高强度铸钢斗齿材料的研制与应用
超高强度钢材的合成与应用
超高强度钢材的合成与应用随着科技的不断进步和工业的快速发展，超高强度钢材在各个领域中的应用日益广泛。
本文将探讨超高强度钢材的合成方法以及其在不同领域中的应用。
一、超高强度钢材的合成方法超高强度钢材的合成方法主要包括化学合成和物理合成两种方式。
1. 化学合成化学合成是通过改变原料的成分和比例来合成超高强度钢材。
其中最常用的方法是通过合金化来提高钢材的强度。
例如，添加铬、镍、钼等合金元素可以增强钢材的耐腐蚀性能和机械性能。
此外，控制冷却速度和热处理工艺也是合成超高强度钢材的重要步骤。
2. 物理合成物理合成是利用物理手段来制备超高强度钢材。
其中最常用的方法是调整钢材的晶体结构。
通过控制冷却速度和热处理工艺，可以使钢材中的晶体变为细小且均匀分布，从而提高钢材的强度。
此外，采用高压大变形、热机械处理等技术也可以制备出高强度的钢材。
二、超高强度钢材在汽车行业中的应用超高强度钢材在汽车行业中具有广泛的应用前景。
它可以用于制造汽车的车身、车架以及其他结构件，从而提高汽车的整体安全性和节能性能。
1. 车身制造超高强度钢材的应用可以使汽车的车身更加坚固耐用。
相比传统的钢材，超高强度钢材具有更高的强度和硬度，能够有效抵挡外界的冲击和变形。
此外，使用超高强度钢材还可以减少车身的重量，提高汽车的燃油经济性。
2. 车架制造超高强度钢材的应用可以增加汽车的整体刚性和稳定性。
车架是汽车的骨架，对汽车的操控性和舒适性有着重要影响。
采用超高强度钢材制造车架，可以提高车架的强度和刚度，从而提高汽车的操控性能和行驶稳定性。
三、超高强度钢材在航空航天领域中的应用超高强度钢材在航空航天领域中具有重要的应用价值。
它可以用于制造航空器的骨架和结构件，提高航空器的载荷能力和飞行安全性。
1. 飞机制造超高强度钢材的应用可以降低飞机的结构重量，提高飞机的载荷能力。
在制造飞机的翼梁、机身等结构件时，采用超高强度钢材可以减少材料使用量，从而减轻飞机的整体重量。
挖掘机斗齿用30Cr2MnSi钢的热处理工艺及组织性能研究
挖掘机斗齿用30Cr2MnSi钢的热处理工艺及组织性能研究挖掘机斗齿是挖掘机上的重要零件,在工作过程中,斗齿材料与沙土岩石等直接接触,极易被磨损而失效。
作为易失效部件,斗齿材料得到了广泛的研究。
长久以来,提高硬度被认为是提高耐磨性的最优选项,因此,马氏体耐磨铸钢由于其较高的硬度而到了广泛的应用。
但在最近研究中,部分研究者提出材料的耐磨性并不与硬度正相关,还存在其他影响因素。
本论文通过选取市场上存在的部分斗齿材料,分析对比其耐磨性能,寻找斗齿材料耐磨性差异的原因,并对30Cr2MnSi钢的热处理工艺提出了改善方向,并测试改善后材料的耐磨性能,测试结果表明,改善热处理工艺后材料的耐磨性能有所提高。
对市场上存在的四类斗齿材料进行了成分分析,组织观察,硬度,强度,韧性以及耐磨性能检测,并观察材料的断口形貌以及磨损形貌,发现当材料的硬度相当时,材料的耐磨性能与材料的韧性成正比。
此外,成分中的Ni元素可以有效提高材料的韧性,从而提高材料的耐磨性能。
并且,观察材料的组织发现,锻造品斗齿比正品斗齿材料的晶粒度小,成分分布均匀,而在铸造品斗齿中存在较多的成分偏析,从而导致铸造品斗齿的韧性降低,耐磨性下降。
而在耐磨性较好的斗齿材料磨损表面,存在较多的犁沟,并伴有隆起,还有白色疲劳区域,表明在磨损过程中存在较多的塑性变形,材料需要经过多次塑性变形才会产生剥落。
而在耐磨性较差的斗齿材料磨损表面,犁沟两侧不存在隆起与疲劳区域,表面磨损以直接切削为主,直接造成材料的移除,磨损量较大。
通过分析可知,材料的耐磨性不仅取决于硬度,还与韧性相关。
鉴于铸造品斗齿材料组织中存在较多的成分偏析,可与通过合适的热处理工艺减少成分偏析,提高材料的韧性,从而达到提高耐磨性的目的。
