合金化高錳鋼鏟齒鏟唇熱處理大型挖掘機(jī)、裝載機(jī)的鏟齒、鏟唇等耐磨件一般用高錳鋼鑄造，鏟齒及鏟唇在作業(yè)過(guò)程中和物料作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)挖掘和鏟裝工作，承受物料的嚴(yán)重沖擊、穹曲應(yīng)力和磨料磨損，時(shí)常發(fā)生鏟齒的前期斷裂事故。作者在高錳鋼的生產(chǎn)實(shí)際中，生產(chǎn)的WK-4型挖掘機(jī)鏟齒鑄件在使用過(guò)程中曾發(fā)生斷裂，生產(chǎn)的PH2800型電鏟鏟唇鑄件在熱處理過(guò)程中產(chǎn)生多處裂紋和斷裂的事故。本文從鏟齒及鏟唇的化學(xué)成分、鑄造工藝、熱處理工藝等方面進(jìn)行分析，總結(jié)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)鑄件產(chǎn)生斷裂和裂紋的影響，為指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。
1高錳鋼鑄件的斷裂及裂紋形態(tài)是WK-4型挖掘機(jī)鏟齒鑄件在使用過(guò)程中發(fā)生斷裂部位的示意圖。從圖看出，WK-4型挖掘機(jī)鏟齒上部發(fā)生斷裂，下部產(chǎn)生裂紋。是PH2800型電鏟鏟唇在熱處理過(guò)程產(chǎn)生的裂紋照片，裂紋的位置主要從鏟唇前端a）和裝配孔處b）開(kāi)始，部分裂紋形成后擴(kuò)展過(guò)程中沿主裂紋的方向成一定角度形成許多細(xì)小的二次裂紋，呈菊花狀形貌，宏觀(guān)發(fā)現(xiàn)二次裂紋呈明顯的氧化色，說(shuō)明是在加熱過(guò)程中形成的。
2高錳鋼鑄件產(chǎn)生裂紋和斷裂的原因分析針對(duì)鏟齒和鏟唇發(fā)生斷裂和熱處理過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，主要從化學(xué)成分、鑄造工藝、熱處理工藝方面進(jìn)行分析。化學(xué)成分方面，對(duì)斷裂的鏟齒體分別進(jìn)行化學(xué)成分分析。鑄件要求的高錳鋼鏟齒的成分是在標(biāo)準(zhǔn)普通高錳鋼的成分基礎(chǔ)上，為了提高高錳鋼的強(qiáng)度，特別是屈服強(qiáng)度，合金化設(shè)計(jì)中，加入了Cr、Mo等合金元素，斷裂殘齒的化學(xué)成分wt%）檢測(cè)結(jié)4型挖掘機(jī)鏟齒的斷裂，分析了鏟齒的鑄造工藝，是生產(chǎn)鏟齒的鑄造工藝簡(jiǎn)圖。可以看出，鑄造時(shí)，冒口位于鏟齒斷裂部位的上面，即鏟齒的工作面上。分析認(rèn)為，冒口位置不合適，一方面冒口在工作面上，容易產(chǎn)生鑄造缺陷，對(duì)使用影響較大，另一方面，工作面上的冒口，鑄造時(shí)冒口較難定位，易造成冒口位置偏移，如果靠近定位筋，澆注后凝固過(guò)程補(bǔ)縮時(shí)會(huì)造成冒口與定位筋之間存在較大的應(yīng)力，容易產(chǎn)生裂紋。
熱處理工藝方面，由于高錳鋼合金含量高，導(dǎo)熱性差，線(xiàn)收縮大，熱處理加熱過(guò)程會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，同時(shí)鑄態(tài)組織中形成的碳化物由于強(qiáng)度低，脆性大，顯著地降低了鋼的塑性和韌性，易使鏟齒和鏟唇鑄件產(chǎn)生開(kāi)裂，因此對(duì)高錳鋼水韌處理時(shí)要對(duì)加熱速度有嚴(yán)格的要求。觀(guān)察鏟齒鑄件斷口形貌和鏟唇裂紋形貌，均發(fā)現(xiàn)斷口及其裂紋有氧化色，說(shuō)明熱處理過(guò)程加熱速度過(guò)快是造成鑄件產(chǎn)生裂紋的主要原因。
是鏟裝機(jī)鏟齒鑄件斷裂殘?bào)w所取沖擊試樣的金相組織，鏟齒金相組織中并沒(méi)有塊狀或網(wǎng)狀碳化物相存在，只有少量的呈細(xì)小彌散分布的碳化物，但晶粒較大，隨爐試樣吸收的沖擊功Ak）檢測(cè)結(jié)果為：216、202、183，布氏硬度205HB，具有較高的沖擊韌度，沖擊韌度和硬度滿(mǎn)足高錳鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T5680- 1998）規(guī)定的沖擊韌度及硬度的要求。
3工藝的改進(jìn)鑒于化學(xué)成分滿(mǎn)足要求，主要從鑄造工藝和熱處理方面進(jìn)行改進(jìn)。
鑄造工藝方面，對(duì)于WK-4型挖掘機(jī)鏟齒鑄件，改變澆冒口位覃如所示），與原工藝相比，冒口位置發(fā)生變化，分型面也發(fā)生變化，冒口放在熱節(jié)圓處，有利于補(bǔ)縮和冒口安放，避免放在工作面，鏟齒內(nèi)腔的型芯采用鋸末砂，增加型芯的退讓性，澆注后10h以后開(kāi)箱，以減少鑄件凝固時(shí)的熱應(yīng)力。
