CN107841678A - 一种抛丸工艺用丸料及其制备方法 - Google Patents

一种抛丸工艺用丸料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抛丸工艺用丸料及其制备方法，涉及抛丸工艺技术领域,所述丸料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.45‑0.65%，钼：0.16‑0.24%，W：0.16‑0.28%，Si：0.05‑0.15%，Mn：1.5‑1.7%，P：0.01‑0.02%，TiC：0.36‑0.38%，Cr：0.6‑0.8%，Ni：0.13‑0.25%，Al：0.12‑0.14%，ZrN：0.3‑0.5%，铬：0.26‑0.28%，B：0.12‑0.18%，余量为白口铸铁和稀土,本发明可以使得丸料的硬度、强韧性、耐磨性等性能得到大幅度的提升，使丸料不容易破碎以及被磨损，提高丸料的利用效率。

Description

一种抛丸工艺用丸料及其制备方法
技术领域
本发明涉及抛丸工艺技术领域，特别是涉及一种抛丸工艺用丸料及其制备方法。
背景技术
抛丸工艺必不可少的材料就是丸料，现有的丸料大多容易破碎以及磨损的丸料在继续抛打的过程中还会产生粉尘，使被清理钢件的表面清洁度降低，在对工件进行喷丸强化处理提高疲劳强度时，破碎的丸料还会划伤工件的表面而使疲劳强度降低, 循环使用寿命短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的丸料大多容易破碎以及被磨损，循环使用寿命短，克服现有技术的缺点，提供一种抛丸工艺用丸料及其制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种抛丸工艺用丸料，其特征在于：所述丸料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.45-0.65%，钼：0.16-0.24%，W：0.16-0.28%，Si：0.05-0.15%，Mn：1.5-1.7%，P：0.01-0.02%，TiC：0.36-0.38%，Cr：0.6-0.8%，Ni：0.13-0.25%，Al：0.12-0.14%，ZrN：0.3-0.5%，铬：0.26-0.28%，B：0.12-0.18%，余量为白口铸铁和稀土。
技术效果：本发明中的TiC和ZrN可以在丸料上形成一系列硬质覆膜，一方面可以提高丸料的硬度，另一方面可以提高丸料的耐磨损能力，另外，由于丸料在撞击过程中会受到较大的作用力，会使得硬质覆膜轻易脱离丸料，而本发明中的过渡金属Cr，有一定的粘结作用，可以使硬质覆膜与丸料结合的比较牢固，不易使丸料磨损和破碎，此外，合金元素Cr的加入提高了丸料的抗回火稳定性；另外本发明中添加的铬、Mn是主要的硬化元素和提高淬透性的元素，铝是细化晶粒元素，有害元素硫、磷的含量均限制在较低的水平，添加适量的Ni可以提高丸料的强韧性，且钼、铬可以提高丸料本体的的密闭性，本发明可以使得丸料的硬度、强韧性、耐磨性等性能得到大幅度的提升，使丸料不容易破碎以及被磨损，提高丸料的利用效率。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，所述丸料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.55%，钼：0.2%，W：0.22%，Si：0.1%，Mn：1.6%，P：0.015%，TiC：0.37%，Cr：0.7%，Ni：0.16%，Al：0.13%，ZrN：0.4%，铬：0.27%，B：0.15%，余量为白口铸铁和稀土。
一种抛丸工艺用丸料的制备方法，包括以下步骤：
a、先将白口铸铁和稀土装入球磨机中，然后再将C、钼、W、Si、Mn 、P、TiC、Ni、Al、ZrN、铬和B加入到球磨机中进行球磨，球磨30min后再将Cr装入球磨机中，继续球磨30min，球磨均匀后过90-200目筛，得到混合粉末；
b、将得到混合粉末放入熔炉中熔炼成液体，采用脱氧剂脱氧；
c、将脱氧后的液体采用定向凝固的方法得到成型的固态丸料；
d、热处理：采用一次正火+两次回火，先正火：将丸料加热至890-910℃，到温后保温15-20min，然后空冷至室温；再第一次回火：将丸料加热至620-730℃，到温后保温10-15min，然后水冷至室温，然后进行第二次回火；将丸料加热至210-230℃，到温后保温30-35min，然后空冷至室温即可；