通过以上分析可知,材料的组织对耐磨性影响较大。
本文通过对30Cr2MnSi 钢设计二次正火工艺,并对高温正火的温度与保温时间进行了试验分析,找到了最优的二次正火工艺参数。
高强度钢材的开发和应用
高强度钢材的开发和应用一、引言高强度钢材是一种具有高强度、高韧性和耐疲劳等性能的新型材料。
随着现代工业的发展，对材料强度和韧性的要求越来越高，高强度钢材的开发和应用越来越受到人们的关注。
本文将从高强度钢材的发展历程、高强度钢材的种类及特性、高强度钢材的应用等方面进行分析和探讨。
二、高强度钢材的发展历程早在20世纪60年代，高强度钢材已经开始应用于航天、航空、造船等领域。
随着高强度钢材的不断研究和发展，各类高强度钢材相继问世，广泛应用于桥梁、船舶、汽车、建筑等领域。
20世纪70年代初，瑞典钢铁有限公司成功研制出了强度为690MPa以上的高强度钢板，并开始进行应用研究。
20世纪80年代，美国波音公司研制了强度高达1400MPa的超高强度钢，用于制造航空发动机、导弹、普通飞机零部件等。
21世纪以来，随着科技水平的不断提高，高强度钢材逐渐进入普通民用领域，被广泛应用于汽车、家具制造等领域。
三、高强度钢材的种类及特性高强度钢材种类繁多，按材料分类可以分为碳素钢、合金钢、不锈钢等。
其中碳素钢广泛应用于桥梁、车架等结构件中，合金钢和不锈钢主要用于船舶、汽车等制造领域。
高强度钢材的特性主要表现在以下几个方面：1.高强度相比较于传统钢材，高强度钢材的屈服强度和抗拉强度均高于600MPa，甚至达到1000MPa以上。
这种高强度的特性使高强度钢材可以充分发挥其优势，使用相对更薄的钢板可以达到同等强度的效果，能够实现轻量化和节能的要求。
2.高韧性高韧性是高强度钢材的重要特性之一，能够保证高强度钢材在承受大变形的情况下不会产生断裂。
这种特性是高强度钢材得以广泛应用的关键之一。
3.耐疲劳性能强高强度钢材相比于低强度钢材，具有更好的耐疲劳性能，可以在复杂的工作环境下长期稳定工作。
4.加工性能良好高强度钢材虽然特性较为优越，但其材料较硬，需要使用高效的加工技术进行加工，在此前提下，高强度钢材在加工过程中存在一定的难度。
不过随着加工技术的不断提高，现在的高强度钢材已经广泛应用，并成为很多制造业的首选材料。
新型高强高韧耐磨斗齿钢研究
斗齿 是工 程机械 挖 掘机易 耗件 ，市 场需 求量 大 ， 用 ，设 计新 型斗 齿钢化 学成 分见 表 １。
根据 使 用 环 境 不 同 分 为 硬 质 环 境 岩 石 齿 （用 于 铁
表 １ 新 型 斗 齿 材 料 化 学 成 分 设 计
％
矿 、石 矿 等 ），软 质环 境土 方 齿 （用 于挖 掘泥 土 、沙 石
Ｃ ‘ Ｓｉ Ｍｎ Ｍｏ Ｐ
Ｓ Ｃｒ
Ｖ
等 ），锥形 齿 （用 于煤 矿 ）等 ，其 主 要 的失 效形 式 为 磨 ０．２９— １．０～ １．０— ０．１５～ ≤ ≤ １．１０～ ０．０９— 损和 断裂 ：斗齿 工作 面 与物料 直接 接触 ，如 耐磨性 不 ０．３１ １．１Ｏ １．１０ ０．１８ ０．０１５ ０．０１０ １．２Ｏ ０．１２
硫 、磷 ：含量要 低 ，特别是 硫含 量不 能高 ，否则生 成 二类硫 化锰 夹杂 物 ，严 重 削弱韧 性 。 １．２ 质 量条 件
生 产工 艺 ：采 用纯 铁 ５００ ｋｇ真 空 中频感 应 炉 熔炼 浇注钢锭 锻造圆钢一锻造斗齿，其质量条
作者 简介：时振 明（１９７１～），男 ，１９９４年 ７月毕业于鞍 山钢铁学校钢 铁冶金专业 。高级工程师 ，主要从事钢铁 技术工作 。
钢 ，生 产 的斗齿 满足 了硬 质岩石 环境 技术 要求 ，疲 劳
锰 ：能提 高钢 的强 度 ，并 能提 高 钢 的 淬透 性 ，增
寿命 得到 显著 提高 。
加 耐磨 性能 。
