《挖掘機挖斗鑄造銷軸襯套技術(shù)條件》編制說明

1、任務(wù)來源、工作簡要過程、主要參加單位和工作成員及其所做的工作

1）任務(wù)來源

本項目由青島華焜耐磨鋼有限公司起草，四川邦立重機有限責(zé)任公司、力士德工程

機械股份有限公司參與起草，于2022年5月14日上報中國鑄造協(xié)會《挖掘機挖斗鑄造

銷軸襯套技術(shù)條件》團體標(biāo)準(zhǔn)，中國鑄造協(xié)會于2022年11月7日下達(dá)［2022］90號文，

項目立項編號為T/CFA2022021，名稱為《挖掘機挖斗鑄造銷軸襯套技術(shù)條件》團體標(biāo)

準(zhǔn)。

2）主要參加單位和工作組成員以及所做的工作

青島華焜耐磨鋼有限公司為本項目主要起草單位，四川邦立工程機械有限公司、山東

力士德工程有限公司、山東福田雷沃工程機械、山東斗山工程機械有限公司、安徽寧國

華豐耐磨材料有限公司、青島市機械研究所等參加本項目起草。

主要成員：孫平、王定祥、姚永茂、閆啟棟、宋量、陳全新、黃興海、鐘春健、李永

剛、王延仕、李海棟、陳財、趙劍波。

青島華焜耐磨鋼有限公司為本項目主要起草單位，負(fù)責(zé)本項目的起草、編制、修改、

完善。參與單位負(fù)責(zé)現(xiàn)場裝機試驗數(shù)據(jù)搜集整理，對照確定挖斗銷軸襯套技術(shù)性能及耐

磨性指標(biāo)，青島華焜耐磨鋼有限公司全面制定實施離心鑄造工藝、等溫淬火工藝、數(shù)控

加工工藝，制造挖斗銷軸襯套標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，力學(xué)性能與耐磨性能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。

3）工作簡要過程

（1）起草階段

2022年3月29日，青島華焜耐磨鋼有限公司等單位，向中國鑄協(xié)等溫淬火分會，提

交了《挖掘機挖斗鑄造銷軸襯套技術(shù)條件》團體標(biāo)準(zhǔn)初稿。

（2）征求意見階段

中國鑄協(xié)等溫淬火分會組織專家評議，于2022年5月14日回復(fù)青島華焜耐磨鋼有

限公司《挖掘機挖斗鑄造銷軸襯套技術(shù)條件》團體標(biāo)準(zhǔn)修改建議，青島華焜耐磨鋼有

限公司全面細(xì)致整理，于2022年5月18日上報給中國鑄造協(xié)會等溫淬火分會。2022年

8月17日中國鑄造協(xié)會等溫淬火分會建議，按照最新版的模板修改，青島華焜耐磨鋼有

限公司進行了補充修改完善，于2022年8月18日上報給中國鑄造協(xié)會等溫淬火分會。

（3）送審階段

中國鑄造協(xié)會等溫淬火分會于2023年3月28日轉(zhuǎn)發(fā)了中國鑄造協(xié)會于2022年11

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月7日批復(fù)的“中國鑄造協(xié)會文件（中鑄協(xié)標(biāo)［2022］90號）”《關(guān)于中國鑄造協(xié)會等溫

