CN113897475A - 一种高铬磨球分级淬火热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，包括以下步骤：(一)加热处理：将铸造出来的经过打磨等机械加工过的铸态高铬磨球放置于连续推杆式热处理炉，然后通过连续推杆式热处理炉将高铬磨球进行加热，从而使得高铬磨球升至合适温度并保温一段时间进行完全奥氏体化。随后在淬火油中淬火冷却一定时间后，放在分级淬火冷却装置中进行空冷。该高铬磨球分级淬火热处理工艺，待高铬铸铁磨球空冷至一定温度后进入回火炉中回火，从而保证该高铬铸铁磨球内的马氏体含量较高，而残留奥氏体含量适中，从而使得该高铬铸铁磨球具有合适的硬韧性，使其具备良好的耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，具体为一种高铬磨球热处理工艺。
技术背景
高铬白口铸铁磨球作为新一代耐磨材料，具有生产效率高、硬度分布均 匀、耐磨性好等特点，在我国矿山电力、冶金、建材等领域广为使用，然而 其起伏不定的硬韧性导致的不耐磨及易破碎失圆情况一直困扰着广大用户及 铸造工作者，在市场竞争激烈的今天，对高铬铸铁磨球的技术升级及稳定质 量成为一个不容忽视的难题。
目前国内高铬、超高铬铸造磨球需要通过热处理改善其性能，提高其耐 磨性。首先，在连续式加热炉中充分奥氏体化后淬火，因高铬铸铁是脆性材 料，一般选择淬火油进行淬火。淬火油的使用温度为100℃左右，且待磨球球 温冷至120℃以下时，淋油困难，造成磨球“吃油”量增加，成本上升，后期 回火时着火风险也加大。所以，一般高铬磨球在油淬时，离开淬火油的温度 为120℃以上。
淬火后，磨球须进行回火消除淬火应力，降低残留奥氏体含量，降低磨 球破碎、失圆风险。一般来说，回火设备有两种，一为台式炉，一为连续推 杆式回火线。
台式炉回火为传统的热处理工艺，将油淬后的高铬磨球成批量的在台式 炉统一回火，一次处理量比较大，因磨球淬火时是一小筐一小筐断续处理的， 所以先油淬的磨球需等待后油淬的磨球一起回火，整个等待周期较长。所以， 这些磨球在回火时残留的温度是不同的，有的已彻底冷却，有的还具有较高 温度。在同样条件下回火，造成产品性能不一致。先淬火的硬度高，易破碎； 后淬火的硬度又不足。
为了解决这一难题，出现了与连续推杆式加热炉步调一致的连续推杆式 回火炉。产品经连续推杆式加热炉加热后，一筐一筐的进行淬火，随后又一 筐一筐的进行回火，由于单次处理量较少，所以产品性能稳定、生产产量高、 运行成本低，在耐磨材料企业深受好评。但是，在实际应用中发现，连续式 回火炉生产的高铬磨球，硬度较低，且易失圆。
技术原理：
高铬铸铁磨球奥氏体化后，在淬火介质中冷至某一温度会开始马氏体转 变，以Ms表示，当冷却至Ms以下某一温度时，马氏体转变则不再进行，用 Mf表示，一般来说，冷却到Mf点以下时仍不能得到100％马氏体，而保留一 部分未转变的奥氏体称为残留奥氏体。
连续推杆式回火炉处理的磨球，冷却至120℃以上即进行回火，这一温度 远高于马氏体转变终止温度Mf，导致马氏体转变不充分，由于马氏体转变不 充分，磨球的淬火态硬度较低，为了保证高铬磨球最终的回炉态硬度达到标 准，就不能以较高的温度进行回火以降低残留奥氏体，导致磨球最终的残留 奥氏体含量过高，而残留奥氏体是不稳定组织，在强冲击条件下会发生微观 组织马氏体转变，从而让造成微观组织体积膨胀，导致磨球在使用时表层剥 落，出现失圆的情况。但是，残留奥氏体的存在对韧性又有促进作用，过低的残留奥氏体含量会导致韧性降低，从而导致磨球磨碎的出现。这就很好的 解释了为什么台式炉回火的高铬磨球易破碎，而连续回火线处理的磨球易失 圆的问题。
本发明是通过分级淬火的方式，使磨球拥有合适的硬韧性，降低磨球破 碎、剥落、失圆风险，从而提高产品的使用寿命，获得更佳的使用效果的方 法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，以便解决上 述中所提出的台式炉回火的高铬磨球性能起伏较大，易破碎；连续式回火炉 回火的高铬磨球易失圆的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高铬磨球分级淬火热 处理工艺，包括以下步骤：
一种高硬度磨球热处理工艺，包括以下步骤：
(一)加热处理：将铸造出来的经过打磨等机械加工过的铸态高铬磨球 放置于连续推杆式热处理炉，然后通过连续推杆式热处理炉将高铬磨球进行 加热，从而使得高铬磨球升至合适温度并保温一段时间进行完全奥氏体化；
(二)油淬处理：将充分奥氏体化的高铬磨球从连续推杆式热处理炉中 取出，放入具有一定温度的淬火油内，并将其在淬火油内保持一段时间；
(三)冷却处理：将油淬后的高铬磨球从淬火油内取出，之后将其置于 空冷设备上进行缓慢降温，根据高铬磨球的规格大小，将其降温到合适温度；
(四)回火处理：将达到合适温度的高铬磨球再次送入连续推杆式回火 炉中，对其进行一定温度的回火处理，消除淬火应力，降低残留奥氏体含量， 使其具备合适的硬韧性。
(五)降温处理：将经过回火处理的高铬磨球放置于常温空气中，使其 缓慢降温，经过一段时间后，该高铬磨球降温完成，完成热处理工序。
