一種斗齒的合金及其生產方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種斗齒的合金，其化學成分質量百分比為：C：0.31-0.39%，Si：1.77-1.95%，Mn：1.1-1.6%，P：≤0.02%，S：≤0.02%，Nb：0.2-0.6%，Ti：0.15-0.2%，Ni：0.15-0.35%，Cu：0.25-0.5%，Cr：0.35-0.8%，Zn：0.15-0.2%，B：0.003-0.007%，Mo：≤0.1%，V：≤0.03%，Al：0.012-0.02%，余量為Fe，本發(fā)明添加了Cr，Mo，V，Al、Nb、Ni、Ti、Zn元素，使用了全新的生產方法，合理的熱處理工藝，提高了斗齒所用合金的屈服強度和耐磨性，本發(fā)明加工出的斗齒，可以適應惡劣的工作環(huán)境，使用壽命長，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。
【專利說明】一種斗齒的合金及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于合金鋼生產方法，具體涉及一種斗齒的合金及其生產方法。
【背景技術】
[0002]挖掘機前端的挖斗是工作的主要部位，挖斗上的斗齒是挖掘機上的主要易損件，由于挖掘機的工作環(huán)境一般比較惡劣，對斗齒的材質提出了比較高的要求，既要強度高、耐磨，又要有韌性，這樣斗齒的使用壽命才會長，所以有必要通過合理改變材質來提高斗齒的使用壽命，這樣做既不會增加生產成本，又能夠進一步研究挖掘機斗齒的耐磨性和生產工藝，為研制出性能完善的斗齒做貢獻。
【發(fā)明內容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種斗齒的合金及其生產方法，這種合金鋼耐磨、強度范圍大，同時又有較好的韌性，斗齒壽命有很明顯提高。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
一種斗齒的合金，其化學成分質量百分比為:C:0.31-0.39%，S1:1.77-1.95%, Mn:
1.1-1.6%, P: ≤ 0.02%, S: ≤ 0.02%, Nb:0.2-0.6%, T1:0.15-0.2%, N1:0.15-0.35%, Cu:0.25-0.5%, Cr:0.35-0.8%, Zn:0.15-0.2%, B: 0.003-0.007%, Mo:0.1%，V:≤ 0.03%,Al:0.012-0.02%，余量為 Fe。
[0005]一種制造上述合金的生產方法，包括以下步驟:
(1)堿性氧氣轉爐冶煉
按化學成分質量百分比，將成分為C:0.31-0.39%，S1:1.77-1.95%，Mn:1.1-1.6%，P:(0.02%, S:≤0.02%, Cu:0.25-0.5%，余量為Fe的煉鋼原料加入堿性氧氣轉爐內吹煉，脫硫，鋼水溫度為1590-1630°C，
(2)爐外精煉爐吹氧脫碳
真空狀態(tài)下在爐外精煉爐吹氧脫碳，按化學成分質量百分比，將成分為Nb:0.2-0.6%，Ti:0.15-0.2%, Ni:0.15-0.35%, Cr:0.35-0.8%, Zn:0.15-0.2%, B:0.003-0.007%, Mo:(0.1%，V:^0.03%, Al:0.012-0.02%的煉鋼原料以及合金加入鋼包進行脫氧合金化，所述煉鋼原料以及合金在出鋼前1-2分鐘加入鋼包內；
(3)澆鑄成型
鋼水澆鑄到斗齒形狀的樹脂砂模中，采用冒口加冷鐵鑄造，澆鑄溫度為1500-1550°C，將鑄件自然冷卻到室溫后脫模；
(4)熱處理 a:淬火
淬火爐加熱溫度為1080±10°C，保溫3-5小時，出爐采用內噴外淋式水淬，外淋水量為2000-2500m3/h，內噴水量為700-1000 m3/h,以水為淬火冷卻介質，淬火前，冷卻水水溫(25°C，冷卻完畢水溫不應超過40°C ；b:回火
