CN103014563B

CN103014563B - 多元微合金强化钢丸/砂及其制备工艺

Info

Publication number: CN103014563B
Application number: CN201210580683.3A
Authority: CN
Inventors: 杨思一; 杨继会
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103014563A

Abstract

多元微合金强化钢丸/砂及生产工艺，本发明涉及一种用于对钢材表面进行清理和强化处理的合金钢丸或钢砂及制造工艺，属于金属磨料；其质量分数为（%）：C0.60-1.00，Si0.40-1.50，Mn0.50-1.20，Cr0.15-0.90，W0.10-0.20，Ti0.10-0.20，Mo0.07-0.20，P≤0.05，S≤0.05，其余是铁Fe。多元微合金钢由于合金元素的加入，提高了钢的共析温度，也阻止了碳的扩散。因此，淬火温度提高，有利于珠光体向奥氏体转变和碳的扩散。金相组织变为回火马氏体、回火屈氏体。该合金网状碳化物≤2级，基本稳定在1级，高于国标GB6484/648586，规定网状碳化物≤3级。

Description

多元微合金强化钢丸/砂及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种多元微合金强化钢丸/砂及其制备工艺，属于金属磨料及其制备方法领域。

背景技术

我国目前钢丸/砂的材质一直采用国标GB6484/6485-86。高碳铸钢丸／砂的化学成分（%）：C0.85-1.20,Si0.40-1.50,Mn0.60-1.20，P≤0.05，S≤0.05。该成分的钢丸在成型和后期处理时，存在两种缺陷：一是在急聚冷却成型时，由于含碳量高，金相组织存在严重的成分偏析现象，有大量的二次渗碳体分布在晶粒边界，碳原子过饱和的马氏体呈现不规则的片状结构，致使钢丸/砂表面产生大量的微裂纹。二是钢丸进行调质处理后，虽然金相组织得到一定程度的改善，但表现的微裂纹进一步扩展，导致钢丸、砂的强度、韧性和抗磨损性达不到要求，使用寿命一般在1200-1400次循环。

上述问题对目前钢丸/砂的使用带来了很大的不便，继续一种新型钢丸/砂及其制备工艺来解决上述问题。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种多元微合金强化钢丸/砂，使用寿命长、硬度高、耐磨损；并且制备工艺简单易操作，便于规模化生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多元微合金强化钢丸/砂，由以下质量分数的原材料制成：

C为0.60-1.00，

Si为0.40-1.50，

Mn为0.50-1.20，

Cr为0.15-0.90，

W为0.10-0.20，

Ti为0.10-0.20，

Mo为0.07-0.20，

P≤0.05，

S≤0.05，

余量为Fe。

所述的多元微合金钢丸/砂，其特征在于由以下质量分数的原材料制成：

C为0.80，

Si为0.70，

Mn为0.85，

Cr为0.80，

W为0.15，

Ti为0.13，

Mo为0.08，

P≤0.05，

S≤0.05，

余量为Fe。

所述的多元微合金钢丸/砂的生产工艺，多元微合金钢丸／砂淬火温度820℃，以水作为淬火剂，并进行中温回火。

在本发明合理的配方中：

1、降低了钢丸/砂中碳的含量，减少了钢液急聚凝固时化学成分的偏析和片状马氏体的形成。

2、W、Ti两元素与碳的亲和力极强，能以将渗碳体中的Fe原子置换出来形成合金渗碳体，并分布在晶粒边界上，当二次淬火时这种合金渗碳体能抑制奥氏体晶粒的长大，从而起到了细化晶粒的作用。

3、W、Ti两元素是强烈的脱氧剂，含量在0.10%-0.15%时，钢中的残余气体含量即非常微小。

4、增加Cr元素的加入，提高了钢的淬透性。由于W、Ti的加入，不仅使共析温度上升，而且阻碍了碳的扩散。因此该合金钢的淬火加热温度可以高于Acm(+20℃）。

5、钢水的造粒成型，除水力机械冲击外，未凝金属的多次爆破可使钢丸粒度细化。由于加入的合金元素，使钢液的凝固温度范围扩宽，钢液的表面涨力减少，有利于多次爆破的形成。采用该合金，在同样喷水压力条件下，粒度在1mm以下的钢丸产量提高8%-10%。

