CN100547088C - 温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其特征在于其包括淬火流程和回火流程，淬火时的油温为75±5℃，淬火时间根据磨球、磨段的直径大小决定。该方法提高了普通高铬产品的硬度与韧性以及硬度的均匀性，降低了研磨体磨耗，由此降低了铸球、段在使用过程中出现变形的可能。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造行业中的热处理方法，特别是涉及一种温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法。
背景技术
我国是水泥资源大国，水泥行业占主导地位，研磨体质量的优劣直接影响着水泥厂的安全生产和生产成本。作为研磨体的磨球(球体)、磨段(圆柱体)在磨机中做功主要为冲击和碾磨作用，磨球、磨段在使用一段时间后，不断与物料、衬板及磨球、磨段自身之间产生磨损，以前的热处理工艺不能确保磨球、磨段表面与心部之间的硬度差≤1.5HRC，当磨球、磨段表面硬度较高的部分磨损后，其表现为磨耗迅速增加，甚至出现失圆现象。为杜绝或延缓此类现象的产生，确保磨球、磨段心部与表面的硬度差≤1.5HRC的标准，对研磨体，特别是磨球中的高铬球的热处理工艺的改进就成了迫在眉睫的任务。
对于热处理加热温度、淬火时间等对产品硬度及韧性的影响，中国机械工程摘数据库曾经报道了廉以澍的提高Cr13Mo2高铬铸铁磨球耐磨性的研究，Cr13Mo2高铬铸铁磨球采用原热处理工艺，其硬度为HRC45-50，采用920-940℃保温1.5小时，国家标准20号机油油冷，并在350℃保温4小时回火，磨球硬度可达到HRC62以上，寿命比段钢球(段钢球是指用生铁铸成一定长度规格的圆柱体，然后根据需要切割成小段。)提高4倍。这是因为油淬可获得全马氏体基体，回火后具有抗磨性与韧性的最佳配合(《鞍钢技术》1992年第4期：第33-37页)。该课题的主要目的是提高高铬铸铁磨球的耐磨性能，其技术构成比较合理，容易操作。但是其不能使磨球表面与心部受热达到均匀，磨球、磨段使用过程中仍存在变形的可能，淬火时淬得不够彻底，不能避免因急剧持续升温造成磨球表面过度氧化，影响了磨球外观。磨球淬火时间较长，工作效率低。该项技术只适用于Cr13Mo2高铬铸铁磨球。
由此可见，上述现有的研磨体热处理工艺，显然仍存在有缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的耐磨材料热处理方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的研磨体热处理工艺存在的缺陷，而提供一种新的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，所要解决的技术问题是使其提高普通高铬产品的硬度与韧性以及硬度的均匀性，降低研磨体磨耗。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，包括淬火流程和回火流程，淬火时的油温为75±5℃，淬火时间根据磨球、磨段的直径大小决定。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其中所述的淬火时间根据磨球、磨段的直径大小参照下表确定。
前述的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其中所述的耐磨材料在入油淬火之前被加热到960±10℃。
前述的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其中所述的耐磨材料在淬火之后的回火流程中，回火温度控制在400±5℃。
前述的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其中所述的耐磨材料在所述回火温度下保温6小时。
前述的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其中所述的淬火流程还包括如下步骤：在热处理炉加热至650℃，恒温保持2-2.5小时，加热至750℃，二次恒温保持2-2.5小时，加热至900℃，三次恒温保持2-2.5小时，加热至960℃，四次恒温保持2-2.5小时，在960℃恒温保持完成后出炉入油淬火；所述回火流程包括如下步骤：淬火完成后，从油料内捞起、沥油，待产品温度降至125℃±10℃时，进入回火炉，加热至400℃±5℃，恒温保持6小时，恒温保持完成后出炉，放入缓冷坑自然冷却至≤100℃，放入暂存区堆放，继续冷却。