１ 斗 齿 材 料 设 计 及 质 量 条 件
铬 ：提高 淬 透 性 ，增 大 回 火 抗 力 ，增 加 耐 磨 性 。 过 高 的铬含 量会增 大偏 析 。
挖机斗齿铸造方法
挖机斗齿铸造方法一、引言挖机斗齿是挖掘机等工程机械的重要零部件，它直接与地面接触，承受着巨大的压力和摩擦力。
为了提高挖机斗齿的耐磨性和使用寿命，铸造方法起着关键作用。
本文将介绍挖机斗齿的铸造方法，包括模具制备、熔炼、浇注、冷却、清理和检验等过程。
二、模具制备挖机斗齿的铸造首先需要制备模具。
模具是用于铸造金属制品的工具，它决定了最终产品的形状和尺寸。
通常使用砂型铸造，即将铸造材料与砂子混合，填充到模具中，经过振动和压实后形成所需形状的模型。
模具制备过程需要根据挖机斗齿的设计图纸来确定模具尺寸和形状。
三、熔炼熔炼是将金属原料加热至熔化状态的过程。
挖机斗齿通常采用高强度合金钢材料进行铸造，因此需要选用高温熔炼炉进行熔炼。
熔炼过程中需要控制炉温和熔化时间，确保金属原料完全熔化，并且保持合金的化学成分稳定。
四、浇注浇注是将熔化的金属倒入模具中的过程。
在挖机斗齿铸造中，需要将熔化的高强度合金钢材料迅速倒入模具中，以充分填充模具的空腔。
为了保证浇注效果，需要控制浇注温度和速度，以及熔化金属的纯净度。
五、冷却在挖机斗齿铸造完成后，需要进行冷却处理。
冷却是将铸件从高温状态迅速冷却至室温的过程，以使金属结晶固化并获得所需的物理和机械性能。
冷却过程中需要控制冷却速度和冷却介质，以避免铸件产生裂纹或变形。
六、清理清理是将挖机斗齿铸件从模具中取出并进行后续处理的过程。
通常需要去除模具残留物、修整铸件表面以及进行必要的修磨和打磨。
清理过程中需要注意保护铸件的表面光洁度和尺寸精度。
七、检验挖机斗齿铸造完成后需要进行质量检验。
检验主要包括外观质量、尺寸精度和物理性能等方面。
外观质量检验主要是检查铸件表面是否有缺陷，如气孔、夹杂等。
尺寸精度检验需要使用测量工具进行，确保铸件的尺寸满足设计要求。
物理性能检验主要是进行硬度测试和冲击试验，以评估铸件的强度和韧性。
八、总结挖机斗齿的铸造方法包括模具制备、熔炼、浇注、冷却、清理和检验等多个环节。
特厚钢板在挖掘机斗齿设计中的应用研究
特厚钢板在挖掘机斗齿设计中的应用研究特厚钢板是一种具有很高强度和良好耐磨性能的钢材，广泛应用于各种工程机械中，包括挖掘机斗齿的设计中。
本文将对特厚钢板在挖掘机斗齿设计中的应用进行研究分析，探讨其优势和存在的问题，并提出改进方案，以期提高挖掘机的工作效率和使用寿命。
首先，特厚钢板在挖掘机斗齿设计中的应用可以明显提高其耐磨性能。
挖掘机斗齿在工作中经常接触到各种硬质物料，如岩石和混凝土等，导致其容易受到磨损。
特厚钢板的高强度和良好的耐磨性能可以有效抵抗磨损，使挖掘机斗齿在使用过程中更加耐久。
其次，特厚钢板可以提高挖掘机斗齿的强度和稳定性。
挖掘机在进行重型工程作业时，斗齿所承受的载荷较大，常常会受到冲击和挤压力。
特厚钢板由于其较高的屈服强度和抗拉强度，可以有效防止挖掘机斗齿在工作中发生断裂和变形，提高其整体稳定性。
此外，特厚钢板的应用还可以减少维修和更换的频率，降低了使用成本。
常规材料斗齿在工作一段时间后容易损坏，需要经常更换，而特厚钢板具有更长的使用寿命。
挖掘机可以更长时间保持高效率的工作状态，避免了频繁的工作中断和维护时间，提高了挖掘机的利用率和经济效益。
然而，特厚钢板在挖掘机斗齿设计中也存在一些问题需要解决。
首先，特厚钢板的成本较高，相比常规材料会增加一定的投资成本。
其次，由于特厚钢板的重量较大，可能会增加挖掘机斗齿的自重，影响挖掘机整体的稳定性和操作灵活性。
此外，特厚钢板的加工和焊接难度较大，增加了生产过程中的工艺要求和技术难度。
为了克服上述问题并进一步提高挖掘机斗齿的设计，可以采取以下改进方案。
