CN108660366A - 一种高强度耐磨球的制备方法 - Google Patents

一种高强度耐磨球的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及耐磨球制造，具体是一种高强度耐磨球的制备方法，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.1‑1.5％，Mn:1.32‑2.35％，Cr:1.3‑2.6％，Mo:0.12‑0.14％，V:0.40‑0.58％，B:0.4‑0.7％，Re:0.27‑0.55％，N:0.03‑0.05％，Al:0.1‑0.8％，Gr：0.6‑0.8％，Ni：0.2‑0.4％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，制备方法主要包括：一次熔化钢液制备、一次淬火处理、二次熔化钢液制备、二次淬火处理。

Description

一种高强度耐磨球的制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨球制造，具体是一种高强度耐磨球的制备方法。
背景技术
耐磨铸铁复合材料在铸铁领域尤其是耐磨球铸造制备中应用较为广泛，如根据耐磨球制备材料中金属铬的含量不同，将耐磨球分为高铬、中铬以及低铬，且不同铬含量的耐磨球其性能相差较大。
不同耐磨球的铸铁技术所铸造得到的耐磨球性能相差较大，如中国专利号为CN201610193045.4公开的“一种高铬耐磨球恒温盐浴淬火工艺”，通过优化耐磨球的淬火工艺提高耐磨球的性能，通过该文献报道的方法制备得到的耐磨球比普通工艺方法制备得到的耐磨球寿命提高4-6倍。
经济建设多方面发展，劳动生产多元化，耐磨球磨损的对象也逐渐多元化，因此，对耐磨球性能的要求也逐渐提高，如需要处理硬度大的物体时需要耐磨球不易发生磨损，处理具有腐蚀性物体时需要耐磨球抗腐蚀。性能需求的提高，需要制备工艺的改进。然而，采用现有耐磨球公开的技术方案制备得到的耐磨球，虽然硬度达到一定的要求，但抗疲劳度差。针对现有技术不足，至今未有一种实施有效方式解决。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种高强度耐磨球的制备方法。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
一种高强度耐磨球的制备方法，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.1-1.5％，Mn:1.32-2.35％，Cr:1.3-2.6％，Mo:0.12-0.14％，V:0.40-0.58％，B:0.4-0.7％，Re:0.27-0.55％，N:0.03-0.05％，Al:0.1-0.8％，Gr：0.6-0.8％，Ni：0.2-0.4％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，所述高强度耐磨球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1550-1600℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球；
S2、将步骤S1中的耐磨坯球进行一次淬火处理，一次淬火处理的步骤为：升温至450-550℃，控制升温速度为2-3℃/min，保温0.5-1h后，继续升温至650-680℃，后保温30min-45min后，采用液氮快速冷却；
S3、将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1550-1600℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温45-50min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1-1.5％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1350-1380℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品；
S4、将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至450-500℃后，保温1.2-1.4h，继续升温至550-580℃后，保温35-40min，继续升温至650-680℃后，以1.5-2.5℃/min的降温速度，缓慢降温至550-580℃，再以4-5.5℃/min的降温速度降温至400-415℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.5-2h后，既得。
优选地，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.4％，Mn:2.2％，Cr:1.8％，Mo:0.13％，V:0.47％，B:0.5％，Re:0.27％，N:0.04％，Al:0.6％，Gr：0.7％，Ni：0.3％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe。
优选地，所述步骤S1中，按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1580℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球。
优选地，所述步骤S2中将步骤S1中的耐磨坯球进行淬火处理，升温至480℃，控制升温速度为2.5℃/min，保温0.8h后，继续升温至670℃，后保温35min后，采用液氮快速冷却。
优选地，所述步骤S3中将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1580℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温48min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1.2％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1370℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品。
优选地，所述步骤S4中将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至480℃后，保温1.3h，继续升温至560℃后，保温38min，继续升温至675℃后，以1.8℃/min的降温速度，缓慢降温至565℃，再以4.5℃/min的降温速度降温至408℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.8h后，既得。
有益效果
本发明提供了一种高强度耐磨球的制备方法，制备方法中通过将高氮含量的三聚氰胺添加到二次熔化钢液中，提高熔化钢液中氮式含量，传统技术方案中为了提高氮式含量，往往通过通入氮气的方式，提高氮式含量，氮气性质较为稳定，在高温条件下很难发生化学反应，进入熔化钢液。
制备方法中通过一次熔化钢液形成、一次淬火处理，二次熔化钢液形成，二次淬火处理有效降低了过热倾向，采用两次淬火处理，得到细化的奥氏体组织，且奥氏体组织之间的排列结合更为规则，规则的排列结合进一步提高耐磨球的理化性能。
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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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1:
一种高强度耐磨球的制备方法，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.4％，Mn:2.2％，Cr:1.8％，Mo:0.13％，V:0.47％，B:0.5％，Re:0.27％，N:0.04％，Al:0.6％，Gr：0.7％，Ni：0.3％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，所述高强度耐磨球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1580℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球；
S2、将步骤S1中的耐磨坯球进行一次淬火处理，一次淬火处理的步骤为：升温至480℃，控制升温速度为2.5℃/min，保温0.8h后，继续升温至670℃，后保温35min后，采用液氮快速冷却；
