斗齒是挖掘機(jī)上的重要零部件，由齒座和齒尖組成，由銷(xiāo)軸連接，斗齒材料為40CrMnSi鋼。挖掘機(jī)工作時(shí)，齒尖部位首先接觸物料，挖掘物料多為泥土、沙石、混凝土或巖石塊等，由于挖掘速度快，齒尖受到強(qiáng)烈的沖擊和磨損作用。當(dāng)斗齒切割物料時(shí)，在表面產(chǎn)生較高正擠壓應(yīng)力，并且在斗齒工作面和物料間構(gòu)成較大的摩擦力。如果物料是巖石或混凝土等堅(jiān)硬物質(zhì)，其摩擦力更高。工作中齒反復(fù)作業(yè)挖掘，斗齒零部件承受摩擦磨損和沖擊應(yīng)力，往往形成表面較深的犁溝缺陷，前工作面受力惡劣，其磨損嚴(yán)重，挖掘中正壓力和沖擊摩擦磨損應(yīng)力是斗齒承受的主要應(yīng)力和造成工件失效的主要力學(xué)原因。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，某挖掘機(jī)機(jī)斗齒在工作數(shù)日后出現(xiàn)早期失效。
    檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，斗齒工作面出現(xiàn)明顯犁溝狀劃痕，尖部出現(xiàn)少量塑性變形，但未見(jiàn)裂紋，前工作面受力惡劣，但厚度最薄，僅4mm，后工作面厚度約為8mm。該斗齒由鑲塊結(jié)構(gòu)構(gòu)成。硬度檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，鑲塊和基體硬度差別明顯，鑲塊與基體成分相近，相當(dāng)于40CrMnSi鋼，其主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：0.38C、0.91Cr、0.83Mn、0.92Si。以上檢驗(yàn)說(shuō)明，斗齒鑄造后未進(jìn)行熱處理便投人運(yùn)行，故其成分相近似而硬度差異大。金相檢驗(yàn)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，基體組織為黑色細(xì)片狀托氏體或托氏體與珠光體的混合組織，鑲塊組織由白色塊狀和黑色細(xì)片狀組織構(gòu)成，白色塊狀組織為鐵素體，黑色細(xì)片狀組織與基體相同。檢驗(yàn)基體、鑲塊和對(duì)比45鋼試樣的耐磨性，基體耐磨性?xún)?yōu)于鑲塊，由于兩者成分近似，鑲塊主要作用類(lèi)似冷鐵，使基體組織細(xì)化（晶粒較細(xì))，耐磨性增強(qiáng)。鑲塊受鑄造熱影響，生成類(lèi)似焊接熱影響區(qū)的組織，其耐磨性并不高。如果斗齒鑄造后用中頻淬火爐進(jìn)行適當(dāng)熱處理，改善基體與鑲塊組織，將使斗齒的耐磨性和使用壽命明顯提高。
    綜上分析，斗齒鑄造后未經(jīng)熱處理而使斗齒組織不均，鑲塊硬度低，沒(méi)起到強(qiáng)化作用，反而比基體強(qiáng)度、硬度低，并且耐磨性差，斗齒整體強(qiáng)度不足，耐磨性差。在挖掘機(jī)惡劣工作條件下，斗齒受強(qiáng)烈沖擊磨損和正壓力摩擦力作用造成早期失效報(bào)廢。為此，提出以下工藝改進(jìn)措施：
    (1)鑄件鑄造成形后，用中頻淬火爐對(duì)斗齒件進(jìn)行正火處理，以改善組織，消除和減輕鑄造缺陷和應(yīng)力，提高斗齒工作壽命。
    (2)斗齒鑄件進(jìn)行適當(dāng)熱處理，以細(xì)化組織和改善提高斗齒強(qiáng)度、硬度及耐磨性能。
    斗齒采用上述工藝改進(jìn)措施后，工件組織和性能明顯提高，斗齒工作壽命提高了近兩倍，應(yīng)用狀況良好。