(2)工艺分析 分别从前、后工作面各取两个试样,磨平进行硬度测试。发现同一块试样上硬度差别很大,初步判断是材质不均匀。将试样进行磨制、抛光、腐蚀,发现每件试样上都存在明显界线,只是界线部位不同。从宏观看,周围呈浅灰色,中间部分颜色较暗,说明该件很可能是镶铸件,从表面上看,被包围起来的部分也应该是镶块。金属材料的力学性能取决于材料的成分及热处理工艺。成分相近而硬度存在差异,说明斗齿在铸造后没有经过热处理即投入使用。后面的组织观察也证明了这一点。
(3)组织分析 金相观察表明,基体主要是黑色细片状组织,镶块组织由白色块状和黑色细片两部分组成,且远离截面区域白色块状组织较多(,进一步的显微硬度试验证明,白色块状组织为铁素体,黑色细片状组织为屈氏体或屈氏体和珠光体的混合组织。镶块中大块铁素体的形成与焊接热影响区中部分相变区的形成类似。受铸造过程中金属液热作用,该区域处于奥氏体和铁素体两相区,在该区域铁素体充分长大,其组织形态保持到室温。由于斗齿壁比较薄,且镶块体积较大,镶块中心部分温度低,没有形成大块铁素体。
(4)性能分析 通过在MLD-10磨损试验机上的磨损试验表明,基体和镶块在小冲击磨粒磨损试验条件下的耐磨性均比淬火45钢好。同时基体和镶块的耐磨性存在差异,基体比镶块耐磨(见表2)。基体和镶块两侧的成分接近,可见斗齿中镶块主要是起到冷铁的作用。在铸造过程中细化基体晶粒,提高其强度和耐磨性。由于镶块受铸造热的影响产生类似焊接热影响区的组织,没有起到增强耐磨性的作用。若在铸造后进行适当的热处理以改善基体及镶块的组织,将明显提高斗齿的耐磨性和使用寿命。
3结论
(1)该斗齿材料为低合金耐磨钢,用于斗齿是比较合适的。但由于没有经过必要的热处理,斗齿组织不均匀,镶块没有发挥应有的作用,斗齿的整体耐磨性差,导致早期失效。
(2)建议铸造成型后,对铸件进行适当的正火,以改善组织和性能,提高使用寿命。对铸件进行合理的热处理后,在相同的工况条件下,斗齿的使用寿命提高了近2倍。