CN101906517A - 不同合金高铬铸铁板锤的调质热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不同合金高铬铸铁板锤的调质热处理工艺，包括以下步骤：1)将不同合金高铬铸铁板锤于高温电炉中加热到950-1050℃的温度并保温3-5小时，然后快速空冷正火；2)将正火后的板锤在高温回火炉中进行350-500℃回火处理3-5小时，回火处理气氛为空气；其中，所述合金高铬铸铁板锤的合金高铬铸铁成分包括Cr15、Cr20、Cr26的合金高铬铸铁。本发明的调质热处理充分考虑在尽量少影响硬度的前提下，改善板锤的韧性，从而减少板锤在使用中的破损、掉块以及提前失效。

Description

不同合金高铬铸铁板锤的调质热处理工艺

技术领域

本发明属于合金铸铁的热处理领域，尤其是涉及一种板锤的热处理工艺。

背景技术

板锤是破碎机中常用的易损件之一。其特点是破碎的石料呈多边形且带有尖角，通常用于高品级公路和高速铁路，具有广阔的市场需求。这样，对破碎石料的要求使得对破碎机中板锤的品质有较高的要求，首先必须具备很高的耐磨性和高硬度；同时也要具有一定的韧性，从而保证运行中不破损或破损较少，期望具有较长的使用寿命。

现有技术中，板锤的常用材质多为高铬铸铁，通过在高铬铸铁成分中添加不同的合金元素如Mn、Mo、Ti、V、W、Nb等进行合金化，能够使高铬铸铁具备了高硬度和韧性的配合。但是，添加元素如钼、钨、铌等元素价格昂贵，资源需要保护，不适合过多使用。因此，如何合理地设定这些合金元素的添加用量，通过配合铸造，特别是热处理工艺，使得板锤既能保证所需的综合性能、同时又能降低合金元素用量、保护并节约资源，降低生产成本，达到规模生产的目的是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同合金高铬铸铁板锤的调质热处理工艺，该通过对不同的合金高铬铸铁板锤进行调质处理，极大地提高了合金的韧性和硬度，使合金的综合性能得以改善，显著延长了板锤的使用寿命，同时能减少一些昂贵添加金属元素的使用量。

本发明的不同合金高铬铸铁板锤的调质热处理工艺，包括以下步骤：

1)将不同合金高铬铸铁板锤于高温电炉中加热到950-1050℃的温度并保温3-5小时，温度误差控制为±20℃，然后根据板锤的规格、成分及使用要求和季节，分别采取静置、吹风(如劲风)或喷雾进行快速空冷正火。

2)将正火后的板锤在高温回火炉中进行350-500℃回火处理3-5小时，调质温度误差控制为±20℃，回火处理气氛为空气；

其中，所述合金高铬铸铁板锤的合金高铬铸铁成分包括Cr15、Cr20、Cr26的合金高铬铸铁。

进一步地，步骤1)中的加热速度为50-80℃/小时。在不高于500℃的低温段应更加缓慢加热，例如50℃/小时的加热速度，避免应力开裂。

进一步地，基于合金的重量以重量百分比计，所述合金高铬铸铁板锤的Cr15合金高铬铸铁的成分具体为：

C 2.85-3.08％；Si 0.38-0.52％；Mn 0.85-1.06％；Cr 15.50-17.32％；Mo0.51-1.23％；Cu 0.50-0.90％；Re(稀土元素)0.1-0.3％；P≤0.05％；S≤0.04％；

其中，Cr15合金高铬铸铁的上述具体成分中还可以进一步根据破碎石料类型添加Ni约0.61％；Ti约0.08％和/或V约0.12％。例如以下成分的具体一种：

C 3.40％、Si 0.38％、Mn 0.96％、Cr 15.50％、Mo 0.51％、Cu 0.86％、P 0.04％、S 0.04％、Re 0.2％；或

C 2.85％、Si 0.42％、Mn 1.06％、Cr 16.58％、Mo 0.52％、Cu 0.90％、Ti 0.08％、V 0.12％、P 0.04％、S 0.035％、Re 0.2％。

进一步地，基于合金的重量以重量百分比计，所述合金高铬铸铁板锤的Cr20合金高铬铸铁的成分具体为：

C 2.95％、Si 0.56％、Mn 0.94％、Cr 19.98％、Mo 1.51％、Ti 0.076％、V 0.12％、P 0.041％、S 0.032％、Re 0.25％。

