一种低合金钢的热处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种低合金钢的热处理方法，加热至1020～1080℃保温10～30min，使材料完全转化为奥氏体，且碳化物溶入奥氏体中；然后在500～380℃等温处理1～5h，碳化物均匀析出，奥氏体转化为下贝氏体，然后低温回火160～180℃保温0.8～1.5h，空冷。与现有技术相比，本发明处理的低合金钢不仅具有较高的硬度，而且还具有较好的韧性，耐磨性能好；动载荷缺口敏感性小，还具有较高的疲劳强度；且铸造性能好，铸件成品率高。
【专利说明】一种低合金钢的热处理方法
[0001] 本申请是基于中国申请（2012104069929)而提出的分案申请
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种低合金钢的热处理方法，具体的说，涉及一种用作斗齿的低合金 钢的热处理方法。
【背景技术】
[0003] 斗齿一般固定于挖掘机挖斗的下端，直接接触路面和需要铲起的物质，如泥沙、石 头、泥土等坚硬的东西，从而保护挖斗不受损坏。但由于在使用过程中，斗齿需要不断地石 头、泥土等坚硬的东西接触和摩擦，因此在使用一段时间后斗齿就容易被磨损掉。
[0004] 现有技术中，斗齿一般采用低碳合金钢材料，低碳合金钢材料的综合力学性能较 好，不易出现绷断的情况，但是硬度一般只有HRC50左右，则在使用一段时间后，低合金钢 材料的磨损比较严重，当磨损到不能起到保护作用时，则需要进行更换处理，一般2?3个 月就得更换，而频繁的更换斗齿不仅使效率降低，而且还使得使用成本也大大增加；而如 果使用硬度更高的高含量合金材料制作斗齿时，这种较高硬度的合金材料虽然具有较好的 耐磨性能，但是综合力学性能较差，较高硬度导致其脆性也较大，使用时极容易绷断；而且 为了得到耐磨性相对较好而综合力学性能又相对较好的合金材料，就需要在合金材料熔炼 时，加入更多的合金来进行调质，但合金元素的使用成本较高，随之而来就是合金材料的成 本也相应大幅增加。
[0005] 本发明的目的是提供一种硬度高，韧性好，耐冲击，缺口敏感性低的可用于斗齿的 低合金钢材料的热处理方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种硬度高，韧性好，耐冲击的可用于斗齿的低合金钢材料 的热处理方法。
[0007] 本发明所述的低合金钢的成分（重量％ )为：C :0.85?1.24% ;Mn :1.35? 1. 85%;Cr :1· 40 ?1. 90%:V :0· 1 ?0· 6%;Mo :0· 15 ?0· 2%;RE 0· 1 ?0· 3%，Si :0· 2 ? 0. 35%，S，P均〈0. 025%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008] 在上述化学成分中，碳是通常钢中所采用的最廉价的强化元素。碳在钢中主要以 固溶或生成碳化物的形式存在。碳化物可作为增强相增加钢的硬度和强度，利用热处理方 法，先在较高的温度下使碳化物都熔融在奥氏体中，然后利用碳化物微细化淬火方式进行 热处理，使碳化物颗粒极为细小且均匀分布，可进一步提高钢的强韧性。
[0009] 铬与铁能形成连续固溶体，并能与碳（铁）形成多种碳化物。钢中加入一定量的 铬，能提高硬度和强度，随着铬含量的增加，钢的抗拉强度和硬度也显著上升，因此，铬是耐 磨钢中常采用的化学元素。钒和碳有极强的亲和力，它在钢中主要以碳化物形态存在。钒 在钢中的主要作用是细化组织和晶粒，提高钢的强度和韧性，钒的碳化物具有极高的硬度 和耐磨性。另外，硅在钢中也主要以碳化物的形态存在，碳化硅的硬度极高，且分布在晶界， 可以防止晶粒快速长大。
[0010] 本发明中加人稀土的目的：一是改善钢的铸造性能，增加钢流的流动性，并改善钢 锭或铸件的表面质量，提高铸件成品率；二是提高钢的塑性和韧性，因为稀土具有脱氧、脱 硫、脱气，减少夹杂物的作用，因此，可改善钢的塑性和韧性，另一方面，稀土元素的硫化物、 氧化物及其它化合物在钢液凝固过程中，都是结晶核心，故有效地细化了晶粒，这也有利于 提高钢的塑性和韧性。
[0011] 本发明经冶炼炉溶炼后，钢水可浇铸成钢锭，再锻造或轧制成材，制成制品热处 理；另外钢水也可直接洗铸成铸件再进行热处理使用，优选将其直接浇铸成铸件然后进行 热处理使用。
