CN113756118B - 一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片 - Google Patents

一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片，包括磨片材料，其特征在于，所述磨片材料中添加微量的半金属碲、锑、硼和微量稀有金属铌、钛，用于促进高铬铸铁的晶粒细化、淬透性、硬度、韧性的发展，主要包括四个步骤，1）磨片的铸造；2）磨片的热处理；3）磨片的冷却处理；4）磨片的后续处理。本发明的磨片基体硬度60‑64HRC，磨片齿条表面硬度61‑66HRC，冲击功达8.5‑12J/cm2，其硬度、冲击韧度及耐磨性均得到提升,磨片实现了强度与韧性的良好配合，在工作中具有高韧性、高耐磨性的磨片,适应磨机恶劣的工况条件，提高磨片使用寿命和纤维素纤维制备质量。

Description

一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片
技术领域
本发明属于人造板和制浆造纸的技术领域，具体涉及一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片。
背景技术
人造板和制浆造纸行业的磨机磨片是直接分离纤维素纤维的部件。在分离纤维的同时，自身也磨损，磨机能否充分发挥技术性能和经济指标，很大程度上取决于磨片的磨损状态。磨片在分离纤维素纤维的过程中，会出现摩擦磨损、疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损等情况，磨片磨损后，刃口钝化，间隙变大，使磨片失效下机。现有技术中的不锈钢磨片材料的硬度通常在25-45HRC，韧性好，但是耐磨性差；高铬铸铁磨片材料的硬度通常在50-60HRC,现有技术中磨片硬度高耐磨性好，但是韧性差。
磨片在一个使用周期内的磨损分为3 个不同的阶段，第1 阶段为早期磨合阶段，第2 阶段为正常工作阶段，第3 阶段为后期钝化阶段。韧性较差的磨片非正常磨损宏观的现象是大面积断齿，这种破坏形式直接影响生产，后果很严重；而硬度低、耐磨性差的磨片在经过较短时间的磨浆后，磨片齿条提前进入钝化阶段，导致分离纤维质量不合格导致磨片提前下机，严重缩短了磨片使用寿命。
为此，有必要设计研发一种高韧性、高耐磨性的磨片，才能适应磨机恶劣的工况条件。
发明内容
本发明目的在于提供一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片，以解决上述背景技术中提出的韧性差、耐磨性差的磨片，容易造成使用寿命严重缩短的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片，包括磨片材料，其特征在于，所述磨片材料的组分按重量百分比计为：碳 2.8-3.8%、 硅0.6-1.2%、锰 0.5-1.1%、铬26-35%、钼 1.15-2.55%、镍0.35-0.45%、铜0.85-2.35%、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%，其余为铁。
优选的，所述磨片材料中添加微量的半金属碲、锑、硼和微量稀有金属铌、钛，用于促进高铬铸铁的晶粒细化、淬透性、硬度、韧性的发展。
优选的，具体制备方法的步骤为：
1）磨片的铸造：在中频感应电炉熔炼1420-1500℃出炉，用覆砂金属型浇注成型，制备得到磨片毛坯；
2）磨片的热处理：将成型的磨片毛坯进行两次淬火，第一次等温淬火1.5-2.5小时，温度为950-1020℃；第二次等温淬火1-1.5小时，温度为280-350℃；
3）磨片的冷却处理：趁热将磨片背面嵌入保温砂内，露出齿面，采用空冷加风冷叠加组合的冷却方法，此冷却方法会定向对准磨片齿面加速齿面的冷却，使磨片基体硬度达到60-64HRC；因磨片齿条表面面积较小会得到更快的冷却，故齿条表面具有更高的硬度，齿条表面硬度比基体硬度高1-2HRC，冲击功达8.5-12J/cm2，使用寿命更长；
4）磨片的后续处理：冷却处理后，需经抛丸、打磨处理制备而成。
步骤2中，两次连续等温淬火，用于改变高铬铸铁凝固过程，细化晶粒、减少缩孔和疏松的缺陷。
步骤3中，齿条表面的硬度为61-66HRC。
步骤3中，磨片基体组织为马氏体+下贝氏体+残留奥氏体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的磨片基体硬度60-64HRC，磨片齿条表面硬度61-66HRC，冲击功达8.5-12J/cm2，其硬度、冲击韧度及耐磨性均得到提升,磨片实现了强度与韧性的良好配合，在工作中具有高韧性、高耐磨性的磨片,适应磨机恶劣的工况条件，提高磨片使用寿命和纤维素纤维制备质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、磨片；2、基体；3、齿条表面。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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：
根据本发明的原理和技术方案，确定其化学成分：碳 3.8%、 硅 0.9%、锰 0.8%、铬32%、钼 1.6%、镍0.4%、铜1.6%、钛0.25%、钒0.3%、硼0.09%、锑0.025%、铌0.09%、碲 0.0012%，其余为铁。
步骤一、磨片的铸造：
在中频感应电炉熔炼1480℃出炉，用覆砂金属型浇注成型，制备得到磨片毛坯。
步骤二、磨片的热处理：
将成型的磨片毛坯进行两次淬火，第一次等温淬火2小时，温度为960℃；第二次等温淬火1小时，温度为350℃。两次连续等温淬火，用于改变高铬铸铁凝固过程，细化晶粒、减少缩孔和疏松的缺陷。
