一种斗齿及其制造方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103589971 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103589971 A (21)申请号 201310530925.2 (22)申请日 2013.11.01 C22C 38/60(2006.01) E02F 9/28(2006.01) (71)申请人 宁波宇翔机械铸造有限公司 地址 315131 浙江省宁波市鄞州区横溪镇工 业区 (72)发明人 徐雪明 (74)专利代理机构 南京众联专利代理有限公司 32206 代理人 毕东峰 (54) 发明名称 一种斗齿及其制造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种斗齿及其制造方法， 包括 齿头和齿座， 齿头按。

2、照质量百分比由以下成分组 成 ： C ： 0.24-0.30%， Si ： 1.2-1.5%， Mn ： 0.8-1.2%， V ： 0.05-0.10%， Nb ： 0.25-0.5%， Ti ： 0.15-0.2%， Ni ： 0.2-0.35%， Al ： 0.12-0.15%， Zn ： 0.15-0.2%， B ： 0.003-0.007%， Mo ： 0.3-0.55%， Cr ： 1.5-2.1%， S ： 0.025%， P ： 0.025%， Sn ： 0.020%， Sb ： 0.010%， Pb ： 0.010%， 其余为 Fe， 齿座按照 质量百分比由以下成分组成 ： 。

3、C ： 3.2-3.6%， Si ： 2.1-2.3%， Mn ： 0.2-0.4%， Cr ： 0.35-0.45%， Nb ： 0.06-0.1%， Ni ： 0.5-0.7%， Ti ： 0.04-0.05%， Sn ： 0.01-0.02%， Cu ： 0.7-0.95%， Al ： 0.12-0.15%， As ： 0.01-0.03%， Zn ： 0.15-0.2%， P ： 0.01%， S ： 0.01%， 其余为 Fe。原料配比合理， 制造方法科 学， 韧性、 抗腐蚀能力、 耐磨能力和承受冲击负荷 的能力得到很大提高， 使用寿命比普通高锰钢提 高 2.2 倍， 使用安全、 可。

4、靠， 生产成本较低， 适合 大规模生产。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 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5页 (10)申请公布号 CN 103589971 A CN 103589971 A 1/1 页 2 1. 一种斗齿， 其特征在于 ： 包括齿头和齿座， 其中齿头按照质量百分比由以下成 分组成 ： C ： 0.24-0.30%， Si ： 1.2-1.5%， Mn ： 0.8-1.2%， V ： 0.05-0.10%， Nb ： 0.25-0.5%， Ti ： 0.15-0.2%， Ni ： 0.2-0.35%，。

5、 Al ： 0.12-0.15%， Zn ： 0.15-0.2%， B ： 0.003-0.007%， Mo ： 0.3-0.55%， Cr ： 1.5-2.1%， S ： 0.025%， P ： 0.025%， Sn ： 0.020%， Sb ： 0.010%， Pb ： 0.010%， 其余为 Fe， 齿座按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 3.2-3.6%， Si ： 2.1-2.3%， Mn ： 0.2-0.4%， Cr ： 0.35-0.45%， Nb ： 0.06-0.1%， Ni ： 0.5-0.7%， Ti ： 0.04-0.05%， Sn ： 0.01-0.02%， C。

6、u ： 0.7-0.95%， Al ： 0.12-0.15%， As ： 0.01-0.03%， Zn ： 0.15-0.2%， P ： 0.01%， S ： 0.01%， 其余为 Fe。 2. 根据权利要求 1 所述的一种斗齿， 其特征在于 ： 包括齿头和齿座， 其中齿头按照质 量百分比由以下成分组成 ： C ： 0.26%， Si ： 1.34%， Mn ： 0.96%， V ： 0.08%， Nb ： 0.4%， Ti ： 0.19%， Ni ： 0.32%， Al ： 0.14%， Zn ： 0.16%， B ： 0.006%， Mo ： 0.45%， Cr ： 1.9%， S ： 0。

7、.02%， P ： 0.02%， Sn ： 0.015%， Sb ： 0.008%， Pb ： 0.007%， 其余为 Fe， 齿座按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 3.45%， Si ： 2.2%， Mn ： 0.3%， Nb ： 0.09%， Ti ： 0.6%， Mg ： 0.04%， Sn ： 0.016%， Cr ： 0.4%， Cu ： 0.75%， Al ： 0.14%， As ： 0.02%， Zn ： 0.16%， P ： 0.008%， S ： 0.009%， 其余为 Fe。 3. 一种斗齿的制造方法， 其特征在于 ： 包括如下步骤 ： （1） 齿头冶炼浇铸 按照质。

