[发明专利]一种高强度高耐磨性吊斗铲用齿尖钢及其制备方法

说明书

本发明属于吊斗铲用齿尖钢技术领域，本发明提供了一种高强度高耐磨性吊斗铲用齿尖钢，包含如下质量百分数的元素：C0.30～0.35％；Si1.3～1.5％；Mn0.7～0.9％；Cr1.6～1.8％；Mo0.3～0.4％；余量为Fe和杂质。本发明还提供了一种高强度高耐磨性吊斗铲用齿尖钢的制备方法。本发明的吊斗铲用齿尖钢通过合理选择各元素成分，控制各元素的配比，在保证良好的强度、硬度和耐磨损性能的前提下，减少了贵重金属等高成本合金的含量，最大限度地降低了原料成本，增加了实用价值和经济价值。本发明的吊斗铲用齿尖钢具有优异的抗拉强度、屈服强度、硬度和冲击功，磨损量小，耐磨损性能良好；在实际使用中，比进口吊斗铲用齿尖钢的使用寿命提升三倍以上。

技术领域

本发明涉及吊斗铲用齿尖钢技术领域,尤其涉及一种高强度高耐磨性吊斗铲用齿尖钢及其制备方法。

背景技术

目前，吊斗铲用齿尖钢成分大部分使用高锰钢，高锰钢具有高冲击能力，但是在实际使用中，存在抗拉强度和硬度低，抗磨损能力差，产品使用寿命大打折扣的问题，其经济效益低下，因此，逐渐出现其他的成分来代替高锰钢。比如，采用稀土、钛、氮、铌、钡、钙、镁、铝、锆、钾和钠等进行变质处理，由于稀土元素十分活泼，能夺取MnS和其他金属硫化物中的硫，净化钢液，起到脱氧、脱硫、变质及生核的作用，使铸态碳化物变小，并改变碳化物的不均匀性。而钒、钛因少部分固溶于奥氏体中，增加奥氏体的稳定性，大部分则是以高熔点、高硬度的VC、VN、Ti(C,N)、TiC、TiN等形式存在，促使铸态组织中碳化物更加弥散分布于奥氏体中，导致高锰钢原始组织更加细化，水韧处理后易得到微小碳化物颗粒和奥氏体复合组织，具有较好的强韧性和耐磨性。中国专利CN108467990A公开了一种结构钢，其元素成分非常多。在实际生产中，多增加一种元素的含量，带来的经济损失是巨大的，因此在保证性能的情况下，尽量削减不必要的元素含量，尤其是贵重金属等高成本元素含量，提升其经济价值是非常必要的。

现有技术中主要有铸造、轧制、塑性加工三种方法来提升吊斗铲用齿尖钢的性能。其中，铸造吊斗铲用齿尖钢便宜，制作简单，但是铸造组织不够致密，存在缩孔、气孔、渣裂纹等缺陷，晶粒粗细不均匀，力学性能和耐冲击能力较低，使用寿命差。轧制吊斗铲用齿尖钢虽然在一定程度上提升了其力学性能，相比较铸造吊斗铲用齿尖钢，提升了使用寿命，且轧制成本也不高。但是其缺点也明显，由于在轧制过程中，不能保证吊斗铲用齿尖钢的每一面都能轧制均匀，不能精确的控制其力学性能，造成吊斗铲用齿尖钢不同部位的组织及性能不均匀，形成硬度差，使用寿命短。而且轧制吊斗铲用齿尖钢产生的残余应力大，虽然可以通过热处理工艺改善其残余应力，但是其各个部位的残余应力仍然不均匀，且使用寿命依旧不如塑性加工吊斗铲用齿尖钢。塑性加工后的吊斗铲用齿尖钢可以提升其力学性能以及抗磨损能力，也可以在一定程度上控制各个部位塑性加工均匀，但是其塑性加工成本大，因此适合在一些大型吊斗铲用齿尖钢以及苛刻的工作环境中使用。

在热处理方法上，主要有马氏体吊斗铲用齿尖钢以及贝马复合相吊斗铲用齿尖钢，贝马复合相吊斗铲用齿尖钢虽然具有较高的抗冲击能力，但是其抗磨损能力不强，且热处理成本较高。马氏体吊斗铲用齿尖钢由于具有优异的抗磨损能力，热处理方法简单，成本低。目前，马氏体吊斗铲用齿尖钢使用的热处理工艺大多是淬火+回火，但是只靠淬火+回火工艺得到的性能一般，轧制后的杂质以及缺陷并没有消除，在热处理过程中，依旧会遗留在吊斗铲用齿尖钢中，在实际应用中，容易使吊斗铲用齿尖钢沿着缺陷处断裂，造成吊斗铲用齿尖钢的使用寿命缩短。因此，现有技术中在提升马氏体吊斗铲用齿尖钢的性能时设计了一种复杂的热处理方式来克服上述缺陷，但是，对应的成本增加，并没有达到“低成本、高收益”的需求。

因此，研发一种提高力学性能、耐磨损性和使用寿命，降低成本的吊斗铲用齿尖钢，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种高强度高耐磨性吊斗铲用齿尖钢及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：