首先，可以通过合理的设计和优化结构，减少特厚钢板的使用量，以降低成本。
其次，在特厚钢板的选材中，可以选择更高性价比的特厚钢板材料，既能满足使用要求，又能节约成本。
此外，可以通过加强挖掘机的其他部件的强度，来抵消特厚钢板自重对挖掘机整体稳定性的影响。
另外，在特厚钢板的加工和焊接中，可以采用先进的焊接技术和设备，提高工艺水平，以提高特厚钢板的加工效率和质量。
ZG30CrMn2Si2Mo作为斗齿材料的探究
ZG30CrMn2Si2Mo作为斗齿材料的探究通过斗齿材料的用途，了解斗齿材料在工作过程中会受到严重的冲击力造成一定程度的磨损。
而国内的斗齿材料多是用高锰钢做的，但是耐磨性差，因此研究ZG30CrMn2Si2Mo作为斗齿材料，使斗齿材料具有更好的硬度和耐磨性。
标签：斗齿；马氏体；淬火；耐磨性1 斗齿材料的用途我国现在斗齿材料多用的都是高锰钢，比如：ZGMn13作为斗齿材料，这种钢在经过处理后会形成单相奥氏体组织，这种组织在强烈冲击、切割挤压载荷的作用下，具有加工硬化的特点，如果它的冲击能力越大，那么硬化效果则会越好。
但是如果硬化效果不是很明显，将会导致，斗齿材料表面硬度较差。
经过研究发现，高锰钢在经过高冲击应力以后，也并非最优秀的耐磨材料，因为在冲击作用下，高锰钢的加工硬化锋不是在最表层，而是在整个材料的亚表层，这的组织是脆化萌生裂纹的开始，会导致斗齿材料磨损表面的剥落。
所以，高锰钢并不适合于既受冲击力又受摩擦力的采掘工况，它仅仅适合于受到强烈冲击力的采掘工况。
为了更好地找到另一种材料代替高锰钢作为斗齿材料，我们把目标锁定在低碳马氏体多元合金钢，研究这种钢是否更适合制作斗齿材料，有没有足够的耐磨性。
通过热处理工艺使低碳马氏体多元合金钢，具有更好地耐磨性、强度、冲击韧性、焊接性和抗应力腐蚀开裂等特性，克服高锰钢斗齿所带来的缺点，从而减少工程经济开支，提高生产率。
2 对ZG30CrMn2Si2Mo作热处理工艺设计及其试验安排确定了以ZG30CrMn2Si2Mo作为研究对象，化学成分含量如下所示表1：ZG30CrMn2Si2Mo处理成板条状马氏体，以板条状马氏体为基体使材料有更强的耐磨性，使碳化物与基体组织形成共格关系。
确定了对ZG30CrMn2Si2Mo 的工艺，那么组织中碳化物的大小也就确定了，接下来我们要研究热处理会对ZG30CrMn2Si2Mo材料的强度、硬度、耐磨性的影响。
首先，把ZG30CrMn2Si2Mo用高速走丝切割机截取成10mm*10mm*15mm 的试样。
新型耐磨合金铸钢斗齿的研究与应用
产斗齿相当 ! 具有显著的经济效益 "
抵抗由于物料切削带来的磨损及强烈冲击对齿面局部 产生的凿削 ! 必须具有较高的硬度和足够的韧性相配 合 " 为此根据以上情况 !充分考虑到多种合金元素对组 织和性能的综合影响 !本项目选用中碳合金铸钢并经炉 前稀土孕育处理来试制斗齿 !其化学成分如表 3 所列 "
图$ 材料经热处理后的金相组织变化
用户好评 " 目前已投入批量生产 $
参考文献
众多研究表明 % 淬火组织中低碳马氏体的亚结构 是高密度的位错网 " 且马氏体形成后 " 碳及合金元素向 位错和其它晶体缺陷处偏聚或析出 " 马氏体得到强化 与硬化 $ 同时由于马氏体中碳浓度低 "再加上马氏体的 自回火 " 其晶格正方度很小或没有 " 淬火应力也小 " 不 存在显微裂纹 " 且高密度位错的不均匀分布 " 存在低密 度区 " 为位错提供了活动的余地 " 使其可动性较大 " 由 于位错的运动能缓解局部区域的应力集中 " 延缓裂纹 的萌生 " 且一旦裂纹形成 " 位错的可动性削弱裂纹源处 的应力 " 抑制裂纹的扩展 "从而使其又具有相当好的韧 性 "是一种高强硬性的理想组织 $ 而贝氏体本身就是一 种具有高强度 & 高韧性和高耐磨性的组织 " 同时在淬火
工程机械
!""# $%&