8、量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 造渣， 脱氧， 钢液造渣采用 碎玻璃为造渣剂， 炉内脱氧采用加入低碳MnFe和SiFe进行脱氧， 熔炼温度为1620-1650， 出钢温度为 1590-1620， 出钢到钢包中， 终脱氧使用铝丝， 在浇铸前浇铸试块， 浇铸温度为 1500-1540， 将钢水倒入齿头模具， 冷却到 123010时控制温度 2-3 小时， 使碳化物析 出， 缓冷到室温脱模 ； （2） 齿头调质处理 先进行淬火， 工件放入淬火炉以 90-100 /h 将温度提升到 900-920， 保温 2-3 小时， 取出工件油淬， 淬火结束后放入回火炉进行回火， 以60-80/h。

9、将温度提升到280-300保 温 3-4 小时， 取出工件空冷 ； （3） 齿座冶炼 按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 以 110-120 /h 将温度 提升到 1520-1560， 待炉料完全熔化后保温 1-2 小时， 脱硫形成钢水 ； （4） 浇铸 将加工好的齿头预热到温度 300-500， 固定到树脂模具的底部， 齿头之间间隔为 12-20mm， 将铁水浇铸入已固定好的模具中 ； 将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模 ； （5） 退火 将加工结束后的齿座加温到 920-940， 保温 3-4 小时， 以 30 /h 速度冷却到 600-650出炉空冷。 4.根据权利要求3所。

10、述的一种斗齿的制造方法， 其特征在于 ： 步骤 （1） 中钢液造渣采用 碎玻璃为造渣剂， 炉内脱氧采用加入低碳 MnFe 和 SiFe 进行脱氧。 5. 根据权利要求 3 或 4 所述的一种斗齿 ： 其特征在于 ： 包括齿头与齿座， 齿头为长方 体， 长 12-20cm， 多个齿头平行嵌在齿座前部， 齿头露出齿座 8-15cm， 齿头间距 12-20mm。 权 利 要 求 书 CN 103589971 A 2 1/5 页 3 一种斗齿及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及挖掘机的斗齿， 属于机械设备技术领域， 具体涉及一种斗齿及其制造 方法。 背景技术 0002 斗齿一般装在挖掘机挖斗的。

11、前端， 在工作时直接与岩石、 矿石等物料接触， 当斗齿 切割物料时， 斗齿与物料发生相对运动， 在表面产生很大的正挤压力， 从而在斗齿工作面和 物料之间产生较大的摩擦力， 斗齿要承受冲击作用， 在挖掘时， 又要承受弯矩作用， 由于长 时间承受较大的冲击， 斗齿表面产生不同程度的磨损， 进而产生深度较大的犁沟， 导致变 形、 脱落， 现在挖掘机广泛应用于建筑工地、 开山挖矿， 数量多， 其中斗齿是易损件， 每年更 换的数量庞大， 价值无法估量， 所以设计出一种耐磨斗齿， 提高斗齿的使用寿命， 意义重大。 发明内容 0003 为解决上述问题， 本发明公开了一种斗齿及其制造方法， 具有良好的耐磨性和。

12、高 寿命， 工作环境适应范围大， 制造成本低。 0004 为达到上述目的， 本发明的技术方案如下 ： 一种斗齿， 包括齿头和齿座， 其中齿头按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 0.24-0.30%， Si ： 1.2-1.5%， Mn ： 0.8-1.2%， V ： 0.05-0.10%， Nb ： 0.25-0.5%， Ti ： 0.15-0.2%， Ni ： 0.2-0.35%， Al ： 0.12-0.15%， Zn ： 0.15-0.2%， B ： 0.003-0.007%， Mo ： 0.3-0.55%， Cr ： 1.5-2.1%， S ： 0.025%， P ： 0.025。

13、%， Sn ： 0.020%， Sb ： 0.010%， Pb ： 0.010%， 其余 为 Fe， 齿座按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 3.2-3.6%， Si ： 2.1-2.3%， Mn ： 0.2-0.4%， Cr ： 0.35-0.45%， Nb ： 0.06-0.1%， Ni ： 0.5-0.7%， Ti ： 0.04-0.05%， Sn ： 0.01-0.02%， Cu ： 0.7-0.95%， Al ： 0.12-0.15%， As ： 0.01-0.03%， Zn ： 0.15-0.2%， P ： 0.01%， S ： 0.01%， 其余 为 Fe。 0005 一种。

