CN105695684A - 高碳钢多合金磨球的热处理工艺及高碳钢多合金磨球 - Google Patents

高碳钢多合金磨球的热处理工艺及高碳钢多合金磨球 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种合金的热处理技术领域，具体涉及一种高碳钢多合金磨球的热处理工艺及高碳多合金磨球，包括退火、正火、淬火、回火四个步骤，本发明的有益效果是：1)本发明提供的热处理工艺可使经过处理后的高碳钢多合金磨球具有良好的耐磨性和抗冲击韧性；2)采用本发明的热处理工艺处理后的高碳钢多合金磨球使用寿命长，产品的合格率高，成本低。

Description

高碳钢多合金磨球的热处理工艺及高碳钢多合金磨球
技术领域
本发明涉及一种合金的热处理技术领域，具体涉及一种高碳钢多合金磨球的热处理工艺。
背景技术
高碳钢多合金磨球作为一种研磨体，广泛应用于水泥、矿山、火电、非金属加工及磁性材料等行业的粉体工程，我国每年的消耗量据不完全统计在百万吨以上。其中高碳钢多合金磨球产量占总量的比例很高，其应用特别在水泥行业中的应用是非常成功的，也得到行了业的公认。
高碳钢多合金磨球的金相显微组织是马氏体+贝氏体+碳化物+残余奥氏体的片状或块状含铬共晶碳化物，共晶碳化物较粗大呈断续网状分布，为了充分发挥高碳钢多合金的抗磨性能，必须通过热处理来改变基体组织，将奥氏体转化成马氏体，将碳化物细化和断网，以提高磨球基体的硬度和韧性，从而提高耐磨性。
热处理工艺是高碳钢多合金磨球生产工艺的关键技术，现有技术采用的热处理工艺会造成冲击韧性低，磨球易破碎；磨球硬度不均匀，导致失圆率高，影响磨矿效率，并使磨矿成本上升。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种失圆率低，耐磨性好，抗冲击韧性强，成本低的高碳钢多合金磨球的热处理工艺及高碳钢多合金磨球。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高碳钢多合金磨球的热处理工艺，包括如下步骤：
S1.退火：将磨球投入连续推杆式热处理炉中，以130-160℃/h的速度加热至1100-1200℃，保温2-3h后，随炉冷却；
S2.正火：将步骤S1中的磨球再次加热至950-1050℃，打开炉门，空冷至室温；
S3.淬火：将经步骤S2中处理过的磨球以50-70℃/h的速度加热至500-600℃，然后以100-120℃/h的速度加热至800-900℃，最后以50-70℃/h的速度升温至1100-1200℃，保温2-3h后用等温淬火液淬冷；
S4.回火：将步骤S3中淬冷过的磨球升温至420-450℃，保温4-6h，空冷至室温。
进一步的，所述的萃取液由如下质量百分比的原料组成：氯化钠：10-15％，氯化钾为5-10％，硝酸钠为10-15％，余下为水及其它杂质。
进一步的，所述的步骤S3中等温淬火液的温度为50-80℃，淬火时间为3-8min。
进一步的，所述的步骤S3中优选的淬火处理是将磨球以60-70℃/h的速度加热至500-600℃，然后以110-120℃/h的速度加热至850-900℃，最后以50-60℃/h的速度升温至1100-1150℃，保温2-3h后用等温淬火液淬冷。
一种高碳钢多合金磨球，采用上述的高碳钢多合金磨球的热处理工艺制成。
在本发明中，采用三段淬火工艺，有助于高碳钢多合金磨球内部过冷奥氏体转变为马氏体和贝氏体，配合不同的温差进行淬火，有助于磨球内部更均匀的形成金相，从而提高了磨球的硬度和耐磨性以及韧性。
本发明的有益效果是：1)本发明提供的热处理工艺可使经过处理后的高碳钢多合金磨球具有良好的耐磨性和抗冲击韧性；2)采用本发明的热处理工艺处理后的高碳钢多合金磨球使用寿命长，产品的合格率高，成本低。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中采用的高碳钢多合金磨球由如下质量百分比的原料组成：C：2.0-2.5wt％、Si：0.5-0.8wt％、Mn：0.3-0.6wt％、Cr：14-16wt％、Mo≤0.5wt％、Cu≤0.4wt％、P≤0.25wt％、S≤0.25wt％以及余量的铁和不可避免的杂质。
实施例中采用的萃取液由如下质量百分比的原料组成：氯化钠：10-15％，氯化钾为5-10％，硝酸钠为10-15％，余下为水及其它杂质。
实施例1：
一种高碳钢多合金磨球的热处理工艺，包括如下步骤：
S1.退火：将磨球投入连续推杆式热处理炉中，以130℃/h的速度加热至1100℃，保温2h后，随炉冷却；
S2.正火：将步骤S1中的磨球再次加热至950℃，打开炉门，空冷至室温；
S3.淬火：将经步骤S2中处理过的磨球以50℃/h的速度加热至500℃，然后以100℃/h的速度加热至800℃，最后以50℃/h的速度升温至1100℃，保温2h后用等温淬火液淬冷，淬火液的温度为50℃，淬火时间为3min。