图中淬火温度 !!" 及回火温度 #$" 对性能的影响 " 我们最 后确定该抗磨钢的热处理工艺为 %&’ ( 淬火 ! 水淬 #)
的连续冷却过程中先于马氏体形成 "先形成的贝氏体分 割了原奥氏体晶粒 " 使后形成的马氏体更加短而细 "更 进一步提高了马氏体的性能 "使材料的强韧性具有较大 的提高+,-$
一种高强韧合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺[发明专利]
![一种高强韧合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/59f445e53086bceb19e8b8f67c1cfad6195fe934.png)
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.09.11C N 103290329 A (21)申请号 201210040530.X(22)申请日 2012.02.22C22C 38/38(2006.01)C22C 33/04(2006.01)C21D 9/00(2006.01)E02F 9/28(2006.01)(71)申请人北京辰极国泰科技有限公司地址100083 北京市海淀区学院路30号北京科技大学会议中心220(72)发明人戎豫 吴承建 黄秋群 周伟明(54)发明名称一种高强韧合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺(57)摘要本发明提供了一种高强韧合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺，本发明采用综合合金化原理和微合金化原理构成高强韧合金铸钢挖掘机斗齿，所述的挖掘机斗齿为含有高强韧合金铸钢的化学成分的质量分数％为：C 0.15～0.21、Mn1.66-2.00、Cr 0.80-1.00、Si 0.90～1.20、Mo 0.32～0.42、V 0.06～0.12、Nb 0.04～0.08、RE 0.04～0.08、余量为Fe 。
本发明通过合理的熔炼、浇铸斗齿工艺及热处理工艺而形成一种挖掘机斗齿。
其优点在于易控制在大截面上得到低碳马氏体组织，具有高强韧性，特别是优良的低温韧性，抗中等冲击磨损性优良，斗齿的服役性能稳定可靠，使用寿命长，性能价格比优良。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页(10)申请公布号CN 103290329 A*CN103290329A*1/1页1.一种铸造高强韧合金铸钢挖掘机斗齿，其特征在于高强韧合金铸钢挖掘机斗齿是这样构成的，所述的挖掘机斗齿所含的高强韧合金铸钢的化学成分质量分数％为：C 0.15～0.21、Mn 1.66-2.00、Cr 0.80-1.00、Si 0.90～1.20、Mo 0.32～0.42、V 0.06～0.12、Nb 0.04～0.08、RE 0.04～0.08、余量为Fe 。
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２．４ 新型斗齿材料应用结果
着回火温度的提高， 材料的强度和硬度呈降低的趋
研 制 的 高 强 度 斗 齿 于 ２００４ 年 １０ 月 在 某 露 天 势， ３００℃～３５０ ℃回火， 试验材料具有较高强度的
煤矿的卡特彼勒 ９９４Ｄ 型装载机上使用， 斗齿单件 重为 １２５ ｋｇ， 斗齿的热处理采用 ９００ ℃淬火、３００ ℃ 低温回火处理， 使用结果表明， 寿命接近进口产品 的使用寿命， 取得了良好的使用结果。２００６ 年 ４ 月
材
料
马氏体呈板条状， 残余奥氏体可分布在马氏体板条 损 ＣＡＴ 斗齿耐磨性较好， 高强度铸钢的耐 磨 性 和
· !