S3、将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1580℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温48min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1.2％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1370℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品；
S4、将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至480℃后，保温1.3h，继续升温至560℃后，保温38min，继续升温至675℃后，以1.8℃/min的降温速度，缓慢降温至565℃，再以4.5℃/min的降温速度降温至408℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.8h后，既得。
实施例2:
一种高强度耐磨球的制备方法，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.1％，Mn:1.32％，Cr:1.3％，Mo:0.14％，V:0.58％，B:0.7％，Re:0.27％，N:0.03％，Al:0.1％，Gr：0.8％，Ni：0.4％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，所述高强度耐磨球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1550℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球；
S2、将步骤S1中的耐磨坯球进行一次淬火处理，一次淬火处理的步骤为：升温至450℃，控制升温速度为2℃/min，保温0.5h后，继续升温至680℃，后保温45min后，采用液氮快速冷却；
S3、将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1550℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温45min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1350℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品；
S4、将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至500℃后，保温1.4h，继续升温至580℃后，保温35min，继续升温至650℃后，以1.5℃/min的降温速度，缓慢降温至580℃，再以5.5℃/min的降温速度降温至415℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡2h后，既得。
实施例3:
一种高强度耐磨球的制备方法，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.5％，Mn:2.35％，Cr:2.6％，Mo:0.12％，V:0.40％，B:0.4-0.7％，Re:0.27％，N:0.03％，Al:0.8％，Gr：0.8％，Ni：0.4％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，所述高强度耐磨球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1550-1600℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球；
S2、将步骤S1中的耐磨坯球进行一次淬火处理，一次淬火处理的步骤为：升温至550℃，控制升温速度为3℃/min，保温1h后，继续升温至650℃，后保温30min后，采用液氮快速冷却；
S3、将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1600℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温50min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1.5％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1380℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品；
S4、将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至450℃后，保温1.2h，继续升温至550℃后，保温40min，继续升温至680℃后，以2.5℃/min的降温速度，缓慢降温至580℃，再以4℃/min的降温速度降温至400℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.5h后，既得。
实施例4:
一种高强度耐磨球的制备方法，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.3％，Mn:1.86％，Cr:1.78％，Mo:0.13％，V:0.47％，B:0.55％，Re:0.36％，N:0.04％，Al:0.5％，Gr：0.72％，Ni：0.35％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，所述高强度耐磨球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1580℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球；
S2、将步骤S1中的耐磨坯球进行一次淬火处理，一次淬火处理的步骤为：升温至500℃，控制升温速度为2.5℃/min，保温0.8h后，继续升温至675℃，后保温40min后，采用液氮快速冷却；
S3、将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1590℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温46min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1.2％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1365℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品；
S4、将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至480℃后，保温1.3h，继续升温至556℃后，保温38min，继续升温至680℃后，以2.2℃/min的降温速度，缓慢降温至560℃，再以5℃/min的降温速度降温至408℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.9h后，既得。
实施例5:
一种高强度耐磨球的制备方法，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.4％，Mn:2.21％，Cr:1.9％，Mo:0.13％，V:0.46％，B:0.58％，Re:0.37％，N:0.04％，Al:0.1-0.8％，Gr：0.72％，Ni：0.34％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，所述高强度耐磨球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1580℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球；
S2、将步骤S1中的耐磨坯球进行一次淬火处理，一次淬火处理的步骤为：升温至525℃，控制升温速度为2.8℃/min，保温0.7h后，继续升温至670℃，后保温38min后，采用液氮快速冷却；
S3、将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1590℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温48min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1.2％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1375℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品；