进一步地，基于合金的重量以重量百分比计，所述合金高铬铸铁板锤的Cr26合金高铬铸铁的成分具体为：

C 2.55％、Si 0.48％、Mn 1.02％、Cr 28.20％、Ni 1.20％、Cu 0.81％、Ti 0.13％、V 0.24％、P 0.045％、S 0.038％、Re 0.25％。

此外，根据上述板锤的成分和韧性要求，适当调整空冷正火和回火温度。

与现有技术相比，由于采用合理的成分配比，并且进行了针对性的调质处理，在尽量少影响硬度的前提下，显著改善板锤的韧性，例如：使室温冲击韧性从3-10焦耳/平方厘米的范围内加以调整，从而减少板锤在使用中的破损、掉块以及提前失效。

附图说明

图1为本发明的板锤的调质工艺示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对发明进行详细说明，以便更好地理解本发明的内容。

实施例1：

通辽某碎石厂1212反击式破碎机，破碎石料为石灰岩，其石质较软，且冲击不大，我们设计以下成分的板锤(wt％)：

C     Si    Mn    Cr     Mo    Cu    P       S        Re

3.40  0.38  0.96  15.50  0.51  0.86  ≤0.05  ≤0.04   0.2

将上述合金成分的板锤在高温电炉中以30℃/小时加热到500℃(低温段)，再以50℃/小时的加热速度加热到950℃的温度，并保温4小时，温度误差控制为±20℃，然后在风扇直吹下快速空冷正火，然后将正火后的板锤在高温回火炉中进行350℃回火处理5小时，调质温度误差控制为±20℃，回火处理气氛为空气；

该经过调质处理的板锤经通辽碎石厂使用3个月后，粉石灰岩5万立方米，用户非常满意，与同等价格的其它板锤相比，提高耐磨性34％。

实施例2：

朝阳地区兴隆碎石厂，1414反击式破碎机也是破碎石灰岩，入料粒度大，故冲击较大，我们在强韧性方面做了调整，使用效果非常好，成分如下(wt％)：

C     Si    Mn    Cr     Mo    Cu    Ti    V     P     S      Re

2.85  0.42  1.06  16.58  0.52  0.90  0.08  0.12  0.04  0.035  0.2

将上述合金成分的板锤在高温电炉中以45℃/小时加热到500℃(低温段)，再以70℃/小时的加热速度加热到1000℃的温度，并保温5小时，温度误差控制为±20℃，然后在强力风扇直吹下快速空冷正火，在夏季还应适当加以喷雾，然后将正火后的板锤在高温回火炉中进行450℃回火处理4小时，调质温度误差控制为±20℃，回火处理气氛为空气；

该经过调质处理的板锤经通辽碎石厂使用3个月后，粉石灰岩4万立方米，用户非常满意，与同等价格的其它板锤相比，提高耐磨性36％。

实施例3：

内蒙扎鲁特旗红光碎石厂，1070反击破，破碎花岗岩，石质较硬，入料粒度不大，冲击较小，我们调整了成分结构并进行本发明的调质处理，经二次试验取得了较好的效果，在原基础上提高耐磨性38％，最终确定成分如下(wt％)：

C     Si    Mn    Cr     Mo    Cu    Ni    Nd   Re   P      S

3.08  0.52  0.85  17.32  1.23  0.50  0.61  0.2  0.2  0.032  0.035

将上述合金成分的板锤在高温电炉中以40℃/小时加热到500℃(低温段)，再以80℃/小时的加热速度加热到1050℃的温度并保温4小时，温度误差控制为±20℃，在强力风扇直吹下快速空冷正火，然后将正火后的板锤在高温回火炉中进行500℃回火处理5小时，调质温度误差控制为±20℃，回火处理气氛为空气；

实施例4：

辽阳弓长岭铁矿，1315反击破碎机，破碎铁矿石，由于板锤厚大，尺寸如下：800×440×140原来采用Cr15系列，使用均不理想，经改为Cr20系列，又在成分上做些调整并进行本发明的调质处理，提高功效80％，得到用户的一致认可，成分如下(wt％)：

C     Si    Mn    Cr     Mo    Ti     V     P      S      Re

2.95  0.56  0.94  19.98  1.51  0.076  0.12  0.041  0.032  0.25

将上述合金成分的板锤在30℃/小时加热到500℃(低温段)，再以75℃/小时的加热速度高温电炉中加热到1050℃的温度并保温5小时，温度误差控制为±20℃，出炉在强力风扇直吹下快速空冷正火，然后将正火后的板锤在高温回火炉中进行500℃回火处理5小时，调质温度误差控制为±20℃，回火处理气氛为空气；