之间（ 图 ２ｂ） 或贝氏体铁素体板条之 上 和 板 条 之 间 ＣＡＴ 斗齿耐磨性相当。较大载荷的磨料磨损， 高强 工
（ 图 ２ｃ） 。之所以出现这种复合组织， 与材料的成分 度铸钢斗齿的磨损失重均低于两种进口斗齿材料的
［４］ Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｆ Ｄ ， Ｒｅｉｓｎｅｒ Ｇ， Ｗｅｒｎｅｒ Ｅ ，ｅｔ ａｌ． Ｎｅｗ ｖｉｅｗ ｏｎ
名称 齿座 斗齿
热处理 ９２０℃淬 火 、３００℃回 火 ９００℃淬 火 、３００℃回 火
表 ２ 高强度铸钢斗齿材料的力学性能
σｂ／ＭＰａ
σ０．２／ＭＰａ
δ５ ／％
１ ０８０～１ ２００ １ ６５０～１ ７５０
８５０～９６０ １ ２００～１ ３００
１２～１０ ６～８
#／％ ３０～２５ １５～２０
硬度 ３０２～型为 ＣＡＴ４００ 型挖掘机， 使用结果表明， 斗齿 好前景。
使用寿命达到原装斗齿使用寿命， 与进口斗齿价格 ２０ ０００ 元 ／ｔ 相比， 价格降低 ４０％ 左右， 具 有 明 显 的 经济效益。
参考文献 ［１］ 程巨强， 刘志学． 新型贝氏体铸钢回火热处理组织和
性能的研究［Ｊ］． 铸造技术， ２００５， ２６（６）： ４６２－ ４６４．
相组织， 具有良好的力学性能。斗齿材料的力学性能 为强度（ σｂ） ≥１ ６５０ ＭＰａ， 冲击韧度（ ＡＫＵ） ≥２０ Ｊ， 硬度 ４６￣５２ ＨＲＣ， 齿座材料的力学性能为强度 （ σｂ） ≥ １ ０８０ ＭＰａ， 冲击韧度（ ＡＫＵ） ≥４０ Ｊ， 硬度 ３２０～３８０ ＨＢ。
（ ２） 高强度斗齿材料淬火后不同温度回火 ， 随
斗齿的耐磨性试样均采用斗齿实体取样， 对比 材料为未用过的相同型号的韩国进口星普 ＳＢＩＣ３２０ 型挖掘机斗齿和卡特 ＣＡＴ３２０ 型挖掘机斗齿， 实体 斗齿用线切割加工试样， 取样位置均在靠近斗齿尖 部的相同位置， 磨损试样尺寸为 Φ４×２４ ｍｍ， 试验 机型号为 ＭＬ－ １０ 型磨料磨损试验机， 试验参数为： 磨程： １０．４０９ ｍ； 磨料： １８０ 目碳化硅水砂纸； 载荷： 正 压力 １６．９ Ｎ； 试样状态： 水平进给 ４ ｍｍ／ｒ； 对磨副： 盘 状水砂纸， 转速 ６０ ｒ／ｍｉｎ。用 ＴＧ３２８Ａ 分析天平测定 磨损失重。
４９￣５０
０．０３４ ２
０．８７
高强度铸钢斗齿
４６￣４８
５０￣５２
０．０３０ ２
０．９９
ＣＡＴ 斗齿