前述的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其中淬火冷却油料采用国家标准46#机械油与M500#基础油按5∶3配比。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法至少具有下列优点：
本发明的技术方案与廉以澍的Cr13Mo2高铬铸球耐磨性的研究相比具有如下进步：
1、热处理采取四段温区加热，每段温区加热后保温2小时，最后升温到960℃±10℃进行淬火。该温段定时法能使磨球表面与心部受热达到均匀，淬火时淬得彻底，同时又避免因急剧持续升温造成磨球表面过度氧化，影响磨球外观。
2、磨球淬火时间短，且根据规格大小确定，节约了能源、时间、提高了工作效率。
3、该项技术能广泛应用于普通高铬磨球、磨段。
本发明的技术方案在使用后，所生产的研磨体的硬度更加稳定且大幅上升：直径70mm以上的球、段由原来的56°上升到60°；直径70mm以下的球、段由原来的58°上升到61°～62°，其耐磨寿命是一般普通高铬球的1.2倍，单仓磨耗下降16.7％左右。具有韧性好、耐磨性好和硬度高、破碎率低的特点。不仅如此，其更使产品的硬度与韧性达到最佳匹配。
国内同行业研磨体的硬度、破碎率、单仓磨耗分别在56、1％、30克/吨水泥左右，而采用本发明的方法后生产出来的产品的硬度、破碎率、单仓磨耗分别在60、0.3％、25克/吨水泥，冲击值≥20000次，指标均优于国内同行研磨体。由此，本发明可以为企业节能降耗，创造效益。
本发明中，淬火方式采用机械油为冷却介质，使产品冷却速度加快且急冷过程中产品的各个点均在同等条件下冷却，提高了产品硬度的均匀性，降低了客户在使用过程中铸球、段出现变形的可能，并且降低了风淬时因高压鼓风机运转产生的噪音。
研磨体质量的优劣直接影响着水泥厂的安全生产和生产成本，依照本发明的方法生产的产品与其它产品在部分水泥厂使用后的经济效益对照请参阅表1。
表1：本发明产品与其它产品在部分水泥厂使用后经济效益对照表
| 磨球 | 本发明的磨球 | 广东磨球 | 印度磨球 |
| Cr含量 | 11-12％ | 11-12％ | 11-12％ |
| 磨耗 | 25克/吨水泥 | 30克/吨水泥 | 45克/吨水泥 |
| 单价 | 7100元/吨 | 7100元/吨 | 10800元/吨 |
| 吨水泥成本 | 0.1775元/吨水泥 | 0.213元/吨水泥 | 0.486元/吨水泥 |
由上表可以看出，采用本发明的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法所生产的产品在吨水泥消耗成本方面明显低于其它两家厂家。
据不完全统计，全国耐磨材料年需求总量在300万左右，若全部使用本发明的方法，每年可为国家节约钢材近50万吨，节约人民币近25亿元，同时为国家节约了大量的人力、自然、能源等资源，从而具有显著的社会效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法中的淬火曲线图。
图2是本发明的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法中的回火曲线图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法其具体实施方式、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
发明人对普通高铬球油淬温度、时间对材料硬度和韧性的影响进行了研究。油淬温度及淬火时间对产品硬度、韧性的影响(以直径为80mm的磨球为例)如表2所示：
表2：油淬温度及淬火时间对产品硬度、韧性的影响
| 序号 | 奥氏体化加热温度 | 淬火时间(分钟) | 油温 | HRC范围 | 回火温度℃ | 落球次数 |
| 1 | 650℃2.5小时750℃2.5小时900℃2.5小时960℃2.5小时 | 5 | 60℃ | 65-68 | 250 | 15000 |
| 2 | 650℃2.5小时750℃2.5小时900℃2.5小时960℃2.5小时 | 5.5 | 65℃ | 64.5-67 | 300 | 14820 |
| 3 | 650℃2.5小时750℃2.5小时900℃2.5小时960℃2.5小时 | 6 | 68℃ | 65.0-67 | 350 | 13000 |
| 4 | 650℃2.5小时750℃2.5小时900℃2.5小时960℃2.5小时 | 5 | 75℃ | 60-62 | 400 | 20321 |
