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1、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
2、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 ,
3、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。并于传统的一次
4、正火工艺进行性了对比分析, 发现通过二次正火可以有效地均匀化成分 , 减少成分偏析。提高材料的韧性。通过测试 , 发现材料最优的高温正火条件是在1020下保温 3h。此时材料的韧性相比传统一次正火工艺提高了37.5%, 而磨损量降低了21.03%。此时材料的磨损机理主要为磨粒磨损, 并且犁沟密度比单次正火材料的密度小 , 隆起明显。回火温度对材料的硬度与韧性产生最为直接的影响 , 因此本文对不同的回火温度对耐磨性的影响进行了试验分析检测。试验表明 , 在 420回火时材料的磨损量最低 , 耐磨性最好。 推测是因为材料在 420回火时 , 材料的硬韧性配合最好 , 此时材料的磨损形貌主要以犁沟与疲劳区域为主 , 并且磨损过程中 , 脱落的金属材料在磨损过程中会再次黏着在金属材料表面 , 从而起到保护材料基体的作用 , 降低磨损量。