淬火分會等一項團體標(biāo)準(zhǔn)制修訂的批復(fù)》，文件中要求中國鑄造協(xié)會等溫淬火分會、中國

鑄造協(xié)會耐磨材料與鑄件分會，組織專家審議評定。

（4）報批階段

中國鑄協(xié)兩分會組織專家評審會

2、制修訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)或理由

1）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)或理由

現(xiàn)行的挖掘機銷軸襯套標(biāo)準(zhǔn)有JB/T11304-2013；JB/T11305-2013；T/ZAQ10103—

2022，側(cè)重規(guī)范銷軸襯套的外形結(jié)構(gòu)、潤滑方式、互換性。本項目著重規(guī)范耐磨鋼是銷

軸襯套制作的必選材質(zhì)，以此適應(yīng)惡劣工況環(huán)境，延長使用壽命。本項目引入耐磨鋼新

技術(shù)、新工藝，旨在解決現(xiàn)有銷軸襯套不耐磨而頻繁更換問題，滿足市場對挖斗銷軸襯

套免除脂潤滑、長壽命的迫切需要，提高挖掘機使用效率。本項目的制定與實施，將促

進挖掘機銷軸襯套技術(shù)創(chuàng)新，增強挖掘機產(chǎn)品的國內(nèi)外競爭力，實現(xiàn)資源節(jié)約、提質(zhì)增

效、科技創(chuàng)新，形成規(guī)?；a(chǎn)。

2）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

本項目在制定過程中，遵循“提升品質(zhì)、服務(wù)行業(yè)、面向市場、循序推廣”的原則，

注重標(biāo)準(zhǔn)制訂與技術(shù)創(chuàng)新，以實現(xiàn)現(xiàn)場工程作業(yè)長壽命、免維護為目標(biāo)，本著承襲傳統(tǒng)、

發(fā)展創(chuàng)新、規(guī)范普及的原則來進行本項目的制定工作。

本項目在起草過程中主要按GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件

的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求編寫。在確定本項目主要技術(shù)指標(biāo)時，綜合考慮離心鑄造企

業(yè)生產(chǎn)特征和利益，充分考慮與之配套挖掘機生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟利益和穩(wěn)定運行，做到科

技創(chuàng)新，持續(xù)改進。

3、標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況

挖掘機挖斗銷軸襯套，是挖斗與斗桿的連接部件，有4件銷軸8件襯套，與其他連

接件一起，形成四連桿機構(gòu)，實現(xiàn)挖斗做挖掘動作。

挖斗銷軸襯套集中承載挖掘驅(qū)動力，比壓大，相互摩擦頻繁，通常3000~5000工作

小時更換一次。頻繁更換的起因在于JB/T11304--2013、JB/T11305--2013、T/ZAQ10103

—2022標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材質(zhì)45#、40Cr、42CrMo、GCr15、ZCuZn25A16Fe3Mn2，規(guī)定了銷

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軸襯套的外形尺寸、潤滑孔尺寸、熱處理工藝、淬硬層硬度、表面粗糙度、固定方式，

但是，未達(dá)到實際工況最佳的耐磨性效果，具體表現(xiàn)為：1、在泥洼土石工況下銷軸襯套

部位的密封件容易破損，潤滑脂起不到長效潤滑效果，2、受天氣、地域等條件限制，潤

滑脂加注困難，3、表面淬火僅1~2mm淬硬層，淬硬層被磨掉，銷軸襯套呈現(xiàn)快速磨損，

4、中碳鋼淬硬組織不是最有效的耐磨組織，5、用鑄銅合金做襯套，因資源稀缺、價格

昂貴，產(chǎn)業(yè)政策不鼓勵生產(chǎn)，仍作為“兩高”項目，不實行產(chǎn)能替代。

本項目著重規(guī)范銷軸襯套的材質(zhì)的耐磨屬性，通過改善材質(zhì)本身的耐磨性，達(dá)到銷

軸襯套長壽命、免除脂潤滑，無論天氣、地域施工條件如何惡劣，挖斗銷軸襯套能夠經(jīng)

久耐用。制定《挖掘機挖斗鑄造銷軸襯套技術(shù)條件》團體標(biāo)準(zhǔn)有助于耐磨鋼材質(zhì)銷軸

襯套產(chǎn)品，在挖掘機行業(yè)推廣應(yīng)用，減少銷軸襯套消耗，節(jié)約潤滑脂開支，降低銷軸襯

套維修費用，提高技術(shù)水平，促進科技創(chuàng)新。

4、與國際、國外、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對比情況及標(biāo)準(zhǔn)水平分析

2023年5月11日，起草單位委托山東省標(biāo)準(zhǔn)化研究院對本標(biāo)準(zhǔn)題目、內(nèi)容進行了標(biāo)

準(zhǔn)查新，查新報告編號BZCX20210913，結(jié)果顯示“經(jīng)查新，所檢標(biāo)準(zhǔn)文獻未發(fā)現(xiàn)與委

托標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容全覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)”。

