CN109609731A - 一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法 - Google Patents

一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法。将将高铬磨锻在温度为900‑920℃下保温30‑45min,同时通入氮气;处理后的高铬磨锻加入石墨粉末,使得石墨粉末均匀粘附在处理后的高铬磨锻表面,在温度为700‑850℃放置2‑3h,同时通入氮气和二氧化碳的混合气体;处理后的高铬磨锻放入到温度为290‑300℃的高锰酸钾、亚硝酸钠的混合盐中,处理后的高铬磨锻放入到浓磷酸中30‑60S后,然后自然冷却至室温,然后用水喷淋,将表面残留的磷酸冲洗干净。本发明通过多级的等温淬火,实现高铬磨锻的韧性和强度的大大提升,从而提高了高铬磨锻的使用寿命。

Description

一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法
技术领域
本发明涉及一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,属于热处理技术领域。
背景技术
高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称,是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料。它以比合金钢高得多的耐磨性,和比一般白口铸铁高得多的韧性、强度,同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能,加之生产便捷、成本适中,而被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。
高铬铸铁属金属耐磨材料、抗磨铸铁类铬系抗磨铸铁的一个重要分支,是继普通白口铸铁、镍硬铸铁而发展起来的第三代白口铸铁。高铬铸铁一般泛指含Cr量在11-30%之间,含C量在2.0-3.6%之间的合金白口铸铁。
在采矿、水泥、电力、筑路机械、耐火材料等方面应用十分广泛,常见于衬板,锤头,磨球材质。80年代以后更被广泛用于抛丸清理机的室体制作和抛丸器叶片、衬板的制作上,能非常有效防止高速密集的弹丸束击穿钢板壳体。
等温淬火是指工件淬火加热后,若长期保持在下贝氏体转变区的温度,使之完成奥氏体的等温转变,获得下贝氏体组织的淬火方式。
但是目前的等温淬火技术得到的高铬磨锻存在硬度和冲击韧性不够,从而使得使用寿命缩短。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,通过本工艺的等温淬火处理,硬度和冲击韧性大大提高,从而提高了使用寿命。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题:
本发明的一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其为以下步骤:
(1)将高铬磨锻在温度为900-920℃下保温30-45min,同时通入氮气;
(2)将步骤(1)处理后的高铬磨锻加入石墨粉末,使得石墨粉末均匀粘附在处理后的高铬磨锻表面,在温度为700-850℃放置2-3h,同时通入氮气和二氧化碳的混合气体,氮气和二氧化碳的体积比为65-80:20-35;
(3)将步骤(2)处理后的高铬磨锻放入到温度为290-300℃的高锰酸钾、亚硝酸钠的混合盐中,放入时间为5-15min;
(4)将步骤(3)处理后的高铬磨锻放入到浓磷酸中30-60S后,然后自然冷却至室温,然后用水喷淋,将表面残留的磷酸冲洗干净。
所述步骤(1)氮气的流速为0.5-1m/S。
计算步骤(1)处理后的高铬磨锻的表面积,每平方分米加入的石墨粉末的量为1-2g,加入的石墨粉末全部过200目筛,通入的氮气和二氧化碳的混合气体的气体流速为1-2m/S。
所述步骤(3)中高锰酸钾、亚硝酸钠的摩尔比为2:1.5-1.8。
所述步骤(4)中浓磷酸的质量分数为>70%,浓磷酸的温度为40-50℃。
本发明通过三级的等温处理,在第一级,在高温下,通入氮气,发生奥氏体的转化;
在第二级,将石墨均匀粘附在处理后的高铬磨锻表面,在温度为700-850℃放置2-3h,同时通入氮气和二氧化碳的混合气体,碳和铁、铬等在高温惰性气氛下,发生渗碳反应,得到的碳化物硬度大大提高,同时在高温下,炽热的碳与二氧化碳反应得到一氧化碳,从而将多余的表面的碳反应消耗掉。
再放入到290-300℃的高锰酸钾、亚硝酸钠的混合盐中,放入时间为5-15min,可以有效的减少奥氏体的量,增大马氏体的量,本发明采用的高锰酸钾,相比较常规的硝酸盐来说,避免了氮氧气体的产生,环保性更好,且高锰酸钾相比较硝酸盐,稳定性也好。
再经过浓磷酸的浸泡,可以将表面氧化皮除去,同时微量的磷可以渗透到高铬磨锻中,从而形成一层表面保护层。
最终采用本工艺得到的高铬磨锻硬度和冲击韧性的数据如下:
项目 硬度/HRC 冲击韧性(J/cm<sup>2</sup>)
数值 ≥65 ≥14.0
本发明的有益效果:通过多级的等温淬火,实现高铬磨锻的韧性和强度的大大提升,从而提高了高铬磨锻的使用寿命。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明,本实施例的一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其为以下步骤:
(1)将高铬磨锻在温度为900-920℃下保温30-45min,同时通入氮气;
(2)将步骤(1)处理后的高铬磨锻加入石墨粉末,使得石墨粉末均匀粘附在处理后的高铬磨锻表面,在温度为700-850℃放置2-3h,同时通入氮气和二氧化碳的混合气体,氮气和二氧化碳的体积比为65-80:20-35;