進爐回火，加溫到240 ± 10°C，保溫3-4小時，出爐自然冷卻到室溫；
(5)后期處理
進行噴丸處理，提高斗齒的表面強度 。
[0006]含錳的鋼材一般為鑄件，不需正火和退火，但是必須進行淬火回火。
[0007]本發(fā)明運用微合金化理論，在普通鋼的基礎上添加了 Cr、Mo、V、Al、Nb、N1、T1、Zn元素，使用了全新的生產方法，提高了斗齒所用鋼材的屈服強度和耐磨性，通過加入0.35-0.8%Cr、低于0.1% Mo和低于0.03%的V此類碳化物形成元素，在冶煉過程中產生化學反應，改變了鋼材中碳化物的分布形態(tài)，使其均勻分布在奧氏體基體上，耐磨性提高50-60%,添加7 0.012-0.02%的Al和0.25-0.5%的Cu，起細化晶粒作用，提高了鋼材的韌性，再通過溫度為1080±10°C，保溫3-5小時，水淬以及溫度為240±10°C，保溫3_4小時回火，鋼體內奧氏體晶粒細小，晶內顆粒狀碳化物均勻，力學性能有了明顯提高，經檢驗，化學成分質量百分比為:C:0.31-0.39%, Si:1.77-1.95%, Mn:1.1-1.6%, P: ^ 0.02%, S:く 0.02%, Nb:0.2-0.6%, T1:0.15-0.2%, N1:0.15-0.35%, Cu:0.25-0.5%, Cr:0.35-0.8%,Zn:0.15-0.2%,B: 0.003-0.007%,Mo ?.く 0.1%,V ?.く 0.03%,Al:0.012-0.02%，余量為 Fe 的原料通過本發(fā)明所述的生產方法生產出來的斗齒的力學性能為:抗拉強度> 1670MPa，屈服強度≥1180MPa，硬度硬度HRC54-57，伸長率≥11%，沖擊韌性≥19J/cm2。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明添加了 Cr，Mo，V，Al、Nb、N1、T1、Zn元素，使用了全新的生產方法，合理的熱處理エ藝，提高了斗齒所用合金的屈服強度和耐磨性，使用本發(fā)明所述的合金鋼加工出的斗齒，可以適應惡劣的工作環(huán)境，使用壽命長，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】
[0009]下面結合【具體實施方式】，進ー步闡明本發(fā)明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0010]實施例1:
一種斗齒的合金，其化學成分質量百分比為:c:0.36%，S1:1.86%, Mn:1.45%，P:0.014%, S:0.015%, Nb:0.4%, T1:0.16%, N1:0.2%, Cu:0.38%, Cr:0.55%, Zn:0.19%, B:0.006%, Mo:0.06%, V:0.025%, Al:0.018%，余量為 Fe。
[0011]一種制造上述合金的生產方法，包括以下步驟:
(1)堿性氧氣轉爐冶煉
按化學成分質量百分比，將成分為c:0.36%，S1:1.86%，Mn:1.45%，P:0.014%，S:0.015%，Cu:0.38%，余量為Fe的煉鋼原料加入堿性氧氣轉爐內吹煉，脫硫，鋼水溫度為1620 0C ；
(2)爐外精煉爐吹氧脫碳
真空狀態(tài)下在爐外精煉爐吹氧脫碳，按化學成分質量百分比，將成分為Nb:0.4%，Ti:0.16%, N1:0.2%, Cr:0.55%, Zn:0.19%, B: 0.006%, Mo:0.06%, V:0.025%, Al:0.018% 的煉鋼原料以及合金加入鋼包進行脫氧合金化，所述煉鋼原料以及合金在出鋼前I分鐘加入鋼包內；
(3)澆鑄成型
