還提出一種上述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，包括如下步驟:
[0051 ] S1、熔煉:將高錳鐵、中錳鐵、生鐵、廢鋼、鑰鐵、鉻鋼、螢石粉和石灰放入感應爐中，向感應爐中通入保護氣體，升高感應爐溫度，至上述原料全部熔化後，打開爐門加入鋁絲和矽鐵，保溫5min，撈出浮在液體表面的爐渣後，感應爐中剩餘液體為合金液，其中螢石粉與合金液的重量比為0.5:100，石灰與合金液的重量比為0.6:100 ；
[0052]S2、預處理型殼:型殼升溫至880°C，保溫135min後，冷卻至310°C得到預處理型殼;
[0053]S3、澆注:向澆注包內加入稀土和鋁絲後，將合金液移入澆注包中得到混合金屬液，再將澆注包中的混合金屬液澆注到預處理型殼內後，待混合金屬液冷卻至室溫得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比為0.3:100，鋁絲為100g，澆注溫度為1550°C ；
[0054]S4、熱處理:將合金坯以110°C /h的升溫速度升溫至300°C，保溫2h ;再以87.5°C /h的升溫速度升溫至650°C，接著保溫2h ;再以120°C /h的升溫速度升溫至1070°C，保溫
2.5h，取出後水冷得到到精密高錳合金鋼鬥齒。
[0055]需要說明的是，在本發明中，並不對熔煉和預處理型殼兩個步驟的順序進行限定，可以根據時間安排的方便性對上述兩個步驟的順序進行調整，本領域技術人員在不付出創造性勞動的基礎上，對上述兩個步驟的安排調整得到的技術方案，均應在本發明的保護範圍之內。
[0056]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種精密高錳合金鋼鬥齒，其特徵在於，其組分按重量百分比包括:c:0.9-1.0%，Mn:11-11.5 %, Cr:0.4-0.55 %, Mo:0.55-0.65 %, S1:0.55-0.7 %, P: ^ 0.03 %, S:(0.02%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的精密高錳合金鋼鬥齒，其特徵在於，其組分中Mn、C、Mo的重量百分比關係符合如下公式:Mn = 2XC+Mo+8.7%。
3.根據權利要求1所述的精密高錳合金鋼鬥齒，其特徵在於，其組分中C和Si的重量比為 0.93-0.97:0.6-0.65。
4.根據權利要求3所述的精密高錳合金鋼鬥齒，其特徵在於，其組分按重量百分比包括:C:0.93-0.97%, Mn:11.1-11.4%, Cr:0.45-0.5%, Mo:0.57-0.63%, S1:0.6-0.65%,P 0.03%, S 0.02%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
5.一種根據權利要求1-4任一項所述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: . 51、熔煉:將高錳鐵、中錳鐵、生鐵、廢鋼、鑰鐵、鉻鋼、螢石粉和石灰放入感應爐中，向感應爐中通入保護氣體，升高感應爐溫度，至上述原料全部熔化後，打開爐門加入鋁絲和矽鐵，保溫5min，撈出浮在液體表面的爐渣後，感應爐中剩餘液體為合金液； . 52、預處理型殼:型殼升溫至880°C，保溫120-150min後，冷卻至300_320°C得到預處理型殼； . 53、澆注:向澆注包內加入稀土和鋁絲後，將合金液移入澆注包中得到混合金屬液，再將澆注包中的混合金屬液澆注到預處理型殼內後，待混合金屬液冷卻至室溫得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比為0.3:100，鋁絲為100g，澆注溫度為1530-1570°C ； . 54、熱處理:將合金坯升溫至30(TC，保溫2h，再升溫至650°C，接著保溫2h，再升溫至.1070°C，保溫2.5h，取出後水冷得到到精密高錳合金鋼鬥齒。
6.根據權利要求5所述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，其特徵在於，SI中，螢石粉與合金液的重量比為0.2-0.5:100。
7.根據權利要求5所述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，其特徵在於，SI中，石灰與合金液的重量比為0.6-1:100。
8.根據權利要求5所述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，其特徵在於，S4中，升溫速度小於150°C /h且大於50°C /h。
9.根據權利要求8所述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，其特徵在於，S4中，升溫速度為 120。。 /h。
10.根據權利要求5-8任一項所述精密高錳合金鋼鬥齒的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: . 51、熔煉:將高錳鐵、中錳鐵、生鐵、廢鋼、鑰鐵、鉻鋼、螢石粉和石灰放入感應爐中，向感應爐中通入保護氣體，升高感應爐溫度，至上述原料全部熔化後，打開爐門加入鋁絲和矽鐵，保溫5min，撈出浮在液體表面的爐渣後，感應爐中剩餘液體為合金液； . 52、預處理型殼:型殼升溫至880°C，保溫135min後，冷卻至310°C得到預處理型殼； .53、澆注:向澆注包內加入稀土和鋁絲後，將合金液移入澆注包中得到混合金屬液，再將澆注包中的混合金屬液澆注到預處理型殼內後，待混合金屬液冷卻至室溫得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比為0.3:100，鋁絲為100g，澆注溫度為1550°C ； S4、熱處理:將合金坯以110°C /h的升溫速度升溫至300°C，保溫2h ;再以87.5°C /h的升溫速度升溫至650°C，接著保溫2h ;再以120°C /h的升溫速度升溫至1070°C，保溫2.5h，取出後水冷得到到精密高錳合金鋼鬥齒。
【文檔編號】C21D9/32GK104313480SQ201410552477
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】張志軍, 趙金鋒 申請人:鞏義市東奧金屬鑄造有限公司