CN111876660A - 一种低铬镍耐磨合金磨片及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低铬镍耐磨合金磨片及其生产工艺，所述磨片由以下重量百分比的组分制备而成：碳3.2‑4.2%，硅0.6‑1.2%，锰0.5‑1.1%，铬0‑0.35%，钼0.15‑0.55%，镍0‑0.45%，铜0.15‑0.35%，钛0.1‑0.3%，钒0.2‑0.4%，硼0.05‑0.12%，锑0.02‑0.03%，铌0.06‑0.12%，碲0.0005‑0.0015%，余量为铁；所述磨片在中频感应电炉熔炼，用金属型浇注成型，经等温淬火、抛丸、打磨处理，最终制备而成。本发明通过改变磨片的制备组分，运用金属型铸造工艺，增加了磨片的硬度、韧性、耐腐蚀性和耐磨性；同时使用了零铬镍或低铬镍的成分配方，降低了磨片在工作过程中磨损导致的铬元素和镍元素的迁移量，提高了磨片的使用安全性。

Description

一种低铬镍耐磨合金磨片及其生产工艺

技术领域

本发明涉及烟草、药品、食品和食品接触材料的原料制备磨浆机用磨片技术领域，具体涉及一种低铬镍耐磨合金磨片及其生产工艺。

背景技术

磨片在磨浆机在中工作时，主要依靠磨片之间和原料之间的相对运动，对原料进行冲击、挤压和研磨。因此，磨浆机中的磨片的损耗较大，经常需要更换磨片，这既影响生产效率又增加了生产成本。此外，磨片磨损后，会使刃口钝化，间隙变大，最终失效下机。目前使用的不锈钢磨片的硬度通常在25-45HRC，高铬铸铁磨片的硬度通常在50-60HRC,现有技术中铬含量是决定磨片硬度和耐磨性的主因，因此现有技术中铬含量均比较高。

铬和镍是对人体构成严重危害的重金属,会损害人的肝脏和心肺功能,对人体具有致癌性以及致变异性，在与人体长时间的接触之后, 会在人体内不断积累, 从而引起人体免疫功能下降, 造成婴幼儿智力发育迟缓等。不锈钢磨片和高铬磨片在工作过程中，往往会磨损失重，容易导致铬元素和镍元素迁移到磨浆机所生产的烟草、药品、食品和食品接触材料的原料中，进一步导致原料中的铬镍超标。

为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种低铬镍耐磨合金磨片，所述磨片的铬镍含量为零或者极低。

进一步的，所述磨片由以下重量百分比的组分制备而成：碳3.2-4.2%，硅 0.6-1.2%，锰0.5-1.1%，铬0-0.35%，钼0.15-0.55%，镍0-0.45%，铜0.15-0.35%，钛0.1-0.3%，钒0.2-0.4%，硼0.05-0.12%，锑0.02-0.03%，铌0.06-0.12%，碲 0.0005-0.0015%，余量为铁。

一种低铬镍耐磨合金磨片的生产工艺，具体操作步骤为：

1）将各组分的制备材料在中频感应电炉熔炼，高温熔融成金属液；

2）将金属型以适宜的温度预热；

3）将金属液通过金属型浇注成型；

4）将浇注成型后冷却的磨片半成品经等温淬火、抛丸、打磨处理，制备得到磨片成品。

进一步的，所述金属液的熔融温度为1480-1500℃。

进一步的，所述金属型的预热温度为70-80℃。

本发明的有益效果是：本发明通过改变磨片的制备组分，运用金属型铸造工艺，增加了磨片的硬度、韧性、耐腐蚀性和耐磨性；同时使用了零铬镍或低铬镍的成分配方，降低了磨片在工作过程中磨损导致的铬元素和镍元素的迁移量，提高了磨片的使用安全性。

具体实施方式

实施例1

一种低铬镍耐磨合金磨片，由以下重量百分比的组分制备而成：碳3.8%，硅 0.9%，锰0.8%，铬0%，钼0.18%，镍0%，铜0.18%，钛0.2%，钒 0.2%，硼0.08%，锑0.02%，铌0.08%，碲0.0008%，余量为铁。

碳C：磨片的耐磨性主要源自组分中存在高硬度的碳化物。碳化物体积百分数愈多，抗磨性愈好。含碳量并非愈高愈好，因为碳化物体积百分数过多，会增加材质的脆性，故而需要含碳量控制在3.2-4.2%。

硅Si：硅是熔炼脱氧元素，加入适量的硅元素，可防止其它合金元素氧化。硅又是非碳化物形成元素，溶于基体中降低淬透性；此外，由于硅使共晶点左移，会使碳化物变的粗大，不利于韧性提高，故而需要硅含量控制在0. 6-1. 2%。

锰Mn：加入适量的锰，除了起脱氧和净化金属液作用外，还可以使碳化物细化，但锰是扩大奥氏体区，稳定奥氏体元素，加入量过多，铸态基体中易形成较多的奥氏体，不利于提高耐磨性，故而锰加入量为0. 5-1.1%。