14、斗齿的制造方法， 包括如下步骤 ： （1） 齿头冶炼浇铸 按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 钢液造渣采用碎玻璃为 造渣剂， 炉内脱氧采用加入低碳 MnFe 和 SiFe 进行脱氧， 熔炼温度为 1620-1650， 出钢 温度为 1590-1620， 出钢到钢包中， 终脱氧使用铝丝， 在浇铸前浇铸试块， 浇铸温度为 1500-1540， 将钢水倒入齿头模具， 冷却到 123010时控制温度 2-3 小时， 使碳化物析 出， 缓冷到室温脱模 ； （2） 齿头调质处理 先进行淬火， 工件放入淬火炉以 90-100 /h 将温度提升到 900-920， 保温 2-3 小时， 取出。

15、工件油淬， 淬火结束后放入回火炉进行回火， 以60-80/h将温度提升到280-300保 温 3-4 小时， 取出工件空冷 ； （3） 齿座冶炼 说 明 书 CN 103589971 A 3 2/5 页 4 按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 以 110-120 /h 将温度 提升到 1520-1560， 待炉料完全熔化后保温 1-2 小时， 脱硫形成钢水 ； （4） 浇铸 将加工好的齿头预热到温度 300-500， 固定到树脂模具的底部， 齿头之间间隔为 12-20mm， 将铁水浇铸入已固定好的模具中 ； 将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模 ； （5） 退火 将加工结束后的齿座。

16、加温到 920-940， 保温 3-4 小时， 以 30 /h 速度冷却到 600-650出炉空冷。 0006 本发明所述的斗齿包括齿头与齿座， 齿头为长方体， 长 12-20cm， 多个齿头平行嵌 在齿座前部， 齿头露出齿座 8-15cm， 齿头间距 12-20mm。 0007 本发明所述斗齿齿头用材主要为低合金耐磨钢， 与普通的高锰钢相比， 低合金耐 磨钢适用挖掘的范围大， 合金元素含量低， 生产成本低， 而且使用时间长。 0008 由于斗齿齿座厚度不均匀， 浇铸温度直接影响铸件的成型和内在质量， 温度过高 容易粘砂， 并且产生缩孔， 经过多次试验， 浇铸温度最终定为 1520-1560。。

17、 0009 本发明将斗齿分为齿头和齿座两个部分， 齿座使用普通原料， 齿头面积小， 成分内 加入了稀有金属， 具有高耐磨性和高硬度， 齿座面积大， 降低稀有金属的使用量从而降低了 生产成本， 通过不断改进制造方法， 最终确定的本发明的制造方法， 使齿头与齿座部分材料 更易于熔合， 保证了齿尖与基体部分的结合强度， 从而在提供一种高耐磨、 高硬度、 高韧性 的长寿命齿头的同时， 有能够保证齿座抗冲击的性能加大， 而且大幅降低了斗齿的生产成 本， 由于每个齿头镶嵌在齿座内， 提高了齿头与齿座的结合力同时， 仍然保持了很高的力学 性能。 0010 本发明所述的斗齿齿头的 C 含量比较低， 控制在 0。

18、.24%-0.30%， 以便于淬火获得 韧性较好的高位错马氏体， Mo 和 Cr 总量控制在 1.8-2.8%， 对斗齿齿头的淬透性、 淬硬性和 奥氏体稳定性效果明显， 其中 Nb 的含量达到 0.25-0.5%， 可以在基体中形成铌质点， 增加 耐磨性和使用寿命， 混和 0.05-0.10% 的 V 可以细化钢的组织和晶粒， 显著提高改善钢铁 的性能， 可加大钢的韧性、 抗腐蚀能力、 耐磨能力和承受冲击负荷的能力， 制造出来的斗齿 齿头的力学性能为 ： 硬度为 485-498HB， 抗拉强度为 1725Mpa， 延伸率为 6-10%， 收缩率为 12.5-16.8%， 冲击功 Akv20为 。

19、25-28J, 冲击功 Akv-40为 18-22J， 使用寿命增加 2 倍以 上。 0011 本发明的有益效果是 ： 采用本发明斗齿， 齿头与齿座分开制造， 既保证了齿头的韧性、 抗腐蚀能力、 耐磨能力 和承受冲击负荷的能力， 生产齿座能够节约稀有金属， 生产成本较低， 使用寿命比普通高锰 钢提高 2.2 倍， 使用安全、 可靠。 具体实施方式 0012 下面结合具体实施方式， 进一步阐明本发明， 应理解下述具体实施方式仅用于说 明本发明而不用于限制本发明的范围。 0013 实施例 1 一种斗齿， 包括齿头和齿座， 其中齿头按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 0.26%， 说 明 书 。