目前國內(nèi)沒有銷軸襯套耐磨鋼標(biāo)準(zhǔn)。本項目關(guān)于銷軸襯套外形結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，沿用

了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)JB/T11304-2013、JB/T11305-2013、T/ZAQ10103—2022，創(chuàng)新引入三種類型

的耐磨鋼材質(zhì)，旨在從根本上解決不耐磨問題，提高挖掘機銷軸襯套的技術(shù)水平，具有

創(chuàng)新性和實用性。

5、標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容確定的論據(jù)

1）適用范圍

本項目規(guī)定ADI等溫淬火球磨鑄鐵既可以做銷軸，同時可以做襯套；做軸要求強度高

一些，做襯套要求硬度高一些；奧氏體錳鋼適合于做襯套，不適合做軸，表現(xiàn)在鑄造收

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縮大、機加工難度大；兩種材質(zhì)均可以在無潤滑的環(huán)境下作業(yè)，并保持良好的耐磨性；

本項目還推薦兩種合金耐磨鋼制作銷軸襯套，按照合金含量屬于中合金鋼，通過熱處理，

達(dá)到表面組織、內(nèi)部組織都耐磨，以此區(qū)別舊標(biāo)準(zhǔn)中的普通中碳鋼45#、40Cr表層耐磨。

2）標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容

（1）ADI等溫淬火球墨鑄鐵：

等溫淬火球墨鑄鐵，組織形態(tài)是針狀鐵素體、富碳奧氏體、球狀石墨，（Austempered

ductileiron），參照國家標(biāo)準(zhǔn)《等溫淬火球墨鑄鐵件》GB/T24733-2009，經(jīng)過檢驗將

QTD800-10、QTD900-8、QTD1050-6進入本項目，編號為ZWZT-QTD800-10、

ZWZT-QTD900-8、ZWZT-QTD1050-6，通過調(diào)整成分精度及熱處理參數(shù)，使材質(zhì)分別在

強度、韌性、硬度有所側(cè)重。在同時保持耐磨性的條件下，襯套的硬度相對要高一些，

銷軸的強度要高一些，銷軸襯套共同使用材質(zhì)ADI，在摩擦擠壓條件下，組織內(nèi)的殘余

奧氏體都發(fā)生位錯硬化，表面硬度提高，達(dá)到自硬化效果。球狀石墨在摩擦狀態(tài)下，自

分布石墨干粉潤滑劑，有效降低摩擦系數(shù)，取代了傳統(tǒng)潤滑脂，經(jīng)多次裝機試驗，均取

得良好耐磨效果。

（2）奧氏體錳鋼：

參照國家標(biāo)準(zhǔn)《奧氏體錳鋼鑄件》GB/T5680-2010，經(jīng)過檢驗三個牌號ZG120Mn13、

ZG120Mn13Cr2、ZG120Mn17進入本項目。奧氏體錳鋼襯套廣泛應(yīng)用于港機散貨抓斗，

露天礦場電鏟挖斗，是青島華焜耐磨鋼有限公司的主打產(chǎn)品之一。由于奧氏體錳鋼表面

冷作硬化明顯，帶來機加工難度大，鑄造收縮率大，導(dǎo)致制造成本高，因此，不建議制

作銷軸，適合于制造襯套。

（3）合金耐磨鋼的確定：

參照《耐磨鋼標(biāo)準(zhǔn)》GB/T26651-2011，選擇含碳量0.30~0.60%之間，兩個牌號耐磨鋼

列入本標(biāo)準(zhǔn)，ZG30CrNiMo；ZG42Cr2Si2MnMo；使用離心鑄造工藝，前兩個牌號適合于

制造高強度耐磨銷軸，Cr、Ni、Mo合金使銷軸淬透性好，馬氏體淬硬層更飽滿，耐磨性

優(yōu)于40Cr、45#鋼。

（4）銷軸外形結(jié)構(gòu)的確定：基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)JB/T11304-2013；T/ZAQ10103—2022內(nèi)

容包括，軸端倒角、潤滑孔、關(guān)聯(lián)止動板、擋板、擋塊，沒有變化。

（5）襯套外形結(jié)構(gòu)的確定：基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)JB/T11305-2013確定，內(nèi)容包括，襯套倒角、