[0012] 采用的热处理方法如下：加热至1020?1080°C保温10?30min，使材料完全转化 为奥氏体，且碳化物溶入奥氏体中；然后在500?380°C等温处理1?5h，碳化物均匀析出， 奥氏体转化为下贝氏体，然后低温回火160?180°C保温0. 8?1. 5h，空冷。
[0013] 此时金相组织为：下贝氏体+碳化物+残余奥氏体。下贝氏体的硬度和强度略低 于回火马氏体，但塑性好，缺口敏感性低，冲击韧性好，非常适合作为斗齿的芯材料。
[0014] 另外，为保证制成的斗齿具有更好的耐磨性和抗冲击性，还可将铸件进行渗碳和 渗金属处理，即进行表面处理。
[0015] 本发明所述的低合金钢，在热处理方法之前，还包括表面处理工艺：
[0016] 所述表面处理工艺如下：1)将斗齿放入离子注渗处理炉中，抽真空，当真空度达 到0. 5?10Pa，通入氮气至常压，然后加热至800°C?840°C，脉冲电流冲击由钨合金做成的 靶，脉冲电流束密度为0. 3?6mA/cm2,脉冲频率在25?50HZ，加速电压在30?40KV，钨离 子的注入能量在50?300KeV，注入钨离子的浓度20?50%，处理15?40h，然后随炉缓慢 冷却；
[0017] 2)将完成了步骤1)的斗齿放入到渗碳炉中，缓慢加热至800?950°C，保温2? l〇h后，随炉子冷却至800?900°C后进行60?80°C等温油淬火。
[0018] 本发明的方法还包括：在进行上述表面处理之前，先将斗齿的工作面打磨除氧化 膜和清洗（酸洗和碱洗）。
[0019] 依据上述表面处理工艺，离子注渗碳化钨层深度为1. 0?2mm，其表面硬度可以达 到60HRC以上，同时渗透层中有WC，Fe2W，Fe6W 6C、FeW3C等金属间化合物，他们的存在大大提 高了斗齿的整体强度和耐磨性。
[0020] 与现有技术相比，本发明提供的低合金钢不仅具有较高的硬度，而且还具有较好 的韧性，耐磨性能好；动载荷缺口敏感性小，还具有较高的疲劳强度；且铸造性能好，铸件 成品率高，特别适用于斗齿。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述。如无特别指明，本发明所用的原 料均为市购。
[0022] 实施例1
[0023] 利用真空感应炉冶炼本发明所述的低合金钢，其具体化学成分如表1所示。
[0024] 表1化学成分表
[0025]
【权利要求】
1. 一种低合金钢的热处理方法，其特征在于，所述低合金钢包括以下重量百分数的成 分：C :0· 85 ?1. 24% ;Mn :1· 35 ?1. 85% ;Cr :1· 40 ?1. 90% :V :0· 1 ?0· 6% ;Mo :0· 15 ? 0· 2% ;RE (λ 1 ?0· 3%，Si :0· 2 ?0· 35%，S，P 均〈0· 025%，其余为 Fe 和不可避免的杂 质； 所述低合金钢采用的热处理方法如下：加热至1020?1080°C保温10?30min，使材料 完全转化为奥氏体，且碳化物溶入奥氏体中；然后在500?380°C等温处理1?5h，碳化物 均匀析出，奥氏体转化为下贝氏体，然后低温回火160?180°C保温0. 8?1. 5h，空冷。
2. 根据权利要求1所述的低合金钢的热处理方法，其特征在于，所述的低合金钢，在热 处理方法之前，还包括表面处理工艺。
3. 根据权利要求2所述的低合金钢的热处理方法，其特征在于，所述表面处理工艺如 下：1)将斗齿放入离子注渗处理炉中，抽真空，当真空度达到〇. 5?10Pa，通入氮气至常 压，然后加热至800°C?840°C，脉冲电流冲击由钨合金做成的靶，脉冲电流束密度为0. 3? 6mA/cm2,脉冲频率在25?50HZ，加速电压在30?40KV，钨离子的注入能量在50?300KeV， 注入钨离子的浓度20?50%，处理15?40h，然后随炉缓慢冷却； 2)将完成了步骤1)的斗齿放入到渗碳炉中，缓慢加热至800?950°C，保温2?10h 后，随炉子冷却至800?900°C后进行60?80°C等温油淬火。
4. 根据权利要求3所述的低合金钢的热处理方法，其特征在于，在进行上述表面处理 之前，先将斗齿的工作面打磨除氧化膜和清洗。
【文档编号】C22C38/38GK104233095SQ201410513713
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2012年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】罗绍康 申请人:宁波吉威熔模铸造有限公司