CN109609731B - 一种高铬磨锻等温淬火热处理工艺方法 - Google Patents
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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
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 Effective date of registration: 20220429 Granted publication date: 20210406 Pledgee: Ningguo Anhui rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: NINGGUO HUAFENG WEAR-RESISTANT MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2022980005018 |
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