| 5 | 650℃2.5小时750℃2.5小时900℃2.5小时960℃2.5小时 | 5 | 60℃ | 64-67 | 400 | 16200 |
| 6 | 650℃2.5小时750℃2.5小时900℃2.5小时960℃2.5小时 | 5 | 78℃ | 62.5-64 | 400 | 20785 |
其中，“奥氏体化加热温度”为半产品入油淬火前在加热炉内的加热温度。
从表中可以看出，在淬火时间短及油温低的热处理情况下，铸球硬度虽然有所提高，但由于其急冷过程快，回火温度低，导致其韧性未达到要求，落球次数不能满足规定要求。
当铸球在加热温度在960±10℃，在75±5℃的油温下淬火5分钟，回火温度在400±5℃，保温6小时时铸球的硬度与韧性达到了最佳匹配。
据此，发明人提出了本发明的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其包括淬火流程和回火流程。
如图1所示，所述淬火流程如下：半成品装筐(金属网筐)，进入热处理炉，加热至650℃，恒温保持2-2.5小时，加热至750℃，二次恒温保持2-2.5小时，加热至900℃，三次恒温保持2-2.5小时，加热至960℃，四次恒温保持2-2.5小时，半成品在960℃恒温保持完成后出炉入油淬火，即将整筐半成品放入预备好的初始温度为75℃±5℃的油料中，其间因为球、段的高温传递导致的油温上升忽略不计，淬火时间根据磨球、磨段的直径大小决定，具体参见表3执行(其中加注“段”的为磨段的直径)。
表3：各直径磨球、磨段淬火时间对照表
| 直径(mm) | 油温(℃) | 入油(淬火)时间(分钟) | 回火温度(℃) |
| 100 | 75±5 | 6 | 400±5 |
| 90 | 75 | 6 | 400±5 |
| 80 | 75±5 | 5 | 400±5 |
| 70 | 75±5 | 4.5 | 400±5 |
| 60 | 75±5 | 4 | 400±5 |
| 50 | 75±5 | 4 | 400±5 |
| 40 | 75±5 | 3 | 400±5 |
| 30-25 | 75±5 | 2 | 400±5 |
| 20 | 75±5 | 1 | 400±5 |
| 15-17.5 | 75±5 | 1 | 400±5 |
| 12-18段 | 75±5 | 1 | 400±5 |
| 20-30段 | 75±5 | 2 | 400±5 |
| 35-50段 | 75±5 | 3 | 400±5 |
| ≥60段 | 75±5 | 4 | 400±5 |
其中淬火冷却油采用国家标准46#机械油与M500#基础油按5∶3配比。
如图2所示，所述回火流程为：半成品完成淬火后，从油料内捞起、沥油，待产品温度降至125℃±10℃时，进入回火炉，加热至400℃±5℃，恒温保持6小时，恒温保持完成后半成品出炉，放入缓冷坑自然冷却至≤100℃，放入暂存区堆放，继续冷却，完全冷却后进行质量检验。
经过本发明的改良后热处理工艺生产后的产品，硬度可达到≥60HRC。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1、一种温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其特征在于其包括淬火流程和回火流程，淬火时的油温为75±5℃，淬火时间根据磨球、磨段的直径大小决定；
其中所述的淬火流程还包括如下步骤：在热处理炉加热至650℃，恒温保持2-2.5小时，加热至750℃，二次恒温保持2-2.5小时，加热至900℃，三次恒温保持2-2.5小时，加热至960±10℃，四次恒温保持2-2.5小时，在960±10℃恒温保持完成后出炉入油淬火；
所述回火流程包括如下步骤：淬火完成后，从油料内捞起、沥油，待产品温度降至125℃±10℃时，进入回火炉，加热至400℃±5℃，恒温保持6小时，恒温保持完成后出炉，放入缓冷坑自然冷却至≤100℃，放入暂存区堆放，继续冷却。
2、根据权利要求1所述的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其特征在于其中所述的淬火时间根据磨球、磨段的直径大小参照下表确定
。
3、根据权利要求1至2任一权利要求所述的温段定时油淬在耐磨材料热处理中的应用方法，其特征在于其中淬火冷却油料采用国家标准46#机械油与M500#基础油按5∶3配比。
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