e、对丸料进行表面强化处理和检测。
前所述的一种抛丸工艺用丸料的制备方法，步骤c中，定向凝固包括以下步骤：
步骤1：将预制的丸料模具均匀排列，并由炉车带动同步前移，预制的丸料模具在预热区逐步预热，升温至1000～1100℃；
步骤2：经熔炉精炼的液体从炉膛高温区的炉顶加料口倒入预热后的丸料模具内，炉膛高温区的温度为1200～1300℃；
步骤3：装有液体的丸料模具在炉膛高温区保温2～8h后依次进入中温区、低温区、室温区，逐步冷却到室温，得到固体丸料，其中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
前所述的一种抛丸工艺用丸料的制备方法，步骤e中，检测方法为当强度大于69.8HRC，硬度大于460MPa，冲击韧性大于13J/cm2且表面无明显 毛刺、飞边等缺陷后，包装。
前所述的一种抛丸工艺用丸料的制备方法，步骤3中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
前所述的一种抛丸工艺用丸料的制备方法，步骤c中，表面强化处理首先将丸料加热至700-750℃，到温后保温10-18分钟，然后采用水冷，以1-3℃/s的冷却速度将丸料水冷至室温。
本发明的有益效果是：
（1）本发明加入的稀土元素可以提高白口铸铁的硬度，并使白口铸铁的硬度值均匀，硬度差不超过HRC3，且丸料的冲击韧性值可以由普通的4.26 J/cm2提高到5.56 J/cm2，稀土元素与白口铸铁的混合，可以使丸料的使用寿命提高近四倍；
（2）本发明采用定向凝固技术可获得生长方向与主应力方向一致的单向生长的柱状晶体，定向凝固由于消除了横向晶界，从而提高了丸料的抗高温蠕变和疲劳的能力，提高丸料的寿命，本发明经过定向凝固技术的丸料具有高强度、高硬度、高耐磨性、耐冲击的特性，其表面硬度可达HRC59，本耐磨钢球的冲击性能良好，磨球的冲击值可以达到15.5J/cm2。
具体实施方式
实施例1：一种抛丸工艺用丸料，丸料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.45%，钼：0.16%，W：0.16%，Si：0.05%，Mn：1.5%，P：0.01%，TiC：0.36%，Cr：0.6%，Ni：0.13%，Al：0.12%，ZrN：0.3%，铬：0.26%，B：0.12%，余量为白口铸铁和稀土。
一种抛丸工艺用丸料的制备方法，包括以下步骤：
a、先将白口铸铁和稀土装入球磨机中，然后再将C、钼、W、Si、Mn 、P、TiC、Ni、Al、ZrN、铬和B加入到球磨机中进行球磨，球磨30min后再将Cr装入球磨机中，继续球磨30min，球磨均匀后过90-200目筛，得到混合粉末；
b、将得到混合粉末放入熔炉中熔炼成液体，采用脱氧剂脱氧；
c、将脱氧后的液体采用定向凝固的方法得到成型的固态丸料；
d、热处理：采用一次正火+两次回火，先正火：将丸料加热至890-910℃，到温后保温15-20min，然后空冷至室温；再第一次回火：将丸料加热至620-730℃，到温后保温10-15min，然后水冷至室温，然后进行第二次回火；将丸料加热至210-230℃，到温后保温30-35min，然后空冷至室温即可；
e、对丸料进行表面强化处理和检测；
步骤c中，定向凝固包括以下步骤：
步骤1：将预制的丸料模具均匀排列，并由炉车带动同步前移，预制的丸料模具在预热区逐步预热，升温至1000～1100℃；
步骤2：经熔炉精炼的液体从炉膛高温区的炉顶加料口倒入预热后的丸料模具内，炉膛高温区的温度为1200～1300℃；
步骤3：装有液体的丸料模具在炉膛高温区保温2～8h后依次进入中温区、低温区、室温区，逐步冷却到室温，得到固体丸料，其中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
步骤e中，检测方法为当强度大于69.8HRC，硬度大于460MPa，冲击韧性大于13J/cm2且表面无明显 毛刺、飞边等缺陷后，包装。
步骤3中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
步骤c中，表面强化处理首先将丸料加热至700-750℃，到温后保温10-18分钟，然后采用水冷，以1-3℃/s的冷却速度将丸料水冷至室温。
