CN103710646A

CN103710646A - 一种超硬低铬含量研磨体以及制造方法

Info

Publication number: CN103710646A
Application number: CN201310695281.2A
Authority: CN
Inventors: 韩文博; 韩仁青
Original assignee: NINGGUO ZHONGYI WEAR-RESISTANT MATERIALS Co Ltd
Current assignee: NINGGUO ZHONGYI WEAR-RESISTANT MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明涉及一种研磨介质即铸造研磨体及生产工艺方法，具体是一种超硬低铬含量研磨体以及制造方法。一种超硬低铬含量研磨体，包括如下材料：碳:1.7–2.15%，硅:0.25–0.8%，锰:0.35–1%，铬:5.3–8%，磷:0–0.045%，硫:0–0.045%，铝:0.03–0.07%，其余为铁。本发明晶粒细化带来的性能大幅提高，以及韧性的提高，从而在进一步提高磨球抗磨、抗破碎性能的前提下，减少了贵金属铬的含量，同比降低磨球制造成本，社会效益巨大。

Description

一种超硬低铬含量研磨体以及制造方法

技术领域

本发明涉及一种研磨介质即铸造研磨体及生产工艺方法，具体是一种超硬低铬含量研磨体以及制造方法。

背景技术

研磨体作为一种研磨介质广泛应用于建材水泥、矿山冶金、能源火电、非金属加工、水煤浆及磁性材料等行业的粉体工程。

高铬铸造研磨体是继普通锻制钢球、低、中铬铸造磨球发展起来的新一代高效磨球，其含铬量大于10%，公知热处理技术为油淬火加低温回火。在这种条件下，高硬度的马氏体形成，大大增强了基体的连续性和强度，因而磨球的硬度和韧性均显著提高。我国现行标准(GB/T17445-2009、JC/T533-2004及YB/T092-2005)高铬铸造磨球的铬(Cr)含量范围为10%-30%，其表面硬度≥HRC58即为合格，但是价格较高，以现有价格水平测算高出铸造磨球ZQCr8每吨400元以上,高出铸造磨球ZQCr5接近1000元每吨。近些年来，由于我国的铬矿贫乏，铬铁的价格是一涨再涨，钼、镍、钛、铜等责重金属的价格亦不断攀升，所以高铬球价格的上涨是趋势必然。而现有的铸造磨球ZQCr8的铬含量7-10%，表面硬度≥HRC48即为合格，ZQCr5的铬含量4-6%，表面硬度≥HRC47，即为合格硬度太低，耐磨性能低下，己远不能满足国内外市场的要求。

发明内容

本发明研究开发了一种超硬低铬含量研磨体以及制造方法，目的在于：为了节约铬(Cr)等稀缺贵重金属材料，同时提高磨球的硬度，降低制造成本，本发明的目的之一是提供一种铬含量5.3%-8%的超硬低铬含量研磨体，目的之二是提供前述超硬低铬含量研磨体的生产工艺方法。

本发技术方案：

一种超硬低铬含量研磨体，其特征在于，包括如下材料：碳: 1.7–2.15%，硅: 0.25–0.8%，锰: 0.35–1%，铬: 5.3–8%，磷:0–0.045%，硫: 0–0.045%，铝: 0.03–0.07%，其余为铁。

一种超硬低铬含量研磨体制造方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

A、首先将废钢在中频感应电炉中熔化，升温至1520-1580℃后，再依次加入金属铬、铝和锰；

B、铁水冲熔步骤A中熔融体并静置5-7分钟；

C、用浇铸装置将铁水浇注到铸球模具或砂箱中，冷却后得铸球；

D、将铸球装入加热炉进行奥氏体化处理，出炉得研磨体雏形；

E、将研磨体雏形放入淬火油池进行淬火处理，淬火时间为6-20分钟，冷却到室温；

F、再通过回火处理，温度300-500℃，回火时间8-12小时；

G、最后进行掼制检验，得合格研磨体；研磨体硬度为HRC60-69，冲击值3.5-5.0J/CM2。

优选的，在步骤B之前向熔融体中加入碎块状的稀土钇(Y-Re），从而增加产品的韧性。

所述步骤D的奥氏体化处理具体包括如下阶段处理：第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段升温至840-980℃、时间2-4小时。

优选的，在步骤G之后增加正火处理工艺，以提高产品的冲击韧性，重复D即可。

优选的，步骤D的奥氏体化处理具体包括如下阶段处理：第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段加热至860～980℃，保温1～5小时。

根据处理材料和性能要求直接加热到860～980℃。

当加热到860～980℃然后迅速淬入温度为180～390℃的质量百分比浓度为50％NaNO3+质量百分比浓度为50％KNO3硝盐溶液中，保持时间0.3～10小时，然后取出在空气中冷却至室温，或者放入温度180～390℃在炉中停电缓冷。

最终制得集体为下贝氏体，残奥氏体，马氏体，碳化物的研磨体。

本发明的有益效果是:

