[发明专利]一种挖掘机齿座及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿座及其制备方法，尤其涉及一种挖掘机齿座及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

斗齿、齿座是装载机、挖掘机主要的磨耗件之一。目前在我国大规模的基本建设中，挖掘机、装载机的使用量不断增加，斗齿、齿座在作业过程中直接与砂、土、岩石、矿物等接触，受到严重的磨料磨损，消耗量很大。为延长挖掘机齿座和齿尖寿命，减小成本，根据齿座和齿尖不同的功能，开发齿座和齿尖的新材料，具有重要的经济意义。其中，齿尖由于直接与矿石接触，其需要高硬度、高耐磨性以及高强度和高韧性。而齿座则要求良好的焊接性，以保证焊口强度和焊接的可靠性，同时保证较高的韧性和硬度。

关于挖掘机齿座及其制备方法，现有技术中已有报道，如中国发明专利(公开号：CN102418040A)涉及一种齿座及其制备方法，该齿座的组成成分及质量百分比为：C：0.19％-0.22％，Mn：0.80％-1.10％，Si：0.30％-0.60％，Cr：0.30％-0.60％，Al：0.02％-0.06％，余量为Fe以及不可避免的杂质。该齿座的硬度(HB)只有250-350，常温冲击韧性只有12-20J/cm²，都相对较低，因此该齿座磨损较快、使用寿命短。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种焊接性能、常温冲击韧性较好，硬度较高的挖掘机齿座。

本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种挖掘机齿座，齿座的组成成分及质量百分比为：C：0.17％～0.21％，Mn：1.00％～1.40％，Si：1.10％～1.40％，Cr：1.20％～1.50％，Al：0.02％～0.05％，余量为Fe以及不可避免的杂质。

本发明挖掘机齿座由C、Mn、Si、Cr、Al、余量为Fe以及不可避免的的杂质通过合理配伍制得。本发明在不影响钢的焊接性能的前提下，提高了Si的含量，显著提高挖掘机齿座的强度和回火抗力。此外，本发明还提高了Cr在挖掘机齿座中的质量百分比，进一步减少S、P的质量百分比。使本发明制备得到的挖掘机齿座具有良好的焊接性能，同时硬度、强度、常温冲击韧性得到显著提高，齿座耐磨性加强，使用寿命延长。

C元素作为合金钢的基本元素，随着含C量增加，合金钢的屈服点和抗拉强度升高，C元素与Fe、Mn形成碳化物，提高了合金钢的硬度。但C含量过高，合金钢的塑性和冲击韧性反而降低，而且还会降低合金钢的耐大气腐蚀能力，在露天场所就易锈蚀。此外，C元素是影响合金钢焊接性能的最大的元素，当含C量超过0.23％时，合金钢的焊接性能变差。本发明的C含量在0.17％～0.21％范围内，属于低碳钢范围，因此本发明既能保证挖掘机齿座的焊接性能，又能保证挖掘机齿座的硬度、塑性、冲击韧性和耐腐蚀能力等。

Mn在炼钢过程中，是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中猛含量只有0.30％-0.50％。在碳素钢中加入0.70％以上时就算“锰钢”，锰钢较一般的钢不但有足够的韧性，较高的强度和硬度，还可提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。Mn还是扩大奥氏体区的元素，有利于获得残余奥氏体。但是，猛含量过高，同样会减弱挖掘机齿座的抗腐蚀能力，降低其焊接性能。本发明的Mn含量在1.00％～1.40％范围内，既可以使挖掘机齿座具有足够的韧性、强度和硬度，也能保证挖掘机齿座的焊接性能、抗腐蚀性能和加工性能。

Si在炼钢过程中，是良好的还原剂和脱氧剂。Si能显著提高钢的弹性极限、韧性、强度、屈服点和抗拉强度。在钢中加入1.0％-1.2％的Si，强度可提高15％-20％。合金化时加入较高含量的Si在连续冷却过程中能增加过冷奥氏体的稳定性及钢中残余奥氏体含量，强烈阻碍碳化物的析出，提高钢的回火抗力。同样，Si含量过高会降低钢的焊接性能。因此，本发明将挖掘机齿座中的Si含量控制在1.10％～1.40％，使挖掘机齿座的焊接性能和机械性能都得到了保证。

Cr作为重要的合金元素，能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，还能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，但同时会降低钢的塑性和韧性。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。本发明挖掘机齿座的Cr含量为1.20％～1.50％，能使挖掘机齿座的强度、硬度、耐磨性、塑性和韧性相对达到最优。