４９￣５０
５０￣５１
０．０８８ ８
１．００
１９．６ Ｎ ＳＢＩＣ 斗齿
４８￣４９
４９￣５０
０．０８１ ９
１．０８
高强度铸钢斗齿
４６￣４８
５１￣５３
０．０８１ ４
１．０９
注： ＨＲＣ 由 ＨＲＮ 换算而来； 相对耐磨性 ＝ＣＡＴ 斗齿磨损失重 ／ 试验材料磨损失重。
２ 试验结果及分析
２．１ 斗齿的力学性能 根据对有关生产挖掘机专业厂家的调研和了
解， 国外斗齿和齿座材料， 其力学性能的要求如表 １ 所示。可以看出， 对于齿座材料， 要求具有较高的强 度、良好的焊接性能， 硬度一般在 ３０２～３５２ ＨＢ。斗 齿由于多数与齿座材料采用销连接， 无需焊接， 因此
— ５７ —
料的塑性和表面硬度， 提高了耐磨性。
表 ３ 是几种进口斗齿和研制的高强度铸钢斗齿
表 ３ 研制斗齿材料和进口斗齿材料磨料磨损试验结果
载荷及斗齿
磨损前硬度（ ＨＲＣ）
磨损后硬度（ ＨＲＣ）
重量磨损量（ ｇ）
相对耐磨性
ＣＡＴ 斗齿
４９￣５２
５０￣５１
０．０３０ ０
１．００
６．９ Ｎ ＳＢＩＣ 斗齿
４８￣４９
３ 结论
［２］ 程巨强， 康沫狂． 硅对准贝氏体渗碳钢组织与性能的 影响［Ｊ］． 材料热处理学报， ２００３， ２４（ ３） ： ８－ １１．
（ １） 新研制的高强度铸钢斗齿经淬火、低温回 火热处理， 组织为马氏体、贝氏体铁素体和奥氏体复
［３］ 许昌淦， 周鹿宾． 合金钢与高温合金［Ｍ］． 北京： 北京航 空航天大学出版社， １９９３．
σｂ
回火温度低于 ４００ ℃， 其强度和硬度变化不大， 说明 该材料具有较高回火抗力。在 ４５０ ℃回火出现回火脆 性， 出现回火脆性的原因与该温度回火时， 淬火组织 分解析出碳化物有关［１］。超过 ４５０ ℃回火， 强韧性有所 增加， 但增加缓慢， 因此淬火高温回火不能充分发挥 新材料的性能优点， 淬火后合适的回火温度为 ３００℃ ～３５０ ℃， 此时可以获得良好的力学性能。 ２．２ 斗齿材料的显微组织
斗齿的冶炼采用 ５００ ｋｇ 中频感应炉熔炼， 根据 齿座和斗齿确定化学成分， 分别进行冶炼， 浇注成齿 座、斗齿及标准铸造梅花试样。材料的力学性能试样
均取自于梅花试样， 拉伸强度试样采用 Φ１０ ｍｍ 的 标准短试样， 试验机为 ＷＥ－ ３０ 型试验机， 冲击试样 采 用 １０ ｍｍ×１０ ｍｍ×５５ ｍｍ 标 准 的 Ｕ 型 缺 口 试 样， 试验机型号为 ＪＢ－ ３０／１５ 型试验机。
· !
Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒｏｃｅ ｓ ｓ
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／ＭＰａ
σ０．２／ＭＰａ
δ５ ／％
工
齿座
淬 火 、回 火
≥９８０
≥７８４
≥９
艺
斗齿
淬 火 、回 火
≥１ ６５０
≥１ ２００
≥８
#／％ ≥２５ ≥１５
ｂσ
以斗齿为例来说明热处理对其组织和力学性能 的影响， 图 １ 是新研制的高强度铸钢斗齿材料 ９００ ℃ 淬火不同温度回火后的力学性能。可以看出， 淬火后 随着回火温度的提高， 抗拉强度及冲击韧性值先升后 降， 在 ３００ ℃回火出现峰值， 在较高强度的同时， 具有 较高的冲击韧度值， 表现出具有良好的强韧性配合。
用日本理学 Ｄ／ｍａｘ－ ３Ｃ 自动 Ｘ－ 衍射仪（ＸＲＤ）进 行物相分析及测定磨损前后斗齿试样残余奥氏体含 量 ， 显 微 组 织 观 察 采 用 Ｎｅｏｐｈｏｔ－ ３ 型 光 学 显 微 镜 （ＯＭ）和 ＪＥＭ－ ２００ＣＸ 型透射电子显微镜（ ＴＥＭ） ， 用洛 氏 ＨＲＣ１５０ 硬度计测定其硬度， 用表面洛氏 ＨＲＮ４５ 硬度计测定磨损前后磨面硬度。
硬度 ３０２～３５２ ＨＢ ４６～５２ ＨＲＣ
要求具有较高的强度、硬度以及良好的韧性配合， 硬 度一般在 ４６～５２ ＨＲＣ， 以满足实际生产对耐磨性的 要求。新研制的高强度铸钢斗齿、齿座的力学性能如 表 ２ 所示。可见， 低碳铸钢的齿座材料经淬火低温回
火， 齿座性能指标完全满足进口齿座的性能要求。中 碳的斗齿材料其力学性能满足进口斗齿力学性能的 要求。因此， 新研制的齿座和斗齿材料的力学性能完 全满足进口齿座和斗齿的性能要求。
关键词： 斗齿材料 高强度铸钢 力学性能 应用 热处理
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斗齿是大型挖掘机、装载机主要的磨损件之一。 目前在我国大规模的工程建设中， 挖掘机、装载机的 使用量不断增加， 斗齿的需求量愈来愈大。由于斗齿 工作过程中直接与砂、土、岩石、煤和矿物等接触， 受 到严重的磨料磨损， 消耗量很大。目前大型装载机、 挖掘机斗齿材料部分还需进口， 因此开发斗齿新型 材料， 替代进口产品， 提高斗齿的使用寿命， 减少磨 损造成的损失， 具有重要的经济意义。作者在多年研 究、生产耐磨材料实践的基础上， 开发了一种新型高 强度铸钢斗齿材料， 淬火低温回火材料的组织由马 氏体、贝氏体和奥氏体组成， 具有高强度、高硬度及 良好韧性配合等特点， 本文研究了新研制的高强度 铸钢斗齿材料组织和力学性能特点。为这种新型斗 齿材料的应用提供试验依据。
图 １ 不同温度回火斗齿的力学性能
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（ ａ） 光学金相组织
（ ｂ） 透射电镜组织
（ ｃ） 透射电镜组织
图 ２ 研制的铸钢斗齿材料的显微组织
第 ３８ 卷 ２００７ 年 ７ 月
工程机械
Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ ａ ｎｄ Ｐ ｒｏｃｅ ｓ ｓ
体和残余奥氏体组织的形貌和分布特征， 贝氏体和 材料磨料磨损试验结果。可以看出， 低载荷下磨料磨
艺
设计有关， 合金化时加入较高的 Ｓｉ 可以提高强度及 钢回火时的抗力， 阻碍组织中碳化物的析出［２］， 形成
磨损失重， 具有较好的耐磨性能， 相对耐磨性略优于 同规格进口斗齿的耐磨性， 虽然新研制的高强度斗
无碳化物的贝氏体组织， Ｍｎ 和 Ｎｉ 均是提高淬透性 元素， 同时扩大奥氏体区的元素， 有利于残余奥氏体 形成， 加入 Ｍｏ 的配合可以提高钢的贝氏体淬透性 ［３］， 因此， 淬火时可以获得马氏体、贝氏体组织及残余 奥氏体组织。
图 ２ 是新研制的高强度斗齿材料 ９００ ℃淬火、 ３００ ℃回火的组织。从图中可以看出， 光学显微组织 为板条状组织（ 图 ２ａ） ， 应为板条马氏体和贝氏体组 织。Ｘ 射线衍射分析证明， 衍射图谱中存在奥氏体 峰， 因此组织应为贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成 的复相组织， 利用透射电镜可以观察到贝氏体、马氏