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挖掘机斗齿的热处理工艺方法与流程


作者:job竞博官网 2020-10-20 06:54


  本申请涉及挖掘机斗齿热处理工艺技术领域,尤其是涉及一种挖掘机斗齿的热处理工艺方法。

  目前,挖掘机是重要的土方或石方工程机械之一,由于斗齿直接与施工介质接触,造成很大的磨损。尤其在石方作业时,不仅受到摩擦磨损,还承受大载荷冲击,容易发生开裂。因此,斗齿材料不仅要提高硬度和耐磨性,还需具有较高的冲击韧性。传统的挖掘机斗齿采用fe-cr-mn-mo中低碳合金钢,一般经过正火+回火热处理工艺,组织为回火马氏体。碳对力学性能的影响最大,提高碳的含量,斗齿具有优良的硬度和耐磨性能,但冲击韧性较差,容易导致开裂或表面疲劳;降低碳的含量,可以提高冲击韧性,但硬度会下降,导致耐磨性降低;通过添加合金元素如ni、al和稀土元素等,可以在不降低耐磨性的基础上提高冲击韧性,但成本会增加。因此亟需开发一种针对挖掘机斗齿的新型的热处理工艺,既能提高耐磨性,又能保证足够的冲击韧性。

  本申请的目的在于提供一种挖掘机斗齿的热处理工艺方法,在一定程度上解决了现有技术中存在的亟需开发一种针对挖掘机斗齿的新型的热处理工艺,既能提高耐磨性,又能保证足够的冲击韧性的技术问题。

  本申请提供了一种挖掘机斗齿的热处理工艺方法,应用于挖掘机斗齿,包括如下步骤:

  步骤100、将所述挖掘机斗齿进行奥氏体化处理,得到具有奥氏体组织的挖掘机斗齿;

  步骤200、将所述具有奥氏体组织的挖掘机斗齿淬入ms以下的淬火介质中,并保温处理得到具有马氏体组织的挖掘机斗齿;

  步骤300、将所述具有马氏体组织的挖掘机斗齿淬入ms以上的淬火介质中,并保温处理得到具有贝氏体组织的挖掘机斗齿,而后再进行空冷处理。

  在上述任一技术方案中,进一步地,步骤100包括:将所述挖掘机斗齿加热至950~1000℃,保温1h~2h。

  在上述任一技术方案中,进一步地,步骤200包括:将所述具有奥氏体组织的挖掘机斗齿淬入ms以下30℃~40℃的淬火介质中,并保温15min~30min。

  在上述任一技术方案中,进一步地,ms以下30℃~40℃为260℃~280℃。

  在上述任一技术方案中,进一步地,步骤300包括:将所述具有马氏体组织的挖掘机斗齿转移并淬入ms以上30℃~60℃的淬火介质中,并保温120min~180min。

  在上述任一技术方案中,进一步地,ms以上30℃~60℃为350℃~380℃。

  在上述任一技术方案中,进一步地,依次经过所述步骤100、所述步骤200以及所述步骤300处理后得到的所述挖掘机斗齿的金相组织为马氏体+贝氏体+薄膜状残余奥氏体。

  在上述任一技术方案中,进一步地,依次经过所述步骤100、所述步骤200以及所述步骤300处理后得到的所述挖掘机斗齿的组织的硬度为58hrc,所述挖掘机斗齿的组织的冲击韧性为95j/cm2。

  本申请提供的挖掘机斗齿的热处理工艺方法,使得挖掘机斗齿在铸造后进行精确控制温度的两步等温淬火,第一步温度在ms以下30℃~40℃进行淬火处理,第二步温度在ms以上30℃~60℃进行淬火处理。最终的斗齿呈马氏体+贝氏体+少量薄膜状残余奥氏体组织,显著提高了表面硬度、冲击韧性和耐磨性,可见,本热处理工艺简单,成本低,且使挖掘机斗齿具有高的硬度、冲击韧性和耐磨性。

  为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

  图1为本申请实施例一提供的挖掘机斗齿的热处理工艺方法的工艺曲线为本申请实施例提供的经过挖掘机斗齿的热处理工艺方法的得到的金相组织图;

  图3为本申请实施例二提供的挖掘机斗齿的热处理工艺方法的工艺曲线为本申请实施例三提供的挖掘机斗齿的热处理工艺方法的工艺曲线图。

  下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。

  通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。

  基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

  在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

  在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

  下面参照图1至图4描述根据本申请一些实施例所述的挖掘机斗齿的热处理工艺方法。

  参见图1所示,本申请的实施例提供了一种挖掘机斗齿的热处理工艺方法,应用于挖掘机斗齿,所述的挖掘机斗齿的成分(重量%)为:c:0.25、si:1.35、mn:1.2、cr:1.84、ni:0.35、mo:0.21、p:≤0.03、s:≤0.025,余量为fe;经热动力学计算和线膨胀测试得到具有上述成分的挖掘机斗齿的ms为319℃。