S4、将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至460℃后，保温1.3h，继续升温至570℃后，保温38min，继续升温至675℃后，以2.2℃/min的降温速度，缓慢降温至565℃，再以4.8℃/min的降温速度降温至412℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.7h后，既得。
实施例6:
一种高强度耐磨球的制备方法，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.1％，Mn:2.35％，Cr:2.6％，Mo:0.12％，V:0.58％，B:-0.7％，Re:0.36％，N:0.05％，Al:0.25％，Gr：0.72％，Ni：0.3％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，所述高强度耐磨球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1550-1600℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球；
S2、将步骤S1中的耐磨坯球进行一次淬火处理，一次淬火处理的步骤为：升温至520℃，控制升温速度为2.5℃/min，保温0.8h后，继续升温至665℃，后保温38min后，采用液氮快速冷却；
S3、将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1578℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温48min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1.2％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1365℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品；
S4、将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至485℃后，保温1.3h，继续升温至565℃后，保温38min，继续升温至668℃后，以2.2℃/min的降温速度，缓慢降温至575℃，再以4.8℃/min的降温速度降温至409℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.8h后，既得。
性能测试：
1、正常测试：对本发明实施例1-6制备得到的耐磨球进行性能测试，测试结果如表1所示，其中对照组为市售常规耐磨球。
表1
实验/组别 硬度HRC 落球冲击疲劳寿命/次
实施例1 72 21352
实施例2 74 21305
实施例3 69 21306
实施例4 70.2 21294
实施例5 71 21304
实施例6 70.8 21305
对照组 46.5 17896
2、对照测试：对照测试为实施本发明实施例1-6公开的技术方案，但在步骤S3中不添加三聚氰胺，其他参数相同。
表2
实验/组别 硬度HRC 落球冲击疲劳寿命/次
实施例1 62.4 19272
实施例2 62.2 19365
实施例3 62.6 19206
实施例4 61.5 19194
实施例5 61.7 192843
实施例6 60.5 19204
对照组 46.5 19896
由表1-2可知：本发明公开的耐磨球具有较佳的理化性能，且制备方法中添加三聚氰胺，能够明显提高耐磨球的理化性能。
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 (6)

1.一种高强度耐磨球的制备方法，其特征在于，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.1-1.5％，Mn:1.32-2.35％，Cr:1.3-2.6％，Mo:0.12-0.14％，V:0.40-0.58％，B:0.4-0.7％，Re:0.27-0.55％，N:0.03-0.05％，Al:0.1-0.8％，Gr：0.6-0.8％，Ni：0.2-0.4％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe，所述高强度耐磨球的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1550-1600℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球；
S2、将步骤S1中的耐磨坯球进行一次淬火处理，一次淬火处理的步骤为：升温至450-550℃，控制升温速度为2-3℃/min，保温0.5-1h后，继续升温至650-680℃，后保温30min-45min后，采用液氮快速冷却；
S3、将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1550-1600℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温45-50min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1-1.5％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1350-1380℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品；
S4、将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至450-500℃后，保温1.2-1.4h，继续升温至550-580℃后，保温35-40min，继续升温至650-680℃后，以1.5-2.5℃/min的降温速度，缓慢降温至550-580℃，再以4-5.5℃/min的降温速度降温至400-415℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.5-2h后，既得。
2.根据权利要求1所述的高强度耐磨球的制备方法，其特征在于，所述高强度耐磨球中各化学元素的重量百分比为：C:1.4％，Mn:2.2％，Cr:1.8％，Mo:0.13％，V:0.47％，B:0.5％，Re:0.27％，N:0.04％，Al:0.6％，Gr：0.7％，Ni：0.3％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的高强度耐磨球的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，按照配比选取原料，加入到中频感应电炉中，加热至1580℃，加热至完全熔化后，得到一次熔化钢液，一次钢液浇注至完全凝固后开模，冷却至室温得到耐磨坯球。
4.根据权利要求1所述的高强度耐磨球的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中将步骤S1中的耐磨坯球进行淬火处理，升温至480℃，控制升温速度为2.5℃/min，保温0.8h后，继续升温至670℃，后保温35min后，采用液氮快速冷却。
5.根据权利要求1所述的高强度耐磨球的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中将步骤S2中液氮快速冷却后的耐磨坯球重新放置到中频感应电炉中，升温至1580℃，加热至完全熔化后得到二次熔化钢液，二次熔化钢液保温48min后，往二次熔化钢液中添加二次熔化钢液总质量1.2％的三聚氰胺，充分晃动二次熔化钢液后，加入除渣剂、拔渣、出钢，于1370℃条件下，经浇注、冷却后，得到初产品。
6.根据权利要求1所述的高强度耐磨球的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中将步骤S3中的初产品进行二次淬火处理，二次淬火处理步骤为：升温至480℃后，保温1.3h，继续升温至560℃后，保温38min，继续升温至675℃后，以1.8℃/min的降温速度，缓慢降温至565℃，再以4.5℃/min的降温速度降温至408℃/min，空冷至室温，得到耐磨球，将耐磨球放置到除锈液中，浸泡1.8h后，既得。
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