鋼水澆鑄到斗齒形狀的樹脂砂模中，采用冒口加冷鐵鑄造，澆鑄溫度為1520°C，將鑄件自然冷卻到室溫后脫模；
(4)熱處理 a:淬火
淬火爐加熱溫度為1080 °C，保溫5小時，出爐采用內噴外淋式水淬，外淋水量為2300m3/h,內噴水量為800 m3/h,以水為淬火冷卻介質，淬火前，冷卻水水溫25°C，冷卻完畢水溫38°C ；b:回火
進爐回火，加溫到240°C，保溫4小時，出爐自然冷卻到室溫；
(5)后期處理
進行噴丸處理，提高斗齒的表面強度。
[0012]經檢驗，本實施例所述的斗齒的力學性能為:抗拉強度1695MPa，屈服強度1270MPa,硬度硬度HR C57，伸長率13%，沖擊韌性23J/cm2，使用壽命延長60%。
[0013]實施例2
一種斗齒的合金，其化學成分質量百分比為:c:0.31%，S1:1.77%, Mn:1.1%, P:0.018%,
S:0.014%, Nb:0.2%, T1:0.15%, N1:0.15%, Cu:0.25%, Cr:0.35%, Zn:0.15%, B: 0.003%,Mo:0.09%, V:0.02%, Al:0.012%，余量為 Fe。
[0014]一種制造上述合金的生產方法，包括以下步驟:
(1)堿性氧氣轉爐冶煉
按化學成分質量百分比，將成分為C:0.31%，S1:1.77%，Mn:1.1%，P:0.018%，S:0.014%，Cu:0.25%，余量為Fe的煉鋼原料加入堿性氧氣轉爐內吹煉，脫硫，鋼水溫度為1590 O，
(2)爐外精煉爐吹氧脫碳
真空狀態(tài)下在爐外精煉爐吹氧脫碳，按化學成分質量百分比，將成分為Nb:0.2%，Ti:
0.15%, Ni:0.15%, Cr:0.35%, Zn:0.15%, B: 0.003%, Mo:0.09%, V:0.02%, Al:0.012% 的煉鋼原料以及合金加入鋼包進行脫氧合金化，所述煉鋼原料以及合金在出鋼前2分鐘加入鋼包內；
(3)澆鑄成型
鋼水澆鑄到斗齒形狀的樹脂砂模中，采用冒口加冷鐵鑄造，澆鑄溫度為1500°C，將鑄件自然冷卻到室溫后脫模；
(4)熱處理 a:淬火
淬火爐加熱溫度為1070°C，保溫3小時，出爐采用內噴外淋式水淬，外淋水量為2000m3/h,內噴水量為700 m3/h,以水為淬火冷卻介質，淬火前，冷卻水水溫24°C，冷卻完畢水溫為39 °C ；b:回火
進爐回火，加溫到230°C，保溫3小時，出爐自然冷卻到室溫；(5)后期處理
進行噴丸處理，提高斗齒的表面強度。
[0015]經檢驗，本實施例所述的斗齒的力學性能為:抗拉強度1670MPa，屈服強度1180MPa，硬度硬度HRC54，伸長率11%，沖擊韌性19J/cm2。
[0016]實施例3
一種斗齒的合金，其化學成分質量百分比為:c:0.39%，S1:1.95%，Mn:1.65%，P:0.02%,S:0.018%, Nb:0.6%, T1:0.2%, N1:0.35%, Cu:0.5%, Cr:0.8%, Zn:0.2%, B: 0.007%, Mo:0.082%, V:0.022%, Al:0.02%，余量為 Fe。
[0017]一種制造上述合金的生產方法，包括以下步驟:
(1)堿性氧氣轉爐冶煉
按化學成分質量百分比，將成分為C:0.39%，S1:1.95%，Mn:1.65%，P:0.02%, S:0.018%，Cu:0.5%余量為Fe的煉鋼原料加入堿性氧氣轉爐內吹煉，脫硫，鋼水溫度為1630 °C,
(2)爐外精煉爐吹氧脫碳
真空狀態(tài)下在爐外精煉爐吹氧脫碳，按化學成分質量百分比，將成分為Nb:0.6%，Ti:0.2%, N1:0.35%, Cr:0.8%, Zn:0.2%, B: 0.007%, Mo:0.082%, V:0.022%, Al:0.02% 的煉鋼原料以及合金加入鋼包進行脫氧合金化，所述煉鋼原料以及合金在出鋼前I分鐘加入鋼包內；
(3)澆鑄成型