  步骤102、将经过步骤101处理后的挖掘机斗齿淬入260℃的盐浴中,保温15min;

  步骤103、将经过步骤102处理后的挖掘机斗齿转移并淬入360℃的盐浴中,保温2h,然后空冷至室温。

  图2为经此热处理工艺处理后的挖掘机斗齿的微观组织形貌,由马氏体+贝氏体+少量薄膜状奥氏体组成(可参考图2,此处薄膜状奥氏体为少量是指相对于马氏体的量和贝氏体的量而言),其中得到的马氏体会促进贝氏体相变,提高形核率,细化贝氏体组织,达到细晶强化的作用,提高挖掘机斗齿的冲击韧性。

  经过上述步骤101、步骤102以及步骤103处理后最终所得到的挖掘机斗齿的硬度为58hrc,冲击韧性为95j/cm

  实施例二参见图1至图3所示,本申请的实施例提供了一种挖掘机斗齿的热处理工艺方法,应用于挖掘机斗齿,所述的挖掘机斗齿的成分(重量%)为:c:0.23、si:1.28、mn:1.2、cr:2.05、ni:0.32、mo:0.25、p:≤0.03、s:≤0.025,余量为fe;经热动力学计算和线膨胀测试得到具有上述成分的挖掘机斗齿其的ms为315℃。

  步骤202、将经过步骤201处理后的挖掘机斗齿淬入255℃的盐浴中,保温15min;

  步骤203、将经过步骤202处理后的挖掘机斗齿转移并淬入355℃的盐浴中,保温2h,然后空冷至室温。

  经此热处理工艺处理后的挖掘机斗齿的微观组织由马氏体+贝氏体+少量薄膜状奥氏体组成(可参考图2,此处薄膜状奥氏体为少量是指相对于马氏体的量和贝氏体的量而言),其中得到的马氏体会促进贝氏体相变,提高形核率,细化贝氏体组织,达到细晶强化的作用,提高挖掘机斗齿的冲击韧性。

  经过上述步骤201、步骤202以及步骤203处理后最终所得到的挖掘机斗齿的硬度为61hrc,冲击韧性为93j/cm

  实施例三参见图1至图3所示,本申请的实施例提供了一种挖掘机斗齿的热处理工艺方法,应用于挖掘机斗齿,所述的挖掘机斗齿的成分(重量%)为:c:0.26、si:1.5、mn:1.25、cr:1.98、ni:0.28、mo:0.30、p:≤0.03、s:≤0.025,余量为fe;经热动力学计算和线膨胀测试得到具有上述成分的挖掘机斗齿其的ms为312℃。

  步骤302、将经过步骤301处理后的挖掘机斗齿淬入250℃的盐浴中,保温15min;

  步骤303、将经过步骤302处理后的挖掘机斗齿转移并淬入350℃的盐浴中,保温2h,然后空冷至室温。

  经此热处理工艺处理后的挖掘机斗齿的微观组织形貌由马氏体+贝氏体+少量薄膜状奥氏体组成(可参考图2,此处薄膜状奥氏体为少量是指相对于马氏体的量和贝氏体的量而言),其中得到的马氏体会促进贝氏体相变,提高形核率,细化贝氏体组织,达到细晶强化的作用,提高挖掘机斗齿的冲击韧性。

  经过上述步骤301、步骤302以及步骤303处理后最终所得到的挖掘机斗齿的硬度为57hrc,冲击韧性为85j/cm

  综上可知,挖掘机斗齿在铸造后进行精确控制温度的两步等温淬火,第一步温度在ms以下30℃~40℃进行淬火处理,第二步温度在ms以上30℃~60℃进行淬火处理。最终的斗齿呈马氏体+贝氏体+少量薄膜状残余奥氏体组织,显著提高了表面硬度、冲击韧性和耐磨性,可见,本热处理工艺简单,成本低,且使挖掘机斗齿具有高的硬度、冲击韧性和耐磨性。具体可参考如下分析,贝氏体组织是钢的中温固态相变的产物,由细小的贝氏体板条、碳化物和薄膜状残余奥氏体组成,相比马氏体具有更好的阻碍裂纹扩展的能力,可以提高钢的冲击韧性。但由于等温贝氏体相变速度很慢,会增加生产成本和时间成本,因此,本申请的热处理工艺是基于部分预先生成的马氏体可促进贝氏体相变,最终形成了马氏体+贝氏体+残余奥氏体的复相组织,不仅提高了硬度和耐磨性,同时也保证了优良的冲击韧性。

  最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。


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