S4.回火：将步骤S3中淬冷过的磨球升温至420℃，保温4h，空冷至室温。
即制备得到高碳钢多合金磨球。
实施例2：
一种高碳钢多合金磨球的热处理工艺，包括如下步骤：
S1.退火：将磨球投入连续推杆式热处理炉中，以140℃/h的速度加热至1150℃，保温2.5h后，随炉冷却；
S2.正火：将步骤S1中的磨球再次加热至1000℃，打开炉门，空冷至室温；
S3.淬火：将经步骤S2中处理过的磨球以60℃/h的速度加热至550℃，然后以105℃/h的速度加热至850℃，最后以55℃/h的速度升温至1150℃，保温2.5h后用等温淬火液淬冷，淬火液的温度为60℃，淬火时间为4min。
S4.回火：将步骤S3中淬冷过的磨球升温至430℃，保温4.5h，空冷至室温。
即制备得到高碳钢多合金磨球。
实施例3：
一种高碳钢多合金磨球的热处理工艺，包括如下步骤：
S1.退火：将磨球投入连续推杆式热处理炉中，以150℃/h的速度加热至1150℃，保温2.5h后，随炉冷却；
S2.正火：将步骤S1中的磨球再次加热至1000℃，打开炉门，空冷至室温；
S3.淬火：将经步骤S2中处理过的磨球以65℃/h的速度加热至550℃，然后以110℃/h的速度加热至850℃，最后以60℃/h的速度升温至1150℃，保温2.5h后用等温淬火液淬冷，淬火液的温度为70℃，淬火时间为6min。
S4.回火：将步骤S3中淬冷过的磨球升温至440℃，保温5h，空冷至室温。
即制备得到高碳钢多合金磨球。
实施例4：
一种高碳钢多合金磨球的热处理工艺，包括如下步骤：
S1.退火：将磨球投入连续推杆式热处理炉中，以160℃/h的速度加热至1200℃，保温3h后，随炉冷却；
S2.正火：将步骤S1中的磨球再次加热至1050℃，打开炉门，空冷至室温；
S3.淬火：将经步骤S2中处理过的磨球以0℃/h的速度加热至600℃，然后以120℃/h的速度加热至900℃，最后以70℃/h的速度升温至1200℃，保温3h后用等温淬火液淬冷，淬火液的温度为80℃，淬火时间为8min。
S4.回火：将步骤S3中淬冷过的磨球升温至450℃，保温6h，空冷至室温。
即制备得到高碳钢多合金磨球。
为验证本发明的实施效果，对本发明上述实施例1-4进行了十个批次的验证，每个批次抽取12个磨球进行检验，并与相同数量的在市场上流通的磨球做了对比，结果如表1所示。
表1实施例1-4高碳钢多合金磨球热处理后的性能参数
经本发明验证及分析可以看出，本发明与现有技术相比，在采用本发明技术方案对高碳钢多合金磨球进行热处理与现有技术相比有突出的优势，采用本发明技术方案获得的高碳钢多合金磨球能够达到58HRC以上的硬度水平、5.0J/cm2的冲击值和100％的热处理合格率，良好的抗冲击韧性有效的避免了零件变形开裂。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种高碳钢多合金磨球的热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.退火：将磨球投入连续推杆式热处理炉中，以130-160℃/h的速度加热至1100-1200℃，保温2-3h后，随炉冷却；
S2.正火：将步骤S1中的磨球再次加热至950-1050℃，打开炉门，空冷至室温；
S3.淬火：将经步骤S2中处理过的磨球以50-70℃/h的速度加热至500-600℃，然后以100-120℃/h的速度加热至800-900℃，最后以50-70℃/h的速度升温至1100-1200℃，保温2-3h后用等温淬火液淬冷；
S4.回火：将步骤S3中淬冷过的磨球升温至420-450℃，保温4-6h，空冷至室温。
2.如权利要求1所述的高碳钢多合金磨球的热处理工艺，其特征在于，所述萃取液由如下质量百分比的原料组成：氯化钠：10-15％，氯化钾为5-10％，硝酸钠为10-15％，余下为水及其它杂质。
3.如权利要求1所述的高碳钢多合金磨球的热处理工艺，其特征在于，步骤S3中等温淬火液的温度为50-80℃，淬火时间为3-8min。
4.如权利要求1所述的高碳钢多合金磨球的热处理工艺，其特征在于，步骤S3中淬火处理将磨球以60-70℃/h的速度加热至500-600℃，然后以110-120℃/h的速度加热至850-900℃，最后以50-60℃/h的速度升温至1100-1150℃，保温2-3h后用等温淬火液淬冷。
5.一种高碳钢多合金磨球，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的高碳钢多合金磨球的热处理工艺制成。
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