实施例2：一种抛丸工艺用丸料，丸料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.55%，钼：0.2%，W：0.22%，Si：0.1%，Mn：1.6%，P：0.015%，TiC：0.37%，Cr：0.7%，Ni：0.16%，Al：0.13%，ZrN：0.4%，铬：0.27%，B：0.15%，余量为白口铸铁和稀土。
一种抛丸工艺用丸料的制备方法，包括以下步骤：
a、先将白口铸铁和稀土装入球磨机中，然后再将C、钼、W、Si、Mn 、P、TiC、Ni、Al、ZrN、铬和B加入到球磨机中进行球磨，球磨30min后再将Cr装入球磨机中，继续球磨30min，球磨均匀后过90-200目筛，得到混合粉末；
b、将得到混合粉末放入熔炉中熔炼成液体，采用脱氧剂脱氧；
c、将脱氧后的液体采用定向凝固的方法得到成型的固态丸料；
d、热处理：采用一次正火+两次回火，先正火：将丸料加热至890-910℃，到温后保温15-20min，然后空冷至室温；再第一次回火：将丸料加热至620-730℃，到温后保温10-15min，然后水冷至室温，然后进行第二次回火；将丸料加热至210-230℃，到温后保温30-35min，然后空冷至室温即可；
e、对丸料进行表面强化处理和检测；
步骤c中，定向凝固包括以下步骤：
步骤1：将预制的丸料模具均匀排列，并由炉车带动同步前移，预制的丸料模具在预热区逐步预热，升温至1000～1100℃；
步骤2：经熔炉精炼的液体从炉膛高温区的炉顶加料口倒入预热后的丸料模具内，炉膛高温区的温度为1200～1300℃；
步骤3：装有液体的丸料模具在炉膛高温区保温2～8h后依次进入中温区、低温区、室温区，逐步冷却到室温，得到固体丸料，其中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
步骤e中，检测方法为当强度大于69.8HRC，硬度大于460MPa，冲击韧性大于13J/cm2且表面无明显 毛刺、飞边等缺陷后，包装。
步骤3中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
步骤c中，表面强化处理首先将丸料加热至700-750℃，到温后保温10-18分钟，然后采用水冷，以1-3℃/s的冷却速度将丸料水冷至室温。
实施例3：一种抛丸工艺用丸料，丸料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.65%，钼：0.24%，W：0.28%，Si：0.15%，Mn：1.7%，P： 0.02%，TiC：0.38%，Cr：0.8%，Ni：0.25%，Al：0.14%，ZrN：0.5%，铬： 0.28%，B：0.18%，余量为白口铸铁和稀土。
一种抛丸工艺用丸料的制备方法，包括以下步骤：
a、先将白口铸铁和稀土装入球磨机中，然后再将C、钼、W、Si、Mn 、P、TiC、Ni、Al、ZrN、铬和B加入到球磨机中进行球磨，球磨30min后再将Cr装入球磨机中，继续球磨30min，球磨均匀后过90-200目筛，得到混合粉末；
b、将得到混合粉末放入熔炉中熔炼成液体，采用脱氧剂脱氧；
c、将脱氧后的液体采用定向凝固的方法得到成型的固态丸料；
d、热处理：采用一次正火+两次回火，先正火：将丸料加热至890-910℃，到温后保温15-20min，然后空冷至室温；再第一次回火：将丸料加热至620-730℃，到温后保温10-15min，然后水冷至室温，然后进行第二次回火；将丸料加热至210-230℃，到温后保温30-35min，然后空冷至室温即可；
e、对丸料进行表面强化处理和检测；
步骤c中，定向凝固包括以下步骤：
步骤1：将预制的丸料模具均匀排列，并由炉车带动同步前移，预制的丸料模具在预热区逐步预热，升温至1000～1100℃；
步骤2：经熔炉精炼的液体从炉膛高温区的炉顶加料口倒入预热后的丸料模具内，炉膛高温区的温度为1200～1300℃；
步骤3：装有液体的丸料模具在炉膛高温区保温2～8h后依次进入中温区、低温区、室温区，逐步冷却到室温，得到固体丸料，其中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
步骤e中，检测方法为当强度大于69.8HRC，硬度大于460MPa，冲击韧性大于13J/cm2且表面无明显 毛刺、飞边等缺陷后，包装。
步骤3中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