潤滑孔尺寸、襯套內(nèi)壁潤滑油槽，沒有變化。本項目基于離心鑄造工藝，配套使用等溫

淬火處理或水韌處理等熱處理過程，形成表里一致的耐磨組織，相比JB/T11305-2013推

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薦的表面熱處理，更加耐磨，因此，不主張使用潤滑脂，不對潤滑孔做要求。

（6）銷軸襯套熱處理參數(shù)的確定：本項目對應(yīng)ADI等溫淬火球磨鑄鐵和奧氏體錳鋼，

分別采取等溫淬火處理和水韌處理工藝，達(dá)到相應(yīng)力學(xué)性能和耐磨性指標(biāo)，綜合性能均

優(yōu)于JB/T11304-2013；JB/T11305-2013；T/ZAQ10103—2022標(biāo)準(zhǔn)推薦的調(diào)質(zhì)處理、表面

熱處理。

3）試驗方法的確定

（1）銷軸襯套硬度測定：便攜式硬度儀操作方便；較精確的測定，洛氏硬度按GB/T230.1，

布氏硬度試驗按GB/T231.1，硬度數(shù)據(jù)是產(chǎn)品供應(yīng)方質(zhì)檢交貨的必要內(nèi)容。

（2）銷軸襯套的金相組織、拉伸性能、彎曲性能、無損探傷檢測方法：該部分檢測數(shù)據(jù)

不是供應(yīng)方質(zhì)檢交貨的必要內(nèi)容。需方可提出質(zhì)檢要求，選擇其中一項或多項作為產(chǎn)品

驗收的必檢項目，其中金相組織、拉伸性能、彎曲性能通過取試樣檢測；無損探傷采用

本體檢測，參照GB/T5616-1985；GB/T5677。

（3）銷軸襯套材質(zhì)化學(xué)成分檢測方法：按GB/T223系列標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)成分測定用試樣的

取樣和制樣方法按GB/T20066的規(guī)定進行，通常使用光譜分析法。

（4）表面質(zhì)量測定：銷軸襯套結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、精度、表面粗糙度按照圖紙技術(shù)要求檢

驗。

6、主要試驗結(jié)果的分析報告、技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟效果

1）力學(xué)性能試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表1~表6統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自華焜耐磨鋼月度3000~5000件產(chǎn)品中隨機實物取樣3-5件——

表1ZWZT-QTD900-8等溫淬火球墨鑄鐵銷軸試樣力學(xué)性能

產(chǎn)品名稱檢測時間抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率%硬度HRC沖擊KU2/J

2023060510198624.04940

銷軸2023060510428264.05045

2023060510268323.55023

平均值10298403.835039.3

表2ZWZT-QTD1050-6等溫淬火球墨鑄鐵銷軸試樣力學(xué)性能

產(chǎn)品名稱檢測時間抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率%硬度HRC沖擊KU2/J

2023060510879032.05224

銷軸

2023060510938982.55522

5/9

2023060510968812.55627

平均值10928942.335524

表3ZWZT-QTD1050-6等溫淬火球墨鑄鐵襯套試樣力學(xué)性能

產(chǎn)品名稱檢測時間抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率%硬度HRC沖擊KV2/J

襯套20190211124710285.0487.2

襯套201903281127--528.2

襯套201903281091--538.8

平均值1155--528.1

表4ZWZT-ZG120Mn13奧氏體錳鋼襯套試樣力學(xué)性能

產(chǎn)品名稱檢測時間抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率%硬度HB沖擊KU2/J

襯套2016102687746541.5302-

襯套2023060573544634.0265190

襯套2023060575240534.0270186

襯套2023060574046132.5283182

平均值77644435.5280186

表5ZWZT-ZG120Mn13Cr2奧氏體錳鋼襯套試樣力學(xué)性能

產(chǎn)品名稱檢測時間抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率%硬度HB沖擊KU2/J