(3)将步骤(2)处理后的高铬磨锻放入到温度为290-300℃的高锰酸钾、亚硝酸钠的混合盐中,放入时间为5-15min;
(4)将步骤(3)处理后的高铬磨锻放入到浓磷酸中30-60S后,然后自然冷却至室温,然后用水喷淋,将表面残留的磷酸冲洗干净。
所述步骤(1)氮气的流速为0.5-1m/S。
计算步骤(1)处理后的高铬磨锻的表面积,每平方分米加入的石墨粉末的量为1-2g,加入的石墨粉末全部过200目筛,通入的氮气和二氧化碳的混合气体的气体流速为1-2m/S。
所述步骤(3)中高锰酸钾、亚硝酸钠的摩尔比为2:1.5-1.8。
所述步骤(4)中浓磷酸的质量分数为>70%,浓磷酸的温度为40-50℃。
实施例1
一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其为以下步骤:
(1)将高铬磨锻在温度为910℃下保温40min,同时通入氮气;
(2)将步骤(1)处理后的高铬磨锻加入石墨粉末,使得石墨粉末均匀粘附在处理后的高铬磨锻表面,在温度为790℃放置2.5h,同时通入氮气和二氧化碳的混合气体,氮气和二氧化碳的体积比为75:25;
(3)将步骤(2)处理后的高铬磨锻放入到温度为295℃的高锰酸钾、亚硝酸钠的混合盐中,放入时间为12min;
(4)将步骤(3)处理后的高铬磨锻放入到浓磷酸中50S后,然后自然冷却至室温,然后用水喷淋,将表面残留的磷酸冲洗干净。
所述步骤(1)氮气的流速为0.8m/S。
计算步骤(1)处理后的高铬磨锻的表面积,每平方分米加入的石墨粉末的量为1.5g,加入的石墨粉末全部过200目筛,通入的氮气和二氧化碳的混合气体的气体流速为1.5m/S。
所述步骤(3)中高锰酸钾、亚硝酸钠的摩尔比为2:1.75。
所述步骤(4)中浓磷酸的质量分数为>70%,浓磷酸的温度为45℃。
最终采用本工艺得到的中铬磨球硬度和冲击韧性的数据如下:
项目 硬度/HRC 冲击韧性(J/cm<sup>2</sup>)
数值 66.7 14.8
实施例2
一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其为以下步骤:
(1)将高铬磨锻在温度为910℃下保温42min,同时通入氮气;
(2)将步骤(1)处理后的高铬磨锻加入石墨粉末,使得石墨粉末均匀粘附在处理后的高铬磨锻表面,在温度为815℃放置2.5h,同时通入氮气和二氧化碳的混合气体,氮气和二氧化碳的体积比为80:20;
(3)将步骤(2)处理后的高铬磨锻放入到温度为298℃的高锰酸钾、亚硝酸钠的混合盐中,放入时间为10min;
(4)将步骤(3)处理后的高铬磨锻放入到浓磷酸中55S后,然后自然冷却至室温,然后用水喷淋,将表面残留的磷酸冲洗干净。
所述步骤(1)氮气的流速为0.8m/S。
计算步骤(1)处理后的高铬磨锻的表面积,每平方分米加入的石墨粉末的量为1.5g,加入的石墨粉末全部过200目筛,通入的氮气和二氧化碳的混合气体的气体流速为2m/S。
所述步骤(3)中高锰酸钾、亚硝酸钠的摩尔比为2:1.6。
所述步骤(4)中浓磷酸的质量分数为>70%,浓磷酸的温度为45℃。
最终采用本工艺得到的高铬磨锻硬度和冲击韧性的数据如下:
项目 硬度/HRC 冲击韧性(J/cm<sup>2</sup>)
数值 67.1 14.2
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其特征在于,为以下步骤:
(1)将高铬磨锻在温度为900-920℃下保温30-45min,同时通入氮气;
(2)将步骤(1)处理后的高铬磨锻加入石墨粉末,使得石墨粉末均匀粘附在处理后的高铬磨锻表面,在温度为700-850℃放置2-3h,同时通入氮气和二氧化碳的混合气体,氮气和二氧化碳的体积比为65-80:20-35;
(3)将步骤(2)处理后的高铬磨锻放入到温度为290-300℃的高锰酸钾、亚硝酸钠的混合盐中,放入时间为5-15min;
(4)将步骤(3)处理后的高铬磨锻放入到浓磷酸中30-60S后,然后自然冷却至室温,然后用水喷淋,将表面残留的磷酸冲洗干净。
2.根据权利要求1所述的一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其特征在于:所述步骤(1)氮气的流速为0.5-1m/S。
3.根据权利要求1所述的一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其特征在于:计算步骤(1)处理后的高铬磨锻的表面积,每平方分米加入的石墨粉末的量为1-2g,加入的石墨粉末全部过200目筛,通入的氮气和二氧化碳的混合气体的气体流速为1-2m/S。
4.根据权利要求1所述的一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其特征在于:所述步骤(3)中高锰酸钾、亚硝酸钠的摩尔比为2:1.5-1.8。
5.根据权利要求1所述的一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法,其特征在于:所述步骤(4)中浓磷酸的质量分数为>70%,浓磷酸的温度为40-50℃。
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Denomination of invention: A high chromium grinding forging isothermal quenching heat treatment process

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