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一種新型低合金耐磨鋼挖泥船挖巖絞刀齒的研制
?????? 近年來,我國疏浚行業出現了前所未有的繁榮盛況。挖泥船在疏浚工程中的港口建設、水利清淤、航道疏浚和環保清污等環節中扮演著極其重要的角色。絞吸式挖泥船是目前在疏浚工程中運用較廣泛的一種挖泥船,相對其他挖泥船,絞吸挖泥船是一種效率高、成本較低的挖泥船,是良好的水下挖掘機械。由于海底工況條件復雜多變、土質多樣、淤泥中含有大量石塊及障礙物,強烈的沖擊和磨損導致其絞刀齒用量很大。而此類零件的更換操作困難,頻繁的更換零件直接降低施工方的工作效率,因此絞刀齒的性能在挖泥船工作中起著非常重要的作用。目前國內沒有針對絞刀齒性能的研究,更沒有專業生產絞刀齒的成熟企業,現在工程用絞刀齒基本依賴進口。本文欲通過分析進口挖巖絞刀齒的各項性能指標,對現有的國產材質進行優化設計,配合不同的熱處理工藝,解決現有挖巖絞刀齒耐磨性能低、易斷裂等問題,以達到能夠批量生產高性能挖巖絞刀齒的目的。
?????? 合金成分設計必須充分考慮滿足產品性能的要求,設計原則是能夠保證得到足夠的淬透性,保證硬度和韌性的完美匹配。合金的成分主要選擇Mn、Cr、Ni、Mo為主要的合金化元素。合金的具體化學成分為(質量分數,%):0.2~0.4C,0.8~1.7Si,1.0~1.6Mn,≤0.035P,≤0.035S,1.4~1.8Cr,0.3~0.8Ni,0.2~0.6Mo,0.05~0.08稀土。試驗采用1t中頻感應電爐進行熔煉,所用原材料為:低硫磷廢鋼、低碳鉻鐵、錳鐵、鉬鐵、純鎳板和稀土材料。將回爐料全部放入爐底,上面加入合格廢鋼,送電熔煉;待鋼水溫度升至1500℃,加入按比例稱量好的鉻鐵和鉬鐵;出鋼前10min加入錳鐵,出鋼前7min加入硅鐵;原材料全部熔化后脫氧、扒渣,在鋼水液面100mm處取樣,做爐前分析,調整成分;當成分和溫度達到出爐要求時,插鋁終脫氧;在出鋼過程中加入稀土材料進行變質處理。為了得到適宜的產品硬度和韌性,采用淬火+回火熱處理工藝進行處理,在熱處理淬火過程中采用專用淬火油,該淬火油的冷卻速度介于水和油之間,對于防止淬火裂紋和淬火變形都十分有利。采用箱式電阻爐加熱鑄件,加熱溫度分別為860、880、900、920、940℃,保溫2h。淬火后采用低溫回火工藝,回火溫度為250~350℃。在工件本體取樣,進行硬度、強度、伸長率和沖擊等性能測試,并觀察工件的金相組織。
?????? 該成分的低合金耐磨鋼經淬火+回火熱處理后,組織為馬氏體或馬氏體+貝氏體。適合該工件的最佳熱處理工藝為:920℃淬火+250~350℃回火,這種處理狀態的硬度大于50HRC、沖擊功AKV>17J、抗拉強度σb>1450MPa,完全的提高而增大。通過不同熱變形條件下的顯微組織觀察發現,變形溫度越高,應變速率越小,再結晶現象更容易發生,并且進行的更完全。在高溫下Cr20Ni32AlTi合金塑性良好,變形溫度和變形速率對其高溫塑性影響不大。
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