CN111560498A - 一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，涉及热处理技术领域，包括以下步骤：分级等温淬火处理：将富碳奥氏体状态的磨球迅速淬入等温淬火温度分别为220℃、270℃、300℃、360℃、400℃的盐浴炉中，并在各个温度下保温1‑3h，随后立即进行室温水淬1h；时效处理：将经淬火后的磨球置于恒温干燥箱中进行140℃，24h时效处理，结束后取出空冷至室温。本发明工艺处理引入了贝氏体组织可以显著提高磨球的冲击韧性、断裂韧性、耐磨性以及使用寿命。

Description

一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺。
背景技术
高铬合金铸球(高铬白口铸铁磨球、高铬钢球)，简称之为高铬球。国内耐磨材料企业大多数是以中频电炉为主体，通过对合理匹配后的优质废钢、铬合金材料进行熔炼；以及对铁水进行微合金化处理和调质；再加以独特的金属模、砂模浇铸成型工艺；而后经高温淬火+回火处理后获得马氏体基体，以达到较高的硬度和耐磨性。
高铬合金铸球广泛应用于水泥建材、金属矿山、煤浆火电、化学工程、陶瓷涂料、轻工造纸、磁性材料等行业的粉体制备与超细深加工。产品硬度高，磨耗低，韧性好，破碎少，在使用过程中球体表面硬度将进一步提高，耐磨性增强，同时可以提高磨机生产能力，提高水泥比表面积和精矿回收率。
热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。热处理工艺具体包括正火、退火、固溶热处理、时效、淬火、回火、调质处理等，对高铬合金热处理可改变其力学、物理和化学等性能，以获得不同的使用性能。但现有技术中，采用低温对高铬合金铸球进行淬火处理，所得到的高铬合金铸造磨球的硬度稍差，因此，需要提出一种新的淬火工艺改善该问题并提高高铬合金铸造磨球的相应性能。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，经该工艺处理引入了贝氏体组织可以显著提高磨球的冲击韧性、断裂韧性、耐磨性以及使用寿命。
(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：
一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，包括以下步骤：
1)均匀化处理：将高铬合金铸造磨球放入到箱式加热炉中加热，以50-80℃/h升温速率将磨球升温至400-500℃，保温24h，然后空冷至室温；
2)高温预处理：将经均匀化处理后的磨球以80-100℃/h升温速率升温至980-1040℃，保温10-20min后空冷至室温；
3)固溶处理：以100-120℃/h升温速率将磨球升温至奥氏体化温度890-940℃，保温2-4h，使其完全转变成富碳奥氏体；
4)分级等温淬火处理：将富碳奥氏体状态的磨球迅速淬入等温淬火温度分别为220℃、270℃、300℃、360℃、400℃的盐浴炉中，并在各个温度下保温1-3h，随后立即进行室温水淬1h；
5)时效处理：将经淬火后的磨球置于恒温干燥箱中进行140℃，24h时效处理，结束后取出空冷至室温。
进一步的，高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.48-2.61％、铬20-23％、锰0.5-0.7％、硅1.15-1.24％、硼0.009-0.013％、钒0.09-0.15％、钼0.3-0.4％、钛0.01-0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。
进一步的，高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.50-2.56％、铬21-22％、锰0.55-0.63％、硅1.19-1.22％、硼0.010-0.012％、钒0.11-0.13％、钼0.33-0.37％、钛0.018-0.025％，余量为铁及不可避免的杂质。
进一步的，高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.55％、铬21.5％、锰0.60％、硅1.21％、硼0.011％、钒0.12％、钼0.35％、钛0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
进一步的，步骤2)中，奥氏体化温度为920℃，保温3h。
进一步的，步骤3)中，分级等温淬火处理时磨球转移时间不超过2s，盐浴炉温度波动为±3℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，首先采用均匀化处理，使磨球的化学成分均匀，改善甚至消除微观组织的不均匀性和化学成分偏析，随后采取在高于奥氏体化温度的条件下进行高温预处理，可使碳化物尖角部分钝化，从而温和了在有冲击的磨料磨损下尖角状碳化物对基体的割伤破坏，一定程度上有效防止基体中裂纹的扩展。采用分级等温淬火处理可将奥氏体部分转化为贝氏体和马氏体，贝氏体呈草丛状分布在马氏体基体上，贝氏体形态为分布有短棒状碳化物的片条，空间形态为凸透镜状，亚结构为位错，因此经该分级等温淬火处理引入的贝氏体组织可以显著提高磨球的冲击韧性、断裂韧性、耐磨性以及使用寿命。
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：
一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，包括以下步骤：
1)均匀化处理：将高铬合金铸造磨球放入到箱式加热炉中加热，以60℃/h升温速率将磨球升温至460℃，保温24h，然后空冷至室温；
2)高温预处理：将经均匀化处理后的磨球以90℃/h升温速率升温至990℃，保温15min后空冷至室温；
3)固溶处理：以100℃/h升温速率将磨球升温至奥氏体化温度920℃，保温3h，使其完全转变成富碳奥氏体；
4)分级等温淬火处理：将富碳奥氏体状态的磨球迅速淬入等温淬火温度分别为220℃、270℃、300℃、360℃、400℃的盐浴炉中，磨球转移时间不超过2s，盐浴炉温度波动为±3℃，并在各个温度下保温3h，随后立即进行室温水淬1h；