铬Cr：铬除部分形成碳化物，增加耐磨性外，其主要作用是溶于基体，增加基体的淬透性和抗腐蚀性，但是磨片工作中磨损易导致铬元素迁移，故而采用零铬和低铬成分，将铬含量控制在0-0.35%。

钼Mo：钼是中等稳定碳化物，阻碍石墨化的元素。钼使组织致密，并细化和改善石墨的均匀分布，在较高硬度下仍有较高的强度和韧性，故而含量控制在0.15-0.55%。

镍Ni：镍是促进石墨化的元素，有助于碳化物的分解，能细化晶粒和石墨尺寸，但是磨片工作中磨损易导致镍元素迁移，故而采用零镍和低镍成分，含量控制在0-0.45%。

铜Cu：铜使组织致密，并细化和改善石墨的均匀分布，能增加强度，但加入铜会使硬度降低，故而含量控制在0.15-0.35%。

钛Ti：钛是强化物形成元素，阻碍碳化物的长大，从而使其细化，有利于提高韧性，当钛加入量过多时，不但碳化物进一步细化效果不明显，而且会不利于提高耐磨性，故而合适的钛加入量为0. 1-0.3%。

钒V：钒是强烈稳定碳化物，提高强度、硬度和耐磨性，钒能细化石墨，并促进石墨的均匀分布，从而改善了断面的敏感性，故而含量控制在0.2-0.4%。

硼B：硼是强淬透性元素，可以显著提高其淬透性，可替代价格较贵的淬透性元素钼、铜等。当硼加入量过多时，会在晶界析出网状脆性硼化物，反而降低韧性，故而加入量为0. 05-0. 12%。

锑Sb: 锑是强烈稳定碳化物，阻碍石墨化的元素，能提高基体和磷共晶硬度，显著提高耐磨性，故而锑加入量为0.02%-0.03%。

铌Nb：铌可以细化共晶团，提高强度，提高莱氏体数量，共晶奥氏体转变产物随着铌含量的增加逐渐过渡为贝氏体，提高磨片耐磨性，故而含量控制在0.06-0.12%。

碲Te：碲是一种介于金属和非金属之间的半金属元素，容易粉碎，将碲添加到熔化的金属液中，可激起剧烈的反应，促使金属液在很短的时间内去氧完毕，使金属液急剧冷却，凝固速度大大加快，获得致密的磨片铸件，故而加入量为0.0005%-0.0015%。

一种低铬镍耐磨合金磨片的生产工艺，具体操作步骤为：

1）将各组分的制备材料在中频感应电炉熔炼，高温熔融成金属液；

2）将金属型以适宜的温度预热；

3）将金属液通过金属型浇注成型；

4）将浇注成型后冷却的磨片半成品经等温淬火、抛丸、打磨处理，制备得到磨片成品。

金属液的熔融温度为1480℃。

金属型的预热温度为80℃。

金属型的快速冷却作用，使磨片受到快速激冷，从而使磨片齿面获得高的硬度值；选用等温淬火热处理工艺，使得磨片获得较高的耐磨性和韧性；抛丸、打磨处理，使磨片齿面硬度可达到52HRC，破裂率低＜0.01%、冲击韧性冲击达8.5J/cm2。

实施例2

本实施例的实施方式与实施例1相似，区别在于，一种低铬镍耐磨合金磨片，由以下重量百分比的组分制备而成：碳3.9%，硅 0.6%，锰0.7%，铬0.25%，钼0.25%，镍0.35%，铜0.25%，钛0.18%，钒0.3%，硼0.09%，锑0.025%，铌0.09%，碲 0.00012%，余量为铁。

金属液的熔融温度为1500℃。

金属型的预热温度为70℃。

抛丸、打磨处理，使得磨片齿面硬度可达到55HRC，破裂率低＜0.01%、冲击韧性冲击达8.1J/cm2。

Claims (5)

1.一种低铬镍耐磨合金磨片，其特征在于，所述磨片的铬镍含量为零或者极低。

2.根据权利要求1所述的一种低铬镍耐磨合金磨片，其特征在于，

所述磨片由以下重量百分比的组分制备而成：碳3.2-4.2%，硅 0.6-1.2%，锰0.5-1.1%，铬0-0.35%，钼0.15-0.55%，镍0-0.45%，铜0.15-0.35%，钛0.1-0.3%，钒0.2-0.4%，硼0.05-0.12%，锑0.02-0.03%，铌0.06-0.12%，碲 0.0005-0.0015%，余量为铁。

3.一种低铬镍耐磨合金磨片的生产工艺，其特征在于，具体操作步骤为：

1） 将各组分的制备材料在中频感应电炉熔炼，高温熔融成金属液；

2） 将金属型以适宜的温度预热；

3） 将金属液通过金属型浇注成型；

4） 将浇注成型后冷却的磨片半成品经等温淬火、抛丸、打磨处理，制备得到磨片成品。

4.根据权利要求3所述的一种低铬镍耐磨合金磨片的生产工艺，其特征在于，所述金属液的熔融温度为1480-1500℃。

5.根据权利要求3所述的一种低铬镍耐磨合金磨片的生产工艺，其特征在于，所述金属型的预热温度为70-80℃。