20、CN 103589971 A 4 3/5 页 5 Si ： 1.34%， Mn ： 0.96%， V ： 0.08%， Nb ： 0.4%， Ti ： 0.19%， Ni ： 0.32%， Al ： 0.14%， Zn ： 0.16%， B ： 0.006%， Mo ： 0.45%， Cr ： 1.9%， S ： 0.02%， P ： 0.02%， Sn ： 0.015%， Sb ： 0.008%， Pb ： 0.007%， 其 余为 Fe， 齿座按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 3.45%， Si ： 2.2%， Mn ： 0.3%， Nb ： 0.09%， Ti ： 0.6%， M。

21、g ： 0.04%， Sn ： 0.016%， Cr ： 0.4%， Cu ： 0.75%， Al ： 0.14%， As ： 0.02%， Zn ： 0.16%， P ： 0.008%， S ： 0.009%， 其余为 Fe。 0014 上述斗齿的制造方法， 包括如下步骤 ： （1） 齿头冶炼浇铸 按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 钢液造渣采用碎玻璃为 造渣剂， 炉内脱氧采用加入低碳 MnFe 和 SiFe 进行脱氧， 熔炼温度为 1640， 出钢温度为 1610， 出钢到钢包中， 终脱氧使用铝丝， 在浇铸前浇铸试块， 浇铸温度为 1530， 将钢水倒 入齿头模具， 冷却。

22、到 1230时控制温度 2 小时， 使碳化物析出， 缓冷到室温脱模 ； （2） 齿头调质处理 先进行淬火， 工件放入淬火炉以 90 /h 将温度提升到 910， 保温 3 小时， 取出工件油 淬， 淬火结束后放入回火炉进行回火， 以 60 /h 将温度提升到 290保温 4 小时， 取出工件 空冷 ； （3） 齿座冶炼 按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 以 120 /h 将温度提升 到 1540， 待炉料完全熔化后保温 1.5 小时， 脱硫形成钢水 ； （4） 浇铸 将加工好的齿头预热到温度 350， 固定到树脂模具的底部， 齿头之间间隔为 18mm， 将 铁水浇铸入已固。

23、定好的模具中 ； 将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模 ； （5） 退火 将加工结束后的齿座加温到 930， 保温 4 小时， 以 25 /h 速度冷却到 640出炉空 冷。 0015 本实施例所述的斗齿包括齿头与齿座， 齿头为长方体， 长 15cm， 多个齿头平行嵌在 齿座前部， 齿头露出齿座 12cm， 齿头间距 18mm。 0016 制造出来的斗齿齿头的力学性能为 ： 硬度为 498HB， 抗拉强度为 1748Mpa， 延伸率 为 7%， 收缩率为 12.5%， 冲击功 Akv20为 25J, 冲击功 Akv-40为 18J， 使用寿命比普通高 锰钢提高 2.4 倍。 0017 实施例 2 一种。

24、斗齿， 包括齿头和齿座， 其中齿头按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 0.24%， Si ： 1.2%， Mn ： 0.8%， V ： 0.05%， Nb ： 0.25%， Ti ： 0.15%， Ni ： 0.2%， Al ： 0.12%， Zn ： 0.15%， B ： 0.003%， Mo ： 0.3%， Cr ： 1.5%， S ： 0.02%， P ： 0.018%， Sn ： 0.015%， Sb ： 0.008%， Pb ： 0.009%， 其余为 Fe， 齿座按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 3.2%， Si ： 2.1%， Mn ： 0.2%， Cr ： 0.3。

25、5%， Nb ： 0.06%， Ti ： 0.5%， Mg ： 0.04%， Sn ： 0.01-%， Cu ： 0.7%， Al ： 0.12%， As ： 0.01%， Zn ： 0.15%， P ： 0.008%， S ： 0.005%， 其余为 Fe。 0018 一种斗齿的制造方法， 包括如下步骤 ： （1） 齿头冶炼浇铸 按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 钢液造渣采用碎玻璃为 说 明 书 CN 103589971 A 5 4/5 页 6 造渣剂， 炉内脱氧采用加入低碳 MnFe 和 SiFe 进行脱氧， 熔炼温度为 1620， 出钢温度为 1590， 出钢到钢包中。

26、， 终脱氧使用铝丝， 在浇铸前浇铸试块， 浇铸温度为 1500， 将钢水倒 入齿头模具， 冷却到 1220时控制温度 2 小时， 使碳化物析出， 缓冷到室温脱模 ； （2） 齿头调质处理 先进行淬火， 工件放入淬火炉以 90 /h 将温度提升到 900， 保温 2 小时， 取出工件油 淬， 淬火结束后放入回火炉进行回火， 以 60 /h 将温度提升到 280-300保温 3 小时， 取出 工件空冷 ； （3） 齿座冶炼 按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 以 110 /h 将温度提升 到 1520， 待炉料完全熔化后保温 1 小时， 脱硫形成钢水 ； （4） 浇铸 将加工好。