采用油介质淬火加回火热处理工艺，获得马氏体加断网的共晶碳化物。或者等温淬火，得到下贝氏体，残奥氏体，马氏体，碳化物的研磨体。使超硬低铬含量研磨体硬度达到HRC60—69，显著提高铸造磨球ZQCr8和ZQCr5的韧性和耐磨性。仅仅从硬度上就较ZQCr8提高了25－43.75%，较ZQCr8提高了27.65－46.81%，还有晶粒细化带来的性能大幅提高，以及韧性的提高，从而在进一步提高磨球抗磨、抗破碎性能的前提下，减少了贵金属铬的含量，同比降低磨球制造成本，社会效益巨大。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步描述。

实施例1：

一种超硬低铬含量研磨体，包括如下材料：碳: 1.7%，硅: 0.25%，锰: 0.35%，铬: 5.3%，铝: 0.03%，其余为铁。

一种超硬低铬含量研磨体制造方法，包括以下操作步骤：

B、向熔融体中加入碎块状的稀土钇，接着铁水冲熔步骤A中熔融体并静置5-7分钟；

D、将铸球装入加热炉进行奥氏体化处理，第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段升温至840-980℃、时间2-4小时，出炉得研磨体雏形；

F、再通过回火处理，温度300-500℃，回火时间8-12小时；

G、最后进行掼制检验，得合格研磨体；研磨体硬度为HRC60-69，冲击值3.5-5.0J/CM2；

H、增加正火处理工艺，以提高产品的冲击韧性，重复D即可。

实施例2：

一种超硬低铬含量研磨体，其特征在于，包括如下材料：碳: 2.15%，硅:0.8%，锰: 1%，铬: 8%，磷:0.045%，硫:0.045%，铝: 0.07%，其余为铁。

B、铁水冲熔步骤A中熔融体并静置5-7分钟；

D、将铸球装入加热炉进行奥氏体化处理，第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段加热至860～980℃，保温1～5小时，出炉得研磨体雏形；

E、当加热到860～980℃然后迅速淬入温度为180～390℃的质量百分比浓度为50％NaNO3+质量百分比浓度为50％KNO3硝盐溶液中，保持时间0.3～10小时，然后取出在空气中冷却至室温，或者放入温度180～390℃在炉中停电缓冷；

F、最后进行掼制检验，得合格研磨体；研磨体硬度为HRC60-69，冲击值3.5-5.0J/CM2。

实施例3：

90mm超硬低铬含量研磨体，其化学成分如下：

碳(C):2.08%，硅(Si):0.61%，锰(Mn):0.46%,铬(Cr): 5. 45%，磷(P):0.052%，硫(S):0.055%;铜(Cu):0. 062%，钼(Mo):0. 033%，镍(Ni):0.027%,稀土钇(Y-Re)：0. 121%，铝（Al）: 0.04 %,其余为铁(Fe)

90mm超硬低铬含量研磨体制造工艺如下：

首先将废钢在中频感应电炉中先行熔化，升温至1510--1550℃，再加入Cr、Mn、Al合金达到所要求的化学成分。然后将稀土钇放入铁水包，用铁水冲熔并静置7分钟，以对铁水进行变质及孕育处理。处理后的铁水使用铸造直读光谱仪测定其化学元素含量，合格铁水则通过恒温浇铸装置浇注到砂箱中，铁水凝固后形成的铸态磨球检验合格后装入加热炉进行奥氏体化处理，经油介质淬火后，再通过低温回火工序，最终经掼制处理并检验合格后入库。

Claims

1. 一种超硬低铬含量研磨体，其特征在于，包括如下材料：碳: 1.7–2.15%，硅: 0.25–0.8%，锰: 0.35–1%，铬: 5.3–8%，磷:0–0.045%，硫: 0–0.045%，铝: 0.03–0.07%，其余为铁。

2.一种超硬低铬含量研磨体制造方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

B、铁水冲熔步骤A中熔融体并静置5-7分钟；

F、再通过回火处理，温度300-500℃，回火时间8-12小时；

G、最后进行掼制检验，得合格研磨体。

3.根据权利要求2所述的一种超硬低铬含量研磨体制造方法，其特征在于：在步骤B之前向熔融体中加入碎块状的稀土钇。

4.根据权利要求2所述的一种超硬低铬含量研磨体制造方法，其特征在于：所述步骤D的奥氏体化处理具体包括如下阶段处理：第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段升温至840-980℃、时间2-4小时。

5.根据权利要求2所述的一种超硬低铬含量研磨体制造方法，其特征在于：在步骤G之后增加正火处理工艺。

6.根据权利要求2或4所述的一种超硬低铬含量研磨体制造方法，其特征在于：步骤D的奥氏体化处理具体包括如下阶段处理：第一阶段由常温升至300-350℃、时间2-3小时；第二阶段升温至500-550℃、时间1-2小时；第三阶段升温至650℃、时间1-2小时；第四阶段加热至860～980℃，保温1～5小时。

7.根据权利要求6所述的一种超硬低铬含量研磨体制造方法，其特征在于：根据处理材料和性能要求直接将奥氏体化处理的温度加热到860～980℃。

8.根据权利要求7所述的一种超硬低铬含量研磨体制造方法，其特征在于：当加热到860～980℃后迅速淬入温度为180～390℃的质量百分比浓度为50％NaNO3+质量百分比浓度为50％KNO3硝盐溶液中，保持时间0.3～10小时，然后取出在空气中冷却至室温，或者放入温度180～390℃在炉中停电缓冷。