摘 要

为了减少挖泥船斗齿材料的损耗，节约经济成本，本文主要研究热处理工艺对中合金斗齿材料的性能影响的方面。首先根据中合金材料成分计算所需原料质量,利用10Kg中频感应加热炉进行目标中合金的熔炼，之后根据中合金材料成分确定淬火温度范围为800~900℃，在该范围内选择出五个温度对800℃正火的试样进行淬火处理，分别为820℃、840℃、860℃、880℃、900℃，之后在同一温度下进行回火后观察金相比较硬度绘制图线，观察金相发现在860℃下板条状马氏体最多且尺寸最小，硬度测量也发现在该温度淬火下的组织硬度最大。其次对三个试样在860℃下进行淬火处理，之后分别在三个不同的温度下进行回火处理，分别为200℃、450℃、600℃，观察金相，比较各试样硬度得到在200℃下回火所得组织硬度最大为48.1HRC，所得组织为回火马氏体。

关键词：中合金斗齿；热处理；组织；硬度

ABSTRACT

In order to reduce the loss of bucket tooth material and save economic cost, this paper mainly studies the effects of heat treatment process on the properties of medium alloy bucket tooth materials. Firstly, according to the composition of the alloy material, the quality of the required raw materials is calculated ,using 10Kg Medium frequency Induction reheating furnace to melt the alloy , the quenching temperature range is 800~900℃ according to the composition of the alloy material, and five temperature is selected to quench the samples of 800 ℃ positive fire in this range, which are 820 ℃ and 840 ℃, 860 ℃, 880 ℃, 900 ℃, then at the same temperature after tempering to observe the Metallographic comparison hardness drawing line, observe the metallographic discovery in 860 ℃ under the most strip martensite and the smallest size, hardness measurement also found in the temperature quenching of the tissue hardness is the largest. Secondly, three samples were quenched under 860 ℃, then tempering at three different temperatures, 200 ℃, 450 ℃, 600 ℃, observed metallographic, compared with the hardness of each specimen obtained at 200 ℃ tempering the maximum hardness of the tissue is 48.1HRC, the resulting tissue is tempering martensite.

Key Words: middle alloy bucket teeth; heat treatment; organizations; hardness

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2斗齿材料的发展及研究现状 1

1.2.1 普通高锰钢 1

1.2.2 改良型高锰钢 2

1.2.3变质超高锰钢 2

1.2.4低合金和中合金耐磨钢 2

1.2.5准贝氏体耐磨钢 3

1.2.6锻造低合金钢 3

1.3挖泥船斗齿的工况分析 3

1.4淬火工艺对中合金钢组织的影响 4

1.5回火工艺对中合金钢组织的影响 5

1.6课题研究内容 5

2.1中合金斗齿材料的制备 7

2.2中合金斗齿材料的热处理工艺 8

第3章 实验数据结果分析 10

3.1 铸态组织金相及硬度 10

3.2不同淬火温度与材料硬度的关系 10

3.2.1淬火组织金相及硬度 10

3.2.2回火组织金相及硬度 14

3.3不同回火温度与材料硬度的关系 17

第4章 结论 20

参考文献 21

致谢 22

附录1 23

附录2 24

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

当今世界发展越来越开放，各国之间贸易往来更加密切，货物运输方式也更加多元化，但国际贸易之间航运仍是运送大型货物的最节约的方式，随着货物船只越来越多港口吞吐量同时也需进一步扩大，内地水利工程也需大力发展。因此，疏浚施工主要工具挖泥船技术的提升迫在眉睫。

根据自身作业方式挖泥船一般被分为五类，即绞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船、抓斗式挖泥船、铲斗式挖泥船、链斗式挖泥船。其中最常用的疏浚设备当属抓斗式挖泥船，因为其作业范围大、适用范围普遍的特点而备受人们青睐^[1]。随着水利工程量的加大，抓斗式挖泥船的斗齿材料的磨损也越来越多。在金属失效的三种形式中，由于磨损所造成的经济损失远大于由断裂，腐蚀所造成的损失。据统计，国内每年因斗齿材料磨损的损失达几千万元^[2]。抓斗式挖泥船的斗齿材料在工作中，主要与泥沙、矿石、岩石等接触，它们的主要成分为石英砂，一般显微硬度为1000~1300HV^[3]。而在实际生产应用中所用的钢材料，即使经过热处理以及加工硬化后其显微硬度仍远小于石英砂。因而斗齿材料在使用中的磨损及其严重，这就要求斗齿材料具有很高的硬度和耐磨性。同时，挖泥船斗齿在水下工作遇到大块的岩石、矿石时，通过自身重力对石块做功，破坏其完整性，最终将其收入斗齿中，在破坏过程中，斗齿材料自身也受到较大的冲击力，若冲击韧性不够则斗齿材料变形失效，因而需要具备一定的冲击韧性。斗齿在装入物料的过程中又受到弯矩的作用，因而要求其具有一定的强度。综上所述，通过研究实验，需要获得具有一定硬度和耐磨性的斗齿材料，同时具备一定的强韧性。应用性能条件好、寿命长的斗齿，不仅能充分减少材料损耗，降低生产加工成本，具有良好的金融效益，又能保证稳定生产，增加设备工作频率，同时减少设备检验维修工作量，减少工作强度，优化工人劳动条件，具有良好的社会福利。当今国内外斗齿材料大多为中、低合金耐磨钢，由于中、低合金耐磨钢合金元素含量低，制造成本低，综合力学性能优越，生产应用灵活，能较好地符合对耐磨要求强度高的工程机械的工况，因而广泛的应用在工程机械零件上。

1.2斗齿材料的发展及研究现状