27、的齿头预热到温度 300， 固定到树脂模具的底部， 齿头之间间隔为 12mm， 将 铁水浇铸入已固定好的模具中 ； 将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模 ； （5） 退火 将加工结束后的齿座加温到 920， 保温 3 小时， 以 28 /h 速度冷却到 600出炉空 冷。 0019 本发明所述的斗齿包括齿头与齿座， 齿头为长方体， 长 12cm， 多个齿头平行嵌在齿 座前部， 齿头露出齿座 8cm， 齿头间距 12mm。 0020 制造出来的斗齿齿头的力学性能为 ： 硬度为 485HB， 抗拉强度为 1725Mpa， 延伸率 为 10%， 收缩率为 16.8%， 冲击功 Akv20为 28J, 冲击功。

28、 Akv-40为 22J， 使用寿命比普通 高锰钢提高 2.2 倍。 0021 实施例 3 一种斗齿， 包括齿头和齿座， 其中齿头按照质量百分比由以下成分组成 ： C ： 0.30%， Si ： 1.5%， Mn ： 1.2%， V ： 0.10%， Nb ： 0.5%， Ti ： 0.2%， Ni ： 0.35%， Al ： 0.15%， Zn ： 0.2%， B ： 0.007%， Mo ： 0.55%， Cr ： 2.1%， S ： 0.02%， P ： 0.022%， Sn ： 0.015%， Sb ： 0.008%， Pb ： 0.005%， 其余为 Fe， 齿 座按照质量百分比由以。

29、下成分组成 ： C ： 3.6%， Si ： 2.3%， Mn ： 0.4%， Cr ： 0.45%， Nb ： 0.1%， Ti ： 0.7%， Mg ： 0.05%， Sn ： 0.02%， Cu ： 0.95%， Al ： 0.15%， As ： 0.03%， Zn ： 0.2%， P ： 0.008%， S ： 0.01%， 其余为 Fe。 0022 斗齿的制造方法， 包括如下步骤 ： （1） 齿头冶炼浇铸 按照质量百分比配比将齿头炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 钢液造渣采用碎玻璃为 造渣剂， 炉内脱氧采用加入低碳 MnFe 和 SiFe 进行脱氧， 熔炼温度为 1650， 出钢温度为 。

30、1620， 出钢到钢包中， 终脱氧使用铝丝， 在浇铸前浇铸试块， 浇铸温度为 1540， 将钢水倒 入齿头模具， 冷却到 1240时控制温度 3 小时， 使碳化物析出， 缓冷到室温脱模 ； （2） 齿头调质处理 先进行淬火， 工件放入淬火炉以 100 /h 将温度提升到 920， 保温 3 小时， 取出工件 油淬， 淬火结束后放入回火炉进行回火， 以 80 /h 将温度提升到 300保温 4 小时， 取出工 件空冷 ； （3） 齿座冶炼 说 明 书 CN 103589971 A 6 5/5 页 7 按照质量百分比配比将齿座的炼钢原料用中频感应电炉冶炼， 以 120 /h 将温度提升 到 156。

31、0， 待炉料完全熔化后保温 2 小时， 脱硫形成钢水 ； （4） 浇铸 将加工好的齿头预热到温度 500， 固定到树脂模具的底部， 齿头之间间隔为 20mm， 将 铁水浇铸入已固定好的模具中 ； 将铸好的耐磨斗齿在室温下脱模 ； （5） 退火 将加工结束后的齿座加温到 940， 保温 4 小时， 以 25 /h 速度冷却到 650出炉空 冷。 0023 本发明所述的斗齿包括齿头与齿座， 齿头为长方体， 长 20cm， 多个齿头平行嵌在齿 座前部， 齿头露出齿座 15cm， 齿头间距 20mm。 0024 制造出来的斗齿齿头的力学性能为 ： 硬度为 489HB， 抗拉强度为 1738Mpa， 延伸率 为 11%， 收缩率为 14.2%， 冲击功 Akv20为 29J, 冲击功 Akv-40为 24J， 使用寿命比普通 高锰钢提高 2.3 倍。 0025 本发明所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段， 还包括由以 上技术特征任意组合所组成的技术方案。 说 明 书 CN 103589971 A 7 。