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高强度铸钢斗齿材料的研制与应用.pdf

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第38卷2007年7月工程机械MaterialsandProcess 材 料 高强度铸钢斗齿材料的研制与应用·! 工 艺 西安工业大学程巨强 " !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"! 摘要:针对挖掘机、装载机斗齿材料的服务条件和性能要求,研制了一种高强度铸钢斗齿材 ! ! !料。研究了不同的热处理工艺对高强度铸钢斗齿材料组织和力学性能的影响,和进口斗齿进行比 ! ! 较,研究了高强度铸钢斗齿的磨料磨损性能。结果表明,淬火低温回火处理,高强度铸钢斗齿材料! ! ! 的组织为马氏体、贝氏体和奥氏体复相组织,力学性能为强度(σb)≥1650MPa,冲击韧度(AKU)≥ ! ! ! 20J,硬度46~52HRC,耐磨性能达到进口斗齿的耐磨性能,淬火低温回火齿座材料的力学性能为! ! ! 强度(σb)≥1080MPa,冲击韧度(AKU)≥40J,硬度320～380HB。淬火低温回火高强度铸钢斗齿材 ! ! 料具有良好的强韧性,并介绍了高强度铸钢斗齿材料的应用结果。 "!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !" ! 关键词:斗齿材料高强度铸钢力学性能应用热处理 斗齿是大型挖掘机、装载机主要的磨损件之一。均取自于梅花试样,拉伸强度试样采用Φ10mm的 目前在我国大规模的工程建设中,挖掘机、装载机的标准短试样,试验机为WE-30型试验机,冲击试样 使用量不断增加,斗齿的需求量愈来愈大。由于斗齿采用10mm×10mm×55mm标准的U型缺口试 工作过程中直接与砂、土、岩石、煤和矿物等接触,受样,试验机型号为JB-30/15型试验机。 到严重的磨料磨损,消耗量很大。目前大型装载机、斗齿的耐磨性试样均采用斗齿实体取样,对比 挖掘机斗齿材料部分还需进口,因此开发斗齿新型材料为未用过的相同型号的韩国进口星普SBIC320 材料,替代进口产品,提高斗齿的使用寿命,减少磨型挖掘机斗齿和卡特CAT320型挖掘机斗齿,实体 损造成的损失,具有重要的经济意义。作者在多年研斗齿用线切割加工试样,取样位置均在靠近斗齿尖 究、生产耐磨材料实践的基础上,开发了一种新型高部的相同位置,磨损试样尺寸为Φ4×24mm,试验 强度铸钢斗齿材料,淬火低温回火材料的组织由马机型号为ML-10型磨料磨损试验机,试验参数为: 氏体、贝氏体和奥氏体组成,具有高强度、高硬度及磨程:10.409m;磨料:180目碳化硅水砂纸;载荷:正 良好韧性配合等特点,本文研究了新研制的高强度压力16.9N;试样状态:水平进给4mm/r;对磨副:盘 铸钢斗齿材料组织和力学性能特点。为这种新型斗状水砂纸,转速60r/min。用TG328A分析天平测定 齿材料的应用提供试验依据。磨损失重。 用日本理学D/max-3C自动X-衍射仪(XRD)进 1新型斗齿材料的成分设计及试验条件 行物相分析及测定磨损前后斗齿试样残余奥氏体含 高强度铸钢斗齿材料的成分为中、低碳低合金量,显微组织观察采用Neophot-3型光学显微镜 钢,主要化学成分为硅、锰、镍、钼等,主要元素的成(OM)和JEM-200CX型透射电子显微镜(TEM),用洛 分范围为C0.18%～0.30%,Si1.2%～1.6%,Mn1.8%氏HRC150硬度计测定其硬度,用表面洛氏HRN45 ～2.2%,Ni0.4%～0.7%,Mo0.2%～0.3%。化学成分硬度计测定磨损前后磨面硬度。 中选用低碳是针对挖掘机或装载机齿座材料安装时 2试验结果及分析 需要焊接的特点,低碳量可以满足焊接性能的要求。 对于斗齿材料,选用中碳主要是安装时无需焊接,能2.1斗齿的力学性能 够保证斗齿材料具有高强度、高硬度、高耐磨性能的根据对有关生产挖掘机专业厂家的调研和了 要求。解,国外斗齿和齿座材料,其力学性能的要求如表1 斗齿的冶炼采用500kg中频感应炉熔炼,根据所示。可以看出,对于齿座材料,要求具有较高的强 齿座和斗齿确定化学成分,分别进行冶炼,浇注成齿度、良好的焊接性能,硬度一般在302～352HB。斗 座、斗齿及标准铸造梅花试样。材料的力学性能试样齿由于多数与齿座材料采用销连接,无需焊接,因此 —57— MaterialsandProcess工程机械第38卷2007年7月 材表1国外斗齿材料的力学性能的要求 料 ·! 名称热处理σb/MPaσ0.2/MPaδ5/%#/%硬度 工齿座淬火、回火≥980≥784≥9≥25302～352HB 艺斗齿淬火、回火≥1650≥1200≥8≥1546～52HRC 要求具有较高的强度、硬度以及良好的韧性配合,硬火,齿座性能指标完全满足进口齿座的性能要求。中 度一般在46～52HRC,以满足实际生产对耐磨性的碳的斗齿材料其力学性能满足进口