步骤c中，表面强化处理首先将丸料加热至700-750℃，到温后保温10-18分钟，然后采用水冷，以1-3℃/s的冷却速度将丸料水冷至室温。
利用本发明的丸料组分以及制备方法加工出的丸料与普通丸料进行对比试验，观察处理效果，试验结果测得，同时采用100g的重量的普通丸料和本发明丸料，累积循环抛丸500次时，普通丸料余量剩余87.17g，且表面轻微破碎，本发明制得的丸料余量剩余96.56g，表面无破碎痕迹，累积循环抛丸2500次时，普通丸料余量剩余78.17g，且表面严重破碎，本发明制得的丸料余量剩余93.24g，表面有轻微破碎痕迹，对比以上数据可知，本发明的丸料在强度、硬度、耐磨性、耐冲击的特性等方面均有显著的提升。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种抛丸工艺用丸料，其特征在于：所述丸料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.45-0.65%，钼：0.16-0.24%，W：0.16-0.28%，Si：0.05-0.15%，Mn：1.5-1.7%，P：0.01-0.02%，TiC：0.36-0.38%，Cr：0.6-0.8%，Ni：0.13-0.25%，Al：0.12-0.14%，ZrN：0.3-0.5%，铬：0.26-0.28%，B：0.12-0.18%，余量为白口铸铁和稀土。
2.根据权利要求1所述的抛丸工艺用丸料，其特征在于：所述丸料的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.55%，钼：0.2%，W：0.22%，Si：0.1%，Mn：1.6%，P：0.015%，TiC：0.37%，Cr：0.7%，Ni：0.16%，Al：0.13%，ZrN：0.4%，铬：0.27%，B：0.15%，余量为白口铸铁和稀土。
3.如权利要求1-2中任一权利要求所述的抛丸工艺用丸料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、先将白口铸铁和稀土装入球磨机中，然后再将C、钼、W、Si、Mn 、P、TiC、Ni、Al、ZrN、铬和B加入到球磨机中进行球磨，球磨30min后再将Cr装入球磨机中，继续球磨30min，球磨均匀后过90-200目筛，得到混合粉末；
b、将得到混合粉末放入熔炉中熔炼成液体，采用脱氧剂脱氧；
c、将脱氧后的液体采用定向凝固的方法得到成型的固态丸料；
d、热处理：采用一次正火+两次回火，先正火：将丸料加热至890-910℃，到温后保温15-20min，然后空冷至室温；再第一次回火：将丸料加热至620-730℃，到温后保温10-15min，然后水冷至室温，然后进行第二次回火；将丸料加热至210-230℃，到温后保温30-35min，然后空冷至室温即可；
e、对丸料进行表面强化处理和检测。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤c中，定向凝固包括以下步骤：
步骤1：将预制的丸料模具均匀排列，并由炉车带动同步前移，预制的丸料模具在预热区逐步预热，升温至1000～1100℃；
步骤2：经熔炉精炼的液体从炉膛高温区的炉顶加料口倒入预热后的丸料模具内，炉膛高温区的温度为1200～1300℃；
步骤3：装有液体的丸料模具在炉膛高温区保温2～8h后依次进入中温区、低温区、室温区，逐步冷却到室温，得到固体丸料。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤e中，检测方法为当强度大于69.8HRC，硬度大于460MPa，冲击韧性大于13J/cm2且表面无明显 毛刺、飞边等缺陷后，包装。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，在中温区停留时间为15～25h，在低温区停留时间为5～15h。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤c中，表面强化处理首先将丸料加热至700-750℃，到温后保温10-18分钟，然后采用水冷，以1-3℃/s的冷却速度将丸料水冷至室温。
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