鋼水澆鑄到斗齒形狀的樹脂砂模中，采用冒ロ加冷鐵鑄造，澆鑄溫度為1550°C，將鑄件自然冷卻到室溫后脫模；
(4)熱處理 a:淬火
淬火爐加熱溫度為1090°C，保溫3-5小時，出爐采用內噴外淋式水淬，外淋水量為2500m3/h,內噴水量為1000 m3/h，以水為淬火冷卻介質，淬火前，冷卻水水溫23°C，冷卻完畢水溫為39 °C ；b:回火
進爐回火，加溫到250°C，保溫4小吋，出爐自然冷卻到室溫；
(5)后期處理
進行噴丸處理，提高斗齒的表面強度。
[0018]經檢驗，本實施例所述的斗齒的力學性能為:抗拉強度1680MPa，屈服強度1190MPa，硬度硬度HRC55，伸長率12%，沖擊韌性22J/cm2。
[0019]本發(fā)明所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1.一種斗齒的合金，其特征在于:其化學成分質量百分比為:C:0.31-0.39%，Si:1.77-1.95%, Mn:1.1-1.6%, P: ≤ 0.02%, S: ≤0.02%, Nb:0.2-0.6%, Ti:0.15-0.2%, Ni:0.15-0.35%, Cu:0.25-0.5%, Cr:0.35-0.8%, Zn:0.15-0.2%, B: 0.003-0.007%, Mo:≤ 0.1%，V:≤ 0.03%, Al:0.012-0.02%，余量為 Fe。
2.根據權利要求1所述的ー種斗齒的合金，其特征在于:其化學成分質量百分比為:C:0.36%, S1:1.86%, Mn:1.45%, P:0.014%, S:0.015%, Nb:0.4%, T1:0.16%, N1:0.2%, Cu:0.38%, Cr:0.55%, Zn:0.19%, B: 0.006%, Mo:0.06%, V:0.025%, Al:0.018%，余量為 Fe。
3.一種制造上述合金的生產方法，包括以下步驟: (1)堿性氧氣轉爐冶煉 按化學成分質量百分比，將成分為C:0.31-0.39%，S1:1.77-1.95%，Mn:1.1-1.6%，P:≤ 0.02%, S:≤0.02%, Cu:0.25-0.5%，余量為Fe的煉鋼原料加入堿性氧氣轉爐內吹煉，脫硫，鋼水溫度為1590-1630°C ； (2)爐外精煉爐吹氧脫碳 真空狀態(tài)下在爐外精煉爐吹氧脫碳，按化學成分質量百分比，將成分為Nb:0.2-0.6%，T1:0.15-0.2%, N1:0.15-0.35%, Cr:0.35-0.8%, Zn:0.15-0.2%, B:0.003-0.007%, Mo:≤0.1%，V:≤0.03%, Al:0.012-0.02%的煉鋼原料以及合金加入鋼包進行脫氧合金化； (3)澆鑄成型 鋼水澆鑄到斗齒形狀的樹脂砂模中，澆鑄溫度為1500-1550°C，將鑄件自然冷卻到室溫后脫模； (4)熱處理 a:淬火 淬火爐加熱溫度為1080 ± I (TC，保溫3-5小時，出爐采用內噴外淋式水淬，外淋水量為2000-2500m3/h，內噴水量為700-1000 m3/h,以水為淬火冷卻介質，淬火前，冷卻水水溫≤25°C，冷卻完畢水溫不應超過40°C ； b:回火 進爐回火，加溫到240±10°C，保溫3-4小時，出爐自然冷卻到室溫； (5)后期處理 進行噴丸處理，提高斗齒的表面強度。
4.根據權利要求4所述的ー種制造斗齒的生產方法，其特征在于:所述步驟(2)中煉鋼原料以及合金在出鋼前1-2分鐘加入鋼包內。
5.根據權利要求4或5所述的ー種制造斗齒的生產方法，其特征在于:所述步驟(3)中采用冒ロ加冷鐵鑄造。
【文檔編號】C22C38/54GK103602923SQ201310530038
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權日:2013年11月1日
【發(fā)明者】徐雪明 申請人:寧波宇翔機械鑄造有限公司