5)时效处理：将经淬火后的磨球置于恒温干燥箱中进行140℃，24h时效处理，结束后取出空冷至室温。
该高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.55％、铬21.5％、锰0.60％、硅1.21％、硼0.011％、钒0.12％、钼0.35％、钛0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例2：
一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，包括以下步骤：
1)均匀化处理：将高铬合金铸造磨球放入到箱式加热炉中加热，以80℃/h升温速率将磨球升温至500℃，保温24h，然后空冷至室温；
2)高温预处理：将经均匀化处理后的磨球以90℃/h升温速率升温至980℃，保温10min后空冷至室温；
3)固溶处理：以120℃/h升温速率将磨球升温至奥氏体化温度910℃，保温4h，使其完全转变成富碳奥氏体；
4)分级等温淬火处理：将富碳奥氏体状态的磨球迅速淬入等温淬火温度分别为220℃、270℃、300℃、360℃、400℃的盐浴炉中，磨球转移时间不超过2s，盐浴炉温度波动为±3℃，并在各个温度下保温1-3h，随后立即进行室温水淬1h；
5)时效处理：将经淬火后的磨球置于恒温干燥箱中进行140℃，24h时效处理，结束后取出空冷至室温。
该高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.50％、铬23％、锰0.55％、硅1.24％、硼0.010％、钒0.15％、钼0.33％、钛0.018-0.025％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例3：
一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，包括以下步骤：
1)均匀化处理：将高铬合金铸造磨球放入到箱式加热炉中加热，以70℃/h升温速率将磨球升温至470℃，保温24h，然后空冷至室温；
2)高温预处理：将经均匀化处理后的磨球以100℃/h升温速率升温至1040℃，保温20min后空冷至室温；
3)固溶处理：以110℃/h升温速率将磨球升温至奥氏体化温度930℃，保温2h，使其完全转变成富碳奥氏体；
4)分级等温淬火处理：将富碳奥氏体状态的磨球迅速淬入等温淬火温度分别为220℃、270℃、300℃、360℃、400℃的盐浴炉中，磨球转移时间不超过2s，盐浴炉温度波动为±3℃，并在各个温度下保温1-3h，随后立即进行室温水淬1h；
5)时效处理：将经淬火后的磨球置于恒温干燥箱中进行140℃，24h时效处理，结束后取出空冷至室温。
该高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.56％、铬20％、锰0.63％、硅1.15％、硼0.012％、钒0.09％、钼0.37％、钛0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例4：
一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，包括以下步骤：
1)均匀化处理：将高铬合金铸造磨球放入到箱式加热炉中加热，以60℃/h升温速率将磨球升温至420℃，保温24h，然后空冷至室温；
2)高温预处理：将经均匀化处理后的磨球以95℃/h升温速率升温至1000℃，保温20min后空冷至室温；
3)固溶处理：以100℃/h升温速率将磨球升温至奥氏体化温度895℃，保温4h，使其完全转变成富碳奥氏体；
4)分级等温淬火处理：将富碳奥氏体状态的磨球迅速淬入等温淬火温度分别为220℃、270℃、300℃、360℃、400℃的盐浴炉中，磨球转移时间不超过2s，盐浴炉温度波动为±3℃，并在各个温度下保温1-3h，随后立即进行室温水淬1h；
5)时效处理：将经淬火后的磨球置于恒温干燥箱中进行140℃，24h时效处理，结束后取出空冷至室温。
该高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.61％、铬21％、锰0.7％、硅1.19％、硼0.011％、钒0.15％、钼0.33％、钛0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例5：
一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，包括以下步骤：
1)均匀化处理：将高铬合金铸造磨球放入到箱式加热炉中加热，以50℃/h升温速率将磨球升温至490℃，保温24h，然后空冷至室温；
2)高温预处理：将经均匀化处理后的磨球以85℃/h升温速率升温至980℃，保温20min后空冷至室温；
3)固溶处理：以105℃/h升温速率将磨球升温至奥氏体化温度940℃，保温2h，使其完全转变成富碳奥氏体；
4)分级等温淬火处理：将富碳奥氏体状态的磨球迅速淬入等温淬火温度分别为220℃、270℃、300℃、360℃、400℃的盐浴炉中，磨球转移时间不超过2s，盐浴炉温度波动为±3℃，并在各个温度下保温1-3h，随后立即进行室温水淬1h；
5)时效处理：将经淬火后的磨球置于恒温干燥箱中进行140℃，24h时效处理，结束后取出空冷至室温。
该高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.48％、铬22％、锰0.5％、硅1.22％、硼0.009％、钒0.13％、钼0.3％、钛0.025％，余量为铁及不可避免的杂质。
对本发明实施例1-5制备的磨球进行性能测试，其结果如表1所示：
表1：
Figure BDA0002528754030000061
Figure BDA0002528754030000071
综上，本发明实施例1-5制备的磨球硬度值达70-73HRC，冲击韧性≧38J/cm2，平均球耗为37-47g/t，性能优异。
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)

