[发明专利]一种矿用耐磨抗冲击长寿命截齿的制备方法

说明书

本发明涉及一种矿用耐磨抗冲击长寿命截齿的制备方法。本发明所述的矿用耐磨抗冲击长寿命截齿的制备方法，包括以下步骤：S1：采用粉末冶金方法制备晶粒度为4～6μm，粘结相为CoNiFeCrMo，硬质相为WC和NbC的高熵粗晶硬质合金齿；S2：以42CrMo钢为基材工成库体毛坯；S3：对库体毛坯进行热处理，得到库体；S4：将步骤S1得到的高熵粗晶硬质合金齿与步骤S3得到的库体进行钎焊，得到截齿半成品；S5：将步骤S4中得到的截齿半成品采用等离子堆焊，在硬质合金齿与库体连接面，以及库体底端卡环处堆焊耐磨层，得到截齿成品。本发明所述的矿用耐磨抗冲击长寿命截齿的制备方法得到的截齿同时兼具了耐磨、抗应力冲击、抗高温疲劳等优点，大幅度提高了截齿的使用寿命。

技术领域

本发明涉及材料制备和矿山开采技术领域，特别是涉及一种矿用耐磨抗冲击长寿命截齿。

背景技术

截齿是掘进机矿山挖掘、煤炭开采的关键受力部件，其性能的好坏直接决定掘进的效率和生产成本。截齿是由高硬度、耐磨损的齿头(或合金头)和抗应力冲击的库体组成。其中，矿用截齿由于岩层硬度高、地质情况复杂，相比煤炭截齿的工况更加严酷，其与高硬度岩石摩擦时温度最高可达700℃，因而在工作中既要承受高频次的高应力冲击，又要承受长时间的热疲劳、剧烈摩擦磨损，因此截齿在使用过程中极易发生齿头磨损、断齿和掉齿，从而对截齿的合金头、库体皆提出了非常高的性能要求，要求合金头耐磨损、高韧性和抗热疲劳，同时要求库体高韧性、抗冲击和与合金头具有高的连接强度。

目前，矿用截齿的合金头大多为WC-Co硬质合金齿。然而，硬质合金的硬度和韧性是硬质合金生产中的一对矛盾，提高钴含量或增大晶粒度能够提高韧性，但耐磨性会降低，二者难以兼顾，这一点在矿用截齿体现尤为明显。库体是截齿主要受力部分，其在工作时要承受很大的扭矩、折弯和剪切力，导致库体很容易发生断裂或掉齿，因此，库体性能的好坏也严重影响了截齿的使用寿命。为了防止库体发生折断或脱落，通常对库体所用合金钢进行热处理提高强度，以及淬火或表面氮化提高硬度防止库体脱落。然而，硬度的提高会影响库体的韧性，因而关于库体的折断或脱落缺乏有效的办法。

发明内容

基于此，本发明提供矿用耐磨抗冲击长寿命截齿的制备方法，实现截齿合金头的高韧性、耐磨和抗热疲劳，以及库体的高强韧、抗高应力冲击，从而解决截齿在高硬度、复杂岩层掘进时的合金头磨损过快、掉齿或断齿的问题。

一种矿用耐磨抗冲击长寿命截齿的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用粉末冶金方法制备晶粒度为4～6μm，粘结相为CoNiFeCrMo，硬质相为WC和NbC的高熵粗晶硬质合金齿；

S2：以42CrMo钢为库体基材，通过机械加工成库体结构，得到库体毛坯；

S3：对步骤S2得到的库体毛坯进行热处理，得到库体；

S4：将步骤S1得到的高熵粗晶硬质合金齿与步骤S3得到的库体进行钎焊，得到截齿半成品；

S5：将步骤S4中得到的截齿半成品采用等离子堆焊，在硬质合金齿与库体连接面，以及库体底端卡环处堆焊耐磨层，得到截齿成品。

硬质合金的晶粒尺寸对耐磨性、韧性和抗热疲劳性也影响很大。在相同粘结相含量下，晶粒越粗，合金的韧性越高和抗应力冲击越好，并且抗热疲劳性也越好，但硬度也随着下降；晶粒越细，虽然硬度提高，但韧性和抗高温疲劳性能变差。本发明截齿的高熵粗晶硬质合金齿，其晶粒度达到4～6μm，这种大晶粒结构可以明显的提高硬质合金齿的韧性、高温耐磨性，实现硬度、耐磨性、抗热冲击、疲劳的综合性能

同时，采用CoNiFeCrMo作为粘结相，可以提供硬质合金齿的冲击韧性和高温强度，并且降低对Co资源的依赖，同时添加的NbC可以进一步提高合金的导热性能、使合金具有高的抗热冲击和抗热疲劳性能，从而使硬质合金头具有耐磨、抗应力冲击和抗热疲劳的优点，解决截齿在硬岩或复杂岩层掘进的磨损过快问题。