[发明专利]铲齿及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铲齿及其制备方法，尤其涉及一种装载机用铲齿及其制备方法。

背景技术

装载机铲齿是装载机上的重要部件，类似于人的牙齿，也是易损件。装载机铲齿直接与矿石作为作业对象，受到强烈的磨料磨损，受力复杂且周期变化，同时装载机铲齿在与矿石作业时还伴随着高应力，其使用条件十分恶劣，因此对铲齿的耐磨性要求较高，同时还要求具有较好的综合机械性能。

现有的铲齿用耐磨钢，例如ZGMn₁₃材料，其固熔处理后硬度为HB170-210，具有良好的抗强冲击能力，但其耐磨性主要来源于冲击矿石而产生的表面层加工硬化，材料本身的耐磨性不理想，原材料和热处理成本比较高，熔炼工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机械性能好，原材料成本低、熔炼工艺简单，又能满足装载机特殊工作环境需求的铲齿。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种铲齿，其特所述铲齿的组成成分及质量百分比为：C：0.29％-0.33％，Mn：0.90％-1.40％，Si：0.8％-1.20％，Cr：1.40％-1.70％，B：0.001％-0.005％，Al：0.02％-0.06％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

进一步地，所述杂质中，S元素的质量百分比小于等于0.025％，P元素的质量百分比小于等于0.025％。

进一步地，所述铲齿的组成成分及质量百分比为：C：0.29％，Mn：1.2％，Si：1.0％，Cr：1.50％，B：0.003％，Al：0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

本发明还提供一种上述铲齿的制备方法，包括铸造工序和热处理工序，所述热处理工序中，淬火温度为900℃，淬火后保温时间为2至4小时，回火温度为220℃至250℃，回火后保温时间为2至4小时。

进一步地，所述热处理工序中，回火温度为230℃。

本发明通过配置特定组分和质量百分比的原料，并通过特殊的热处理工艺得到本发明铲齿。其机械性能好、具有高硬度、高抗拉强度和高韧性，满足装载机特殊的工作环境需求。

具体实施方式

实施例一

本实施例中铲齿的组成成分和质量百分比为：C：0.29％，Mn：0.90％，Si：0.8％，Cr：1.40％，B：0.001％，Al：0.02％，余量为Fe。同时，由于S、P元素对铲齿机械性能的不良影响，须保证S元素的质量百分比小于等于0.025％，P元素的质量百分比小于等于0.025％。

C元素作为合金钢的基本元素，其与Fe、Mn形成碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，具有重要的固溶强化作用。

Mn元素虽然在合金钢中是促进奥氏体形成元素，因此通常Mn元素含量都较高，在10％以上。然而，在保证奥氏体组织前提下，随着Mn元素含量的降低，虽然奥氏体稳定性下降，但是加工硬度能力显著增强，耐磨性在高冲力作用下显著提高，本实施中将Mn含量降低到0.90％，既保证了奥氏体组织，又能大幅提高铲齿的耐磨性。

在合金钢中加入Cr元素能改变钢中碳化物弥散分布形态，获得以Cr₂₃C₆为主的粒状碳化物，使其弥散分布于奥氏基体上。本实施例中加入1.40％的Cr元素能有效提高铲齿耐磨性能2倍以上。

B元素作为高熔点合金元素，加入到合金钢中能净化钢的晶界，起到细化晶粒的作用，加入0.001％的B元素能提高耐磨性能15％-20％。

Al元素主要用于在合金熔炼过程中的脱氧和除气作用，能净化钢液。

Si元素溶解于铁素体中，能强烈抑制和缓解过冷奥氏体的碳化物分解，提高奥氏体稳定性，其含量与Mn元素含量配合，能有效改善铲齿的韧性，提高铲齿的强度、屈服比和硬度。

确定铲齿的组成元素和质量百分比后，其制备工艺对最终形成的铲齿的机械性能也有较大影响。铲齿的制备工艺包括铸造工序和热处理工序，其中铸造工序采用常规铸造工艺即可，对铲齿最终机械性能影响最大的为热处理工序。热处理工序包括淬火升温、保温后回火、回火后空冷的步骤。本实施例为探讨最佳回火温度，对本实施例中铲齿在不同回火温度下热处理并测试其机械性能，得到实验结果如下表1：

表1