[发明专利]一种低合金钢的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低合金钢的热处理方法，具体的说，涉及一种用作斗齿的低合金钢的热处理方法。

背景技术

斗齿一般固定于挖掘机挖斗的下端，直接接触路面和需要铲起的物质，如泥沙、石头、泥土等坚硬的东西，从而保护挖斗不受损坏。但由于在使用过程中，斗齿需要不断地石头、泥土等坚硬的东西接触和摩擦，因此在使用一段时间后斗齿就容易被磨损掉。

现有技术中，斗齿一般采用低碳合金钢材料，低碳合金钢材料的综合力学性能较好，不易出现绷断的情况，但是硬度一般只有HRC50左右，则在使用一段时间后，低合金钢材料的磨损比较严重，当磨损到不能起到保护作用时，则需要进行更换处理，一般2～3个月就得更换，而频繁的更换斗齿不仅使效率降低，而且还使得使用成本也大大增加；而如果使用硬度更高的高含量合金材料制作斗齿时，这种较高硬度的合金材料虽然具有较好的耐磨性能，但是综合力学性能较差，较高硬度导致其脆性也较大，使用时极容易绷断；而且为了得到耐磨性相对较好而综合力学性能又相对较好的合金材料，就需要在合金材料熔炼时，加入更多的合金来进行调质，但合金元素的使用成本较高，随之而来就是合金材料的成本也相应大幅增加。

本发明的目的是提供一种硬度高，韧性好，耐冲击，缺口敏感性低的可用于斗齿的低合金钢材料的热处理方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬度高，韧性好，耐冲击的可用于斗齿的低合金钢材料的热处理方法。

本发明所述的低合金钢的成分(重量％)为：C：0.85～1.24％；Mn：1.35～1.85％；Cr：1.40～1.90％：V：0.1～0.6％；Mo：0.15～0.2％；RE0.1～0.3％，Si：0.2～0.35％，S，P均<0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。

在上述化学成分中，碳是通常钢中所采用的最廉价的强化元素。碳在钢中主要以固溶或生成碳化物的形式存在。碳化物可作为增强相增加钢的硬度和强度，利用热处理方法，先在较高的温度下使碳化物都熔融在奥氏体中，然后利用碳化物微细化淬火方式进行热处理，使碳化物颗粒极为细小且均匀分布，可进一步提高钢的强韧性。

铬与铁能形成连续固溶体，并能与碳(铁)形成多种碳化物。钢中加入一定量的铬，能提高硬度和强度，随着铬含量的增加，钢的抗拉强度和硬度也显著上升，因此，铬是耐磨钢中常采用的化学元素。钒和碳有极强的亲和力，它在钢中主要以碳化物形态存在。钒在钢中的主要作用是细化组织和晶粒，提高钢的强度和韧性，钒的碳化物具有极高的硬度和耐磨性。另外，硅在钢中也主要以碳化物的形态存在，碳化硅的硬度极高，且分布在晶界，可以防止晶粒快速长大。

本发明中加人稀土的目的：一是改善钢的铸造性能，增加钢流的流动性，并改善钢锭或铸件的表面质量，提高铸件成品率；二是提高钢的塑性和韧性，因为稀土具有脱氧、脱硫、脱气，减少夹杂物的作用，因此，可改善钢的塑性和韧性，另一方面，稀土元素的硫化物、氧化物及其它化合物在钢液凝固过程中，都是结晶核心，故有效地细化了晶粒，这也有利于提高钢的塑性和韧性。

本发明经冶炼炉溶炼后，钢水可浇铸成钢锭，再锻造或轧制成材，制成制品热处理；另外钢水也可直接洗铸成铸件再进行热处理使用，优选将其直接浇铸成铸件然后进行热处理使用。

采用的热处理方法如下：加热至1020～1080℃保温10～30min，使材料完全转化为奥氏体，且碳化物溶入奥氏体中；然后在500～380℃等温处理1～5h，碳化物均匀析出，奥氏体转化为下贝氏体，然后低温回火160～180℃保温0.8～1.5h，空冷。

此时金相组织为：下贝氏体+碳化物+残余奥氏体。下贝氏体的硬度和强度略低于回火马氏体，但塑性好，缺口敏感性低，冲击韧性好，非常适合作为斗齿的芯材料。

另外，为保证制成的斗齿具有更好的耐磨性和抗冲击性，还可将铸件进行渗碳和渗金属处理，即进行表面处理。

本发明所述的低合金钢，在热处理方法之前，还包括表面处理工艺：

所述表面处理工艺如下：1）将斗齿放入离子注渗处理炉中，抽真空，当真空度达到0.5～10Pa，通入氮气至常压，然后加热至800℃～840℃，脉冲电流冲击由钨合金做成的靶，脉冲电流束密度为0.3～6mA／cm²，脉冲频率在25～50HZ，加速电压在30～40KV，钨离子的注入能量在50～300KeV，注入钨离子的浓度20～50％，处理15～40h，然后随炉缓慢冷却；