实施例5：

河北宣化水泥厂1010反击破，主要破碎熟料，几年来一直使用Cr20材质板锤，产量较低，更换频繁，我们经采用Cr26材质，并且在成分上作了重点调整，主要是Cr提到27.5-28.5，并结合本发明的调质处理工艺进行处理，使耐磨性能有了很大的提高，增加功效40％，具体成分如下(wt％)：

C     Si    Mn    Cr     Ni    Cu    Ti    V     P      S      Re

2.55  0.48  1.02  28.20  1.20  0.81  0.13  0.24  0.045  0.038  0.25

将上述合金成分的板锤在高温电炉中以30℃/小时加热到500℃(低温段)，再以60℃/小时的加热速度加热到1030℃的温度并保温4小时，温度误差控制为±20℃，出炉后立即在强力风扇直吹下快速空冷正火，在夏季还应适当加以喷雾，然后将正火后的板锤在高温回火炉中进行480℃回火处理4小时，调质温度误差控制为±20℃，回火处理气氛为空气；

通过本发明的不同合金高铬铸铁板锤的调质热处理工艺，使得破碎机中的板锤的综合性能得以改善，能够根据工况的使用要求，合理地调整高铬铸铁里的合金元素成分，并能充分发挥硬度、提高板锤的耐磨性，并显著提高板锤的使用寿命，同时该调质热处理工艺能够使板锤得到足够的韧性，不产生提前破损，提高破碎机整体的使用寿命，取得显著的经济效益。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.不同合金高铬铸铁板锤的调质热处理工艺，包括以下步骤：

1)将不同合金高铬铸铁板锤于高温电炉中加热到950-1050℃的温度并保温3-5小时，温度误差控制为±20℃，然后根据板锤的规格、成分及使用要求和季节，采取静置、吹风或喷雾方式进行快速空冷正火；

2)将正火后的板锤在高温回火炉中进行350-500℃回火处理3-5小时，调质温度误差控制为±20℃，回火处理气氛为空气；

其中，所述合金高铬铸铁板锤的合金高铬铸铁成分包括Cr15、Cr20、Cr26的合金高铬铸铁。

2.如权利要求1所述的调质热处理工艺，其特征在于，步骤1)中的加热速度为50-80℃/小时，在不高于500℃的低温段应采用低于50℃/小时的加热速度加热，避免应力开裂。

3.如权利要求1或2所述的调质热处理工艺，其特征在于，基于合金的重量以重量百分比计，所述Cr15合金高铬铸铁的成分具体为：

C 2.85-3.08％；Si 0.38-0.52％；Mn 0.85-1.06％；Cr 15.50-17.32％；Mo0.51-1.23％；Cu 0.50-0.90％；Re 0.1-0.3％；P≤0.05％；S≤0.04％。

4.如权利要求3所述的调质热处理工艺，其特征在于，其中，Cr15合金高铬铸铁的还可以进一步根据破碎石料类型添加Ni 0.61％；Ti 0.08％和/或V 0.12％。

5.如权利要求3所述的调质热处理工艺，其特征在于，Cr15合金高铬铸铁为以下成分：

C 3.40％、Si 0.38％、Mn 0.96％、Cr 15.50％、Mo 0.51％、Cu 0.86％、P 0.04％、S 0.04％、Re 0.2％；或

C 2.85％、Si 0.42％、Mn 1.06％、Cr 16.58％、Mo 0.52％、Cu 0.90％、Ti 0.08％、V 0.12％、P 0.04％、S 0.035％、Re 0.2％。

6.如权利要求1或2所述的调质热处理工艺，其特征在于，基于合金的重量以重量百分比计，所述合金高铬铸铁板锤的Cr20合金高铬铸铁的成分具体为：

C 2.95％、Si 0.56％、Mn 0.94％、Cr 19.98％、Mo 1.51％、Ti 0.076％、V 0.12％、P 0.041％、S 0.032％、Re 0.25％。

7.如权利要求1或2所述的调质热处理工艺，其特征在于，基于合金的重量以重量百分比计，所述合金高铬铸铁板锤的Cr26合金高铬铸铁的成分具体为：

C 2.55％、Si 0.48％、Mn 1.02％、Cr 28.20％、Ni 1.20％、Cu 0.81％、Ti 0.13％、V 0.24％、P 0.045％、S 0.038％、Re 0.25％。

8.如权利要求1或2所述的调质热处理工艺，其特征在于，根据板锤的成分和韧性要求，适当调整空冷正火方式和回火温度。

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