1.一种高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)均匀化处理：将高铬合金铸造磨球放入到箱式加热炉中加热，以50-80℃/h升温速率将磨球升温至400-500℃，保温24h，
2)高温预处理：将经均匀化处理后的磨球以80-100℃/h升温速率升温至980-1040℃，保温10-20min空冷至室温；
3)固溶处理：以100-120℃/h升温速率将磨球升温至奥氏体化温度890-940℃，保温2-4h，使其完全转变成富碳奥氏体；
4)分级等温淬火处理：将富碳奥氏体状态的磨球迅速淬入等温淬火温度分别为220℃、270℃、300℃、360℃、400℃的盐浴炉中，并在各个温度下保温1-3h，随后立即进行室温水淬1h；
5)时效处理：将经淬火后的磨球置于恒温干燥箱中进行140℃，24h时效处理，结束后取出空冷至室温。
2.如权利要求1所述的高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，其特征在于，所述高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.48-2.61％、铬20-23％、锰0.5-0.7％、硅1.15-1.24％、硼0.009-0.013％、钒0.09-0.15％、钼0.3-0.4％、钛0.01-0.03％，余量为铁及不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，其特征在于，所述高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.50-2.56％、铬21-22％、锰0.55-0.63％、硅1.19-1.22％、硼0.010-0.012％、钒0.11-0.13％、钼0.33-0.37％、钛0.018-0.025％，余量为铁及不可避免的杂质。
4.如权利要求3所述的高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，其特征在于，其特征在于，所述高铬合金铸造磨球由以下质量份数的成分组成：碳2.55％、铬21.5％、锰0.60％、硅1.21％、硼0.011％、钒0.12％、钼0.35％、钛0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，其特征在于，所述步骤3)中，奥氏体化温度为920℃，保温3h。
6.如权利要求1所述的高铬合金铸造磨球高温等温淬火工艺，其特征在于，所述步骤4)中，分级等温淬火处理时磨球转移时间不超过2s，盐浴炉温度波动为±3℃。
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Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Hanshan County sub branch

Pledgor: MAANSHAN CHANGYU MACHINERY EQUIPMENT Co.,Ltd.

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