步骤三、磨片的冷却处理：
趁热将磨片1背面嵌入保温砂内，露出齿面，采用空冷加风冷叠加组合的冷却方法，此冷却方法会定向对准磨片齿面加速齿面的冷却，使磨片基体2硬度达到64HRC；因磨片齿条表面3面积较小会得到更快的冷却，故齿条表面3具有更高的硬度，齿条表面3硬度比基体2硬度高1HRC达到65HRC，冲击功达9.8J/cm2，使用寿命更长。磨片基体2组织为马氏体+下贝氏体+残留奥氏体,其硬度,冲击韧度及耐磨性均得到提升,磨片实现了强度与韧性的良好配合。
步骤四、磨片的后续处理：
冷却处理后，需经抛丸、打磨处理制备而成，这样制备而成的磨片在工作中具有磨损量低、高韧性、耐冲刷、耐汽蚀、耐腐蚀等优点。
实施例2：
根据本发明的原理和技术方案，确定其化学成分：碳 3.6%、 硅 0.8%、锰 0.7%、铬26%、钼 1.25%、镍0.35%、铜1.8%、钛0.20%、钒 0.35%、硼0.1%、锑 0.02%、铌0.08%、碲0.001%，其余为铁。
步骤一、磨片的铸造：
在中频感应电炉熔炼1450℃出炉，用覆砂金属型浇注成型，制备得到磨片毛坯。
步骤二、磨片的热处理：
将成型的磨片毛坯进行两次淬火，第一次等温淬火1.5小时，温度为980℃；第二次等温淬火1.5小时，温度为320℃。两次连续等温淬火，用于改变高铬铸铁凝固过程，细化晶粒、减少缩孔和疏松的缺陷。
步骤三、磨片的冷却处理：
趁热将磨片1背面嵌入保温砂内，露出齿面，采用空冷加风冷叠加组合的冷却方法，此冷却方法会定向对准磨片齿面加速齿面的冷却，使磨片基体2硬度达到62HRC；因磨片齿条表面3面积较小会得到更快的冷却，故齿条表面3具有更高的硬度，齿条表面3硬度比基体2硬度高1.5HRC达到63.5HRC，冲击功达8.5J/cm2，使用寿命更长。磨片基体2组织为马氏体+下贝氏体+残留奥氏体,其硬度,冲击韧度及耐磨性均得到提升,磨片实现了强度与韧性的良好配合。
步骤四、磨片的后续处理：
冷却处理后，需经抛丸、打磨处理制备而成，这样制备而成的磨片在工作中具有磨损量低、高韧性、耐冲刷、耐汽蚀、耐腐蚀等优点。
实施例3：
根据本发明的原理和技术方案，确定其化学成分：碳 3.4%、 硅 1.0%、锰 0.6%、铬28%、钼 1.45%、镍0.45%、铜2.1%、钛0.18%、钒0.25%、硼0.08%、锑0.028%、铌0.1%、碲0.0015%，其余为铁。
步骤一、磨片的铸造：
在中频感应电炉熔炼1470℃出炉，用覆砂金属型浇注成型，制备得到磨片毛坯。
步骤二、磨片的热处理：
将成型的磨片毛坯进行两次淬火，第一次等温淬火2小时，温度为1000℃；第二次等温淬火1小时，温度为340℃。两次连续等温淬火，用于改变高铬铸铁凝固过程，细化晶粒、减少缩孔和疏松的缺陷。
步骤三、磨片的冷却处理：
趁热将磨片1背面嵌入保温砂内，露出齿面，采用空冷加风冷叠加组合的冷却方法，此冷却方法会定向对准磨片齿面加速齿面的冷却，使磨片基体2硬度达到63.5HRC；因磨片齿条表面3面积较小会得到更快的冷却，故齿条表面3具有更高的硬度，齿条表面3硬度比基体2硬度高2HRC达到65.5HRC，冲击功达10.1J/cm2，使用寿命更长。磨片基体2组织为马氏体+下贝氏体+残留奥氏体,其硬度,冲击韧度及耐磨性均得到提升,磨片实现了强度与韧性的良好配合。
步骤四、磨片的后续处理：
冷却处理后，需经抛丸、打磨处理制备而成，这样制备而成的磨片在工作中具有磨损量低、高韧性、耐冲刷、耐汽蚀、耐腐蚀等优点。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片，包括磨片材料，其特征在于，所述磨片材料的组分按重量百分比计为：碳 2.8-3.8%、 硅 0.6-1.2%、锰 0.5-1.1%、铬26-35%、钼 1.15-2.55%、镍0.35-0.45%、铜0.85-2.35%、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%，其余为铁；所述磨片材料中添加微量的半金属碲、锑、硼和微量稀有金属铌、钛，用于促进高铬铸铁的晶粒细化、淬透性、硬度、韧性的发展；
具体制备方法的步骤为：
1）磨片的铸造：在中频感应电炉熔炼1420-1500℃出炉，用覆砂金属型浇注成型，制备得到磨片毛坯；
2）磨片的热处理：将成型的磨片毛坯进行两次淬火，第一次等温淬火1.5-2.5小时，温度为950-1020℃；第二次等温淬火1-1.5小时，温度为280-350℃；
3）磨片的冷却处理：趁热将磨片背面嵌入保温砂内，露出齿面，采用空冷加风冷叠加组合的冷却方法，此冷却方法会定向对准磨片齿面加速齿面的冷却，使磨片基体硬度达到60-64HRC；因磨片齿条表面面积较小会得到更快的冷却，故齿条表面具有更高的硬度，齿条表面硬度比基体硬度高1-2HRC，冲击功达8.5-12J/cm2，使用寿命更长；
4）磨片的后续处理：冷却处理后，需经抛丸、打磨处理制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片，其特征在于，步骤2中，两次连续等温淬火，用于改变高铬铸铁凝固过程，细化晶粒、减少缩孔和疏松的缺陷。
3.根据权利要求1所述的一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片，其特征在于，步骤3中，齿条表面的硬度为61-66HRC。
4.根据权利要求1所述的一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片，其特征在于，步骤3中，磨片基体组织为马氏体+下贝氏体+残留奥氏体。
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