本发明的有益效果是：由于多元微合金强化钢丸属于共析钢范畴，合金元素的加入，提高了钢的共析温度，同时它又阻止了碳的扩散。因此，淬火温度可提高，以利于珠光体向奥氏体转变和碳的扩散。该钢丸的淬火温度控制在820℃。鉴于钢丸的粒度小，透热性能好，在连续式工作、残余炉温630℃的工作条件下，升温速度5℃/min，保温时间20分钟，可用水作为淬火剂。淬火后的钢丸再经过中温回火，使其金相组织变为回火马氏体、回火屈氏体。该合金网状碳化物≤2级，基本稳定在1级，高于国标GB6484/6485-86，规定网状碳化物≤3级。经检测：

金相组织：（回火后）回火马氏体网状碳化物≤2级

钢丸密度：≥7.3kg/cm³

裂纹：≤1级

硬度：淬火状态60-68HRC，回火状态52-60HRC

疲劳寿命：3100-3850次。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

实施例1

1、按照质量分数（%）：C为0.80，Si为0.70，Mn为0.85，Cr为0.80，V为0.15，Ti为0.13，Mo为0.08，P为0.03，S为0.02，其余是铁Fe。该KH12多元微合金强化钢丸/砂的制造工艺，同国标GB6484/6485-86，钢水冶炼—选粒成型—烘干—分级—吹空心一选圆—淬火—回火—精筛分级—包装。

钢砂的制造工艺，淬火—破碎—分级—回火-精筛分级-包装。

上述合金元素是以该元素的铁合金形式加入。因此，应考虑到该元素在铁合金中的含量和加入到钢水后的回收率。计算公式：吨钢水加入量（kg)=该元素在钢中含量%×1000/该元素在铁合金中含量%×该元素在钢中回收率%。由于各合金元素对碳、氧的亲和力不同，钢水冶炼的工艺参数不同，其回收率也不尽相同。中频感应炉在出钢温度1580℃时，Cr元素回收率90%,W元素回收率85%,Ti元素回收率3%。

2、合金元素按下列顺序加入：钢水脱氧完毕，温度大于1560℃，加入Fe-Cr，待熔化后加入Fe-W，钢水升温到1580℃加入Fe-Ti，由于Ti元素极容易被碳化和氧化，所以Ti元素在炉内静置的时间要尽量缩短。

3、淬火温度820℃，以水作为淬火剂，中温回火。

生产出的钢丸在欧文寿命试验机上测试，使用寿命最佳值为3650次，当达到疲劳极限后，钢丸并无产生突发性破裂，而是处于均匀的磨损状态，粒度组合均匀。

使用效果：试验工件：16Mn钢板，表层硬度200-215HB

钢丸型号：S110-S33055-60HRC

喷丸参数：压缩空气压力7-8kg/cm²，喷射速度50-80m/s

工件表层塑性变形深度

具有一定动能的钢丸喷射到工件后，不仅能将工件表层附着的铁锈粘砂等杂物冲击下来，而且使工件表面形成很薄的塑性变形层。从微观看塑性变形不规则，但宏观视觉却十分均匀。由于表层面积的扩大，提高了涂层的附着能力，经测试塑性变形层的深度0.3-0.5mm。

工件表层的强化

KH12多元微合金强化钢丸在淬火状态下硬度可达68HRC，回火状态52-60HRC。当这种钢丸喷射到工件后，可致使表层晶格滑移，细化了晶粒，提高了表层的疲劳极限并伴有加工硬化性能。工件表层硬度提高到210-230HB，抗拉强度由410MPa提高到485MPa。

工件表层粗糙度Ra（算术平均值）

S110钢丸（Φ0.3）喷射后表层Ra7.5-8

S230钢丸（Φ0.6）喷射后表层Ra8-9.5

S330钢丸（Φ1.0）喷射后表层Ra9.5-1.2

实施例2

1、按照质量分数（%）：C为0.60-1.00，Si为0.40，Mn为0.50，Cr为0.15，W为0.10，Ti为0.10，Mo为0.07，P为0.05，S为0.02，余量为Fe。其他步骤与实施例1相同。

实施例3

1、按照质量分数（%）：C为1.00，Si为1.50，Mn为1.20，Cr为0.90，W为0.20，Ti为0.20，Mo为0.20，P为0.02，S为0.05，余量为Fe。其他步骤与实施例1相同。

Claims

1.一种多元微合金钢丸/砂，其特征在于由以下质量分数的原材料制成：

C为0.80，

Si为0.70，

Mn为0.85，

Cr为0.80，

W为0.15，

Ti为0.13，

Mo为0.08，

P≤0.05，

S≤0.05，

余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的多元微合金钢丸/砂的生产工艺，其特征在于所述的多元微合金钢丸/砂淬火温度820℃，以水作为淬火剂，并进行中温回火。