熱處理工藝方面，由于高錳鋼導(dǎo)熱性差，熱處理加熱時(shí)對(duì)加熱速度的要求較為嚴(yán)格，但對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中的熱處理爐，加熱速度無(wú)法控制，因此，熱處理工藝由原來(lái)的加熱過(guò)程650C―次保溫，改為采用階梯形的加熱曲線(xiàn)，每隔100C間隙保溫2h，以增加鑄件內(nèi)外的溫度均勻性，減少熱應(yīng)力。
高錳鋼水韌處理組織應(yīng)為單相奧氏體組織，無(wú)磁性，但對(duì)斷裂的鏟齒殘?bào)w進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)殘齒鑄件斷口的芯部無(wú)磁性，而鏟齒表面卻有磁性，說(shuō)明鑄件在熱處理過(guò)程由于加熱溫度高，鏟齒和鏟唇鑄件壁時(shí)間/h改進(jìn)后的熱處理工藝熱處理工藝改進(jìn)使用。維修ZL50型輪式裝載機(jī)變速器罕見(jiàn)故障及處理方法三明齒輪箱有限責(zé)任公司李芳慧我公司為裝載機(jī)用齒輪和變速器的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家，本人常年在變速器生產(chǎn)第一線(xiàn)工作，在多年的工作中，遇見(jiàn)并處理了一些非典型的故障，現(xiàn)從中挑選較為罕見(jiàn)的幾例，詳細(xì)描述故障表現(xiàn)、處理過(guò)程及結(jié)果，供同行，不當(dāng)之處敬希指正。
1.1故障表現(xiàn)該機(jī)在工作ih后，變速器油溫升高到油溫表的極限值，隨后各擋工作壓力快速下降，most后芫全沒(méi)有壓力，整機(jī)停在工地?zé)o法移動(dòng)，水箱內(nèi)冷卻水開(kāi)鍋，變速器外表冒煙，靠近箱體約40~50cm處，有灼熱感。持續(xù)用冷水噴淋變速器使其冷卻或停機(jī)等待約2~3h，重新啟動(dòng)后，又可以正常工作。
1.2故障分析根據(jù)變速器的故障表現(xiàn)初步判定可能有以下幾種原因：變矩器內(nèi)元件損壞。因軸用擋圈斷裂或軸承損壞，造成變矩器內(nèi)泵輪、渦輪和導(dǎo)輪之間發(fā)生摩擦，產(chǎn)生發(fā)熱和工作無(wú)力現(xiàn)象。
變速器液壓系統(tǒng)各管路內(nèi)有雜質(zhì)造成阻塞，引起油路不暢，油液在截面積急劇變化的管路內(nèi)流動(dòng)，引起油溫急劇升高。
―擋或倒擋主、從動(dòng)摩擦片間發(fā)生打滑，引起高溫。
散熱器內(nèi)熱交換管積垢太多，無(wú)法形成熱交換，變矩器產(chǎn)生的熱量無(wú)法正常散發(fā)，引起高溫。
變速器選用的油液不對(duì)或?yàn)榱淤|(zhì)油。
13維修過(guò)程根據(jù)上述分析結(jié)果，首先檢查了變矩器內(nèi)泵輪、導(dǎo)輪和渦輪，更換了摩擦片、液壓膠管和散熱器，用鉆頭和鋼絲刷等工具清洗箱體內(nèi)各油孔，裝配時(shí)重新測(cè)量各部位的間隙，各項(xiàng)工作都做得非常仔細(xì)而小心，most后加入6號(hào)液力傳動(dòng)油，重新裝機(jī)進(jìn)行鏟土試驗(yàn)，結(jié)果故障依舊，沒(méi)有任何改善。
上述處理過(guò)程系針對(duì)裝載機(jī)變速器油溫過(guò)高的常規(guī)方法，而且一般經(jīng)過(guò)如此細(xì)致小心的檢查，照例應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題才對(duì)，可事實(shí)上卻毫無(wú)效果。由此較厚，加熱和保溫時(shí)間較長(zhǎng)，造成表面脫碳，水冷時(shí)因脫碳造成表面碳量降低，冷卻過(guò)程中發(fā)生馬氏體相變，形成馬氏體組織，產(chǎn)生磁性。也指出，ZGMn13試樣在1 050°Cx0.5h~6h保溫，表面碳量已經(jīng)降到075%~0 35%，水淬后表面會(huì)出現(xiàn)馬氏體組織。一般水韌處理的高錳鋼鑄件不進(jìn)行回火，以防碳化物析出，但脫碳表面由于形成馬氏體組織，不回火時(shí)，淬火態(tài)不回火馬氏體脆性較大，因此對(duì)水韌處理后的高錳鋼鑄件進(jìn)了200C低溫回火，使表面形成的馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體組織，降低馬氏體脆性，提高鑄件的韌性，200C低溫回火不會(huì)析出粗大的碳化物。
金相組織觀(guān)察表明，低溫回火形成的碳化物呈細(xì)小而彌散分布，可以提高耐磨性，對(duì)降低沖擊韌性的作用較小。
4結(jié)束語(yǔ)通過(guò)改變鑄造工藝，特別是澆冒口位置，熱處理工藝采取等溫階梯加熱、低溫回火等措施有效地消除了高錳鋼鑄件的斷裂現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。
