[发明专利]耐磨损零件的铸造方法

说明书

本发明涉及耐磨损零件的铸造方法，特别是涉及适合于要求高硬度的耐磨损零件的铸造方法。

以往，为了提高要求耐磨性好的零件的硬度，作为提高零件寿命的铸造方法有以下几项技术。

众所周知的方法是用低碳钢系列铸造成所要求的形状，铸造后再进行渗碳处理，使零件表面的含碳量增加，然后，再通过淬火处理来提高表面硬度。另外，可根据需要对铸件进行回火处理，成为既具有耐磨性，又具有韧性的耐磨损零件。此外，使用中碳钢系列，在铸造之后进行短时间的高频淬火处理，把经过这种处理的零件作为耐磨损零件。

但是，采用这种渗碳淬火法，零件的表面硬度Hv虽可高达850左右，然而在要求硬化层深度较深例如2mm或2mm以上的硬化层深度时，存在着处理时间非常长、零件价格很贵等问题。在采用高频淬火方法的情况下，每个铸钢件都需要制作淬火线图，而且除了形状简单的铸钢件之外，要想得到一定的硬度及硬化层深度是很困难的。

其它的现有技术，例如采用在铸型的内表面装一层硬质合金片，然后浇入钢液的填充金属法，该方法使硬质合金片结合在铸件上而得到硬度非常高的耐磨损零件(例如，参照日本专利公开平2-187250号公报)。另外，将网状高合金钢细丝设置在铸型的固定座上，并根据需要在这些细丝上涂敷超硬质合金粉末，然后注入钢液，便可获得耐磨损性能良好的铸件(例如，参照日本专利公开平3-28974号公报)。

但，采用这种超硬质合金片填充金属法存在着下述问题，即硬度相对低的金属填充部分受磨损，使铸件表面呈超硬质合金片突出状态，由于冲击截荷等作用就会使韧性低的超硬质合金片产生破损、破坏，在超硬质合金片所占比例非常高的部位使用寿命就短。使用高合金钢细丝的方法存在的问题是，虽然产生破损、破坏的情况少，但是，在规定部位上保持超硬质合金粉末的方法却很难，而且费工时。

另外，本专利申请人在未公开的日本专利申请平6-34231中提出了在铸型表面涂敷石墨粉等，然后再浇注钢液的方法，该方法可在零件表面形成高碳硬化层，根据需要可进行热处理，这样，便可获得高硬度的耐磨损零件。

但是，采用这种涂敷方法的问题是，硬化层深度为3mm左右，难以形成更厚的硬化层。

本发明是为了解决现有技术所存在的上述问题而开发的，目的是为了提供一种容易在零件所需要的位置上形成硬化层，适合于制造具有耐磨损性和韧性的铸造零件的耐磨损零件的铸造方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种耐磨损零件的铸造方法，所述铸造方法为部分地设有超硬质构件的耐磨损零件的铸造方法，其中，把由超硬质粒子和石墨粉及金属粉中的至少一种组成的硬化层形成材料填充到可熔化于钢液的保持构件的内部，然后，将填充了所述硬化层形成材料之后的保持构件设置在铸型内，再将钢液注入所述铸型内，使保持构件熔化于所述钢液内，同时，使所述超硬质粒子分散、使钢液凝固。

采用这种构造，由于内部填充了超硬粒子的保持构件可熔于注入的钢液内，所以当超硬质粒子与钢液接触时会分散到钢液中。经过冷却、凝固而获得的铸造零件，其表面及(或)内部分布有超硬质粒子。因此，在超硬质粒子分散的部分便形成高硬度的硬化层，而且硬化层以外的部分仍保持着钢液成分的特性，所以这种方法可以制造出部分为高硬度、而且具有韧性的耐磨损零件。

另外，在超硬质粒子中加入石墨粉末的情况下，在浇注时石墨粉末熔化入钢液中、并进行扩散，因此，扩散部分的含碳量高、硬度高。当加入各种合金粉之类的金属粉时，由于金属粉熔入钢液并扩散，因此，可调整零件的部分材质。

用软钢制的管子作保持构件，可以容易地将它设置在铸型内所要求的位置上，而且可根据需要选择保持构件的尺寸、形状等，即根据需要选择填充状态的超硬质粒子的尺寸及形状等，因此，可自由控制硬化层的位置及硬化层范围。

附图的简要说明：

图1是作为本发明实施例1及实施例2的应用例的挖掘机械的铲斗主要部分的轴侧图；

图2是实施例1的铸型剖面的说明图；

图3是实施例1的齿的模式的剖面图；

图4是表示实施例1的齿热处理后的剖面硬度分布图表；

图5是本发明实施例2的铸型的断面说明图；

图6是实施例2的齿的模式的剖面图；

图7是本发明实施例3的铸型的主要剖面的说明图；

图8是与图7的Z-Z剖面对应的平巷掘进机尖端(ripper point)的模式剖面图；

图9是表示实施例3的平巷掘进机尖端的剖面硬度分布图表；