襯套2023060573347224.5260168

襯套2023060570045823.0280160

襯套2023060571546522.5281154

平均值71646523.3274161

表6ZWZT-ZG120Mn17奧氏體錳鋼襯套試樣力學(xué)性能

產(chǎn)品名稱爐號抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率%硬度HB沖擊KU2/J

襯套2023060577343530.0230212

襯套2023060578644832.0240220

襯套2023060581243340.5241210

平均值79043434.2237221

2）試驗案例：

材質(zhì)及規(guī)格銷軸、襯套照片

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ZWZT-QTD900-8

ZWZT-QTD1050-6

銷軸Ф80*Ф40*465

Ф80*Ф40*470

襯套Ф80Ф100*90

挖掘機規(guī)格：雷沃260

神鋼SK220;現(xiàn)代R225

銷軸Ф90*Ф40*550

Ф90*Ф40*600

襯套Ф90Ф105*100

挖掘機規(guī)格：日立EX230；

卡特CAT330;現(xiàn)代R260

ZWZT-ZG120Mn13

ZWZT-ZG120Mn13Cr2

ZWZT-ZG120Mn17

銷軸Ф120*Ф40*690

襯套Ф120Ф140*120

挖掘機規(guī)格：邦立450

港機抓斗，礦機電鏟

試驗結(jié)果分析評價：3）技術(shù)經(jīng)濟論證（性價比）

本項目推薦制造銷軸襯套三種類型材質(zhì)，分述如下：

合金耐磨鋼ZG30CrNiMo常用于制造挖掘機斗齒，破碎機錘頭。采用離心鑄造制造

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銷軸襯套，經(jīng)900°C水淬，低溫回火，韌性好，一般土石方作業(yè)環(huán)境下，耐磨性好，造

價低。ZG42Cr2Si2MnMo常用于制造大型球磨機襯板，采用離心鑄造制造銷軸襯套，經(jīng)

930°C油淬，250°C回火，得到回火馬氏體+殘余奧氏體，對于采石場作業(yè)，磨料比較

堅硬，組織中的殘余奧氏體能夠相變硬化，因而耐磨性能良好。

奧氏體錳鋼ZG120Mn13、ZG120Mn13Cr2、ZG120Mn17，通常制造同心襯套或偏

心襯套，最早執(zhí)行德國佩納公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用于港機散貨抓斗、礦山電鏟鏟斗。該工況

要求強韌耐磨，連續(xù)使用一個大修期不更換，因此，錳金屬用量大，切削難度大，產(chǎn)品

售價貴，該行業(yè)正常接受。使用離心鑄造工藝，奧氏體晶粒度達(dá)到5級以上，相比砂型

鑄造0級晶粒度，耐磨性高出許多。另外，由于離心鑄造沒有澆冒口，工件任何部位組

織結(jié)構(gòu)相同，不發(fā)生因澆冒口縮松而發(fā)生的不耐磨，因此，港機礦機廣泛使用。

ADI材質(zhì)QTD800-10、QTD900-8、QTD1050-6，離心鑄造銷軸襯套，面向巨量的

工程機械市場，提質(zhì)延壽，節(jié)支節(jié)材，效果凸顯。ADI少量使用稀有金屬，成本低，技

術(shù)要點在于控制C、Si、Mg成分，讓球狀石墨細(xì)小增密，成為固體潤滑劑；同時，殘余

奧氏體能夠相變硬化，高碳貝氏體強韌性好，總體造價雖然偏高于45#、40Cr，但是，耐

磨壽命提高3倍。這種領(lǐng)先的技術(shù)，配合適度的產(chǎn)銷規(guī)模，將引導(dǎo)挖掘機制造商提高技

術(shù)水平，銷軸襯套由脂潤滑，修改為免潤滑；耐磨壽命由5000小時，增至10000小時，

以此淘汰不耐磨的銷軸襯套產(chǎn)品，ADI離心鑄造銷軸襯套得以推廣使用。

4）預(yù)期的社會經(jīng)濟效益分析

使用耐磨鋼制作挖斗銷軸襯套，作為挖掘機備件細(xì)分市場，將影響挖掘機行業(yè)。截

至2021年底，大型挖掘機十年保有量約194萬臺，本項目的推廣，挖斗銷軸襯套的使用

壽命將顯著延長，消耗量僅是當(dāng)前銷軸襯套的一半，凈節(jié)約資金