双液双金属复合铸造铲齿的研究

摘要

挖掘机铲齿的现实工作条件十分恶劣，在挖掘物料时不但受到磨损作用，而且还要受到一定的冲击载荷，我国每年因磨损和冲击断裂造成的损失不可小觑。根据挖掘机铲齿的实际工作环境和其工作力学性能要求，本文设计了不同的化学成分及热处理工艺，并且提出了一套完整的复合工艺方案。
　　本文通过采用力学性能实验、金相显微镜、冲击磨损试验机及扫描电镜等检测方法，对齿尖材料的机械性能﹑显微组织和物相构成进行分析，组织为下贝氏体、残余奥氏体及少量马氏体，确定了齿尖的最佳化学成分配比(wt％)是 C:0.5，Cr:3.5，Si:1.2，Mn:1.6，Mo：0.3，Ni：0.5，最优热处理工艺950℃×1.5h+300℃×2h。最佳成分和最优工艺下，铲齿齿尖材料硬度为46~55HRC，比原用铲齿提高了8HRC，冲击韧性值为ak≥30J/cm2。通过两台中频炉熔炼，生产出了一种双金属复合铲齿，并利用冲击试验机、显微硬度仪、XRD、SEM、金相显微镜等对双金属复合铲齿进行检测，确定了最优的复合参数，即双金属复合铸造工艺为：浇注温度1480℃、两种金属液浇注的间隔时间20s，齿柄部位成分为：C:0.33，Cr:1.22，Si:1.2，Mn:1.83，减少了齿柄原配方的贵金属材料的含量。相同的热处理工艺下，齿柄硬度为HRC36~40，冲击韧性为ak>60J/cm2。提出了一种新的双金属复合铸造工艺。复合铸造铲齿的齿尖与齿柄发生元素扩散，可有效减少齿柄原始配料的合金成分；复合界面为曲面，增加了复合界面结合面积，界面处多方向受力，提高了界面的结合强度，为双金属复合提出了一个新思路。对该设计的双金属复合铸造铲齿进行装机试验，解决了铲齿在使用过程中发生易断裂、易磨损等问题，使用寿命比现役铲齿提高1.5倍以上。

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1绪论

1.1课题背景

1.2课题研究的目的和意义

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容、目标

2材料与方法

2.1课题研究思路的提出

2.2实验材料

2.3试样制备

2.4热处理工艺

2.5复合工艺设计

2.6实验方法

3齿尖材质及热处理工艺的研究

3.1合金元素对齿尖性能的影响

3.2热处理工艺对实验钢组织与性能的影响

3.3断口扫描分析

3.4耐磨性分析

3.5本章小结

4双金属铲齿复合工艺的研究

4.1温度场测试

4.2双金属复合后齿柄成分的变化分析

4.3混料工艺的应用

4.4复合界面冲击韧性分析

4.5显微硬度分析

4.6 X射线衍射分析

4.7双金属界面分析

4.8双金属复合铸造铲齿的制造

4.9小结

结论

参考文献

在读期间已获成果

致谢