一、项目意义

随着经济发展和社会进步，国家对煤炭需求不断增加的同时也加大了资源环境的 保护力度，这就迫切的需要提高煤炭的开采效率。采煤机械中截齿的优劣直接影响煤炭资 源的开采效率和企业的生产成本。随着采煤机械的功率不断增加，对截齿的质量要求也就 越来越高。截齿在截割煤岩时，要承受巨大的压应力、剪切应力和冲击载荷，并会和煤层中 的硬质材料摩擦和撞击，随着截割的进行，截齿的表面温度也会逐渐升高。这就要求截齿要 有高强度、高硬度、耐磨耐腐蚀、高的弯曲强度以及在较高温度条件下工作能力等优异性 能，以防止截齿使用过程中发生断裂、弯曲、变形以及磨损失效。尽管在国内科研人员的不 懈努力下，国产制备截齿的材料的性能不断改善，但就目前而言，国产截齿材料的晶粒度还 很难达到进口截齿的水平，在承受大功率冲击负荷和磨损性较强的采掘中普遍存在断裂现 象。国产截齿的消耗率，综采一般为80~200把/每万吨，而进口截齿的综采损耗率为20把/每 万吨。据《中国煤炭市场产量预测未来投资趋势展望报告》预计，2015年~2019年期间我国的 煤炭产量将维持在约37亿吨/年。可见，作为机械化采煤的刀具，截齿的需要求量非常巨大。 因此，为降低采煤机械中截齿的消耗，提高截齿的使用寿命，研究采煤机械截齿材料及其强 韧化机理，开发新型高性能截齿材料，对于促进新材料的发展、提高开采煤炭资源的劳动生 产效率，具有重要的科学意义和实践价值。

目前国内外常用的截齿用合金材料，其种类主要有42CrMo、35CrMnSi、40CrNiMo、 30SiMn2Mo、40Cr2SiMnMoCuBTiRe等，其中42CrMo合金具有较高的强度、良好的淬透性、在高 温时由较高的蠕变和持久强度等特点；840°C油淬及360~400°C回火热处理后具有较高的疲 劳极限和抗多次冲击的能力，低温冲击韧性也比较好。但是在实际生产中热处理工艺难以 把握，容易造成心部韧性较低、表面加工质量较差，引起截齿使用过程中的中柄部断裂。 35CrMnSi合金材料淬火热处理后获得马氏体、贝氏体和残留奥氏体的复向组织，具有较高 的强度(约1600兆帕)、硬度(约HRC42)和韧性(60J/cm2)，但是耐磨耐腐蚀性能不理想，截齿 使用寿命较短。40CrNiMo合金具有高强度、韧性和良好的淬透性和抗过热的稳定性，但白点 敏感度高，有回火脆性。30SiMn2Mo合金热处理后可获得较高的强度(约1650兆帕)、硬度(约 HRC45)和韧性(约62J/cm2)，具有良好的强韧性和耐磨性，但是冲击韧性较低。 40Cr2SiMnMoCuBTiRe合金热处理后的强度在1560兆帕以上、硬度HRC53~55，但是韧性较差， 制备过程容易产生缺陷，极大的限制了在大功率采煤机械截齿上的应用。

二、技术方案

将重量百分比为***%*** %的Cr、***%***%的Mo、***%***%的C、0%- ***%的V、余量的Fe原料进行混合，放在惰性气体保护的电弧熔炼炉的坩埚内加热熔化后再 持续熔炼至少5分钟，等合金随坩埚冷却至凝固后，将合金翻转，再反复熔炼3–5次，得到成 分均匀的合金锭；

将合金锭从坩埚内取出打磨掉表面的氧化膜；

将去掉氧化膜后的合金锭放置在感应熔炼炉的坩埚中熔炼，待合金熔炼完全 后，将熔化好的合金熔液浇在模具中冷却即得。

三、技术优势

采用该制备方法，制得的铁基合金含有一定体积含量 的非晶相。通过增加V减少Fe的含量，可以有效调控合金的相析出：当V替代Fe约4个原子百 分比时，合金中产生大量的球形相V6C5。制得的铁基合金断裂强度可以达到3500兆帕以上， 屈服强度不低于1000兆帕，具有一定的塑性变形能力。该制备方法操作流程简单、环境负荷 小、原料可重复使用。同时提供了一种综合性能优秀，不易磨损和断裂，使用寿命长的高强铁基 合金截齿。