所述(一)加热处理中将高铬磨球加热至950-1050℃，并在此温度下保 持2-4小时。
所述(二)油淬处理中应保持淬火油温度为80-120℃，且保证淬火时间 为2-12分钟，并且使得淬火后的工件表面温度为120-180℃。
所述(二)油淬处理中所采用的淬火油闪点为230℃以上，最大冷速为 70℃/S以上，100℃运动粘度为70-80mm2/S，使用温度为80-120℃。
所述(三)冷却处理中应当使高铬磨球置于常温空气中进行自然或强制 降温，所述φ40及以下规格磨球，需降温至30-50℃，所述φ50-80规格磨球， 需降温至50-80℃，所述φ80以上规格磨球，需降温至80-110℃。
所述(四)回火处理中的回火温度应当控制在250-450℃，且保持回火时 间为6-8小时，使高铬磨球具有合适的硬韧性，适用于不同的工况。
所述(五)降温处理中降温时高铬磨球应当置于常温空气中缓慢降温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)高铬磨球经分级淬火热处理工艺处理后，性能稳定均一；
(2)高铬磨球经分级淬火热处理工艺处理后，整体硬度提高3-5HRC，更 耐磨。
(3)高铬磨球经分级淬火热处理工艺处理后，残留奥氏体含量降低至合 适范围，其破碎、剥落、失圆的风险明显降低，使用寿命延长。
具体实施方式
下面将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。基于本发 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。
实施例一：
Cr10-100高铬磨球分级淬火热处理工艺，包括以下步骤：
(一)加热处理：将Cr10-100高铬磨球按22min/筐的节拍推入连续推杆 式加热炉，加热炉保温区温度950℃，保温区时长220分钟；
(二)油淬处理：将充分奥氏体化的高铬磨球从连续推杆式热处理炉中 取出，放入90℃的淬火油内，并将其在淬火油内保持10分钟；
(三)冷却处理：将油淬后的高铬磨球从淬火油内取出，之后将其置于 空冷设备上进行缓慢降温2小时，将其降温到90-100℃；
(四)回火处理：将降温后的高铬磨球再次送入连续推杆式回火炉中， 对其进行回火处理，回火温度400℃，回火时间6小时。
(五)降温处理：将经过回火处理的高铬磨球放置于常温空气中，使其 缓慢降温3小时，完成热处理工序。
此时，Cr10-100磨球性能如下：
| 球别 | 表面硬度HRC | 心部硬度HRC | 冲击韧性KN<sub>2</sub> | 残留奥氏体/％ |
| Cr10-100 | 62.2 | 61.8 | 3.8J | 5-8％ |
实施例二：
Cr12-60高铬磨球分级淬火热处理工艺，包括以下步骤：
(一)加热处理：将Cr12-60高铬磨球按20min/筐的节拍推入连续推杆 式加热炉，加热炉保温区温度960℃，保温区时长200分钟；
(二)油淬处理：将充分奥氏体化的高铬磨球从连续推杆式热处理炉中 取出，放入90℃的淬火油内，并将其在淬火油内保持6分钟；
(三)冷却处理：将油淬后的高铬磨球从淬火油内取出，之后将其置于 空冷设备上进行缓慢降温2小时，将其降温到60-70℃；
(四)回火处理：将降温后的高铬磨球再次送入连续推杆式回火炉中， 对其进行回火处理，回火温度380℃，回火时间6小时。
(五)降温处理：将经过回火处理的高铬磨球放置于常温空气中，使其 缓慢降温3小时，完成热处理工序。
此时，Cr12-60磨球性能如下：
| 球别 | 表面硬度HRC | 心部硬度HRC | 冲击韧性KN<sub>2</sub> | 残留奥氏体/％ |
| Cr12-60 | 64.2 | 63.6 | 3.4J | 6-8％ |
经分级淬火热处理工艺处理后，磨球性能稳定，较直接连续回火炉回火 的高铬磨球，硬度提高3-5HRC，韧性基本不变，残留奥氏体含量减少3-8％。
还需要说明的是，一种高硬度磨球热处理工艺，包括以下步骤：
(一)加热处理：将铸造出来的经过打磨等机械加工过的铸态高铬磨球 放置于连续推杆式热处理炉，然后通过连续推杆式热处理炉将高铬磨球进行 加热，从而使得高铬磨球升至合适温度并保温一段时间进行完全奥氏体化；
(二)油淬处理：将充分奥氏体化的高铬磨球从连续推杆式热处理炉中 取出，放入具有一定温度的淬火油内，并将其在淬火油内保持一段时间；
(三)冷却处理：将油淬后的高铬磨球从淬火油内取出，之后将其置于 空冷设备上进行缓慢降温，根据高铬磨球的规格大小，将其降温到合适温度；
(四)回火处理：将达到合适温度的高铬磨球再次送入连续推杆式回火 炉中，对其进行一定温度的回火处理，消除淬火应力，降低残留奥氏体含量， 使其具备合适的硬韧性。
(五)降温处理：将经过回火处理的高铬磨球放置于常温空气中，使其 缓慢降温，经过一段时间后，该高铬磨球降温完成，完成热处理工序。
(一)加热处理中将高铬磨球加热至950-1050℃，并在此温度下保持2-4 小时。
(二)油淬处理中应保持淬火油温度为80-120℃，且保证淬火时间为2-12 分钟，并且使得淬火后的工件表面温度为120-180℃。
(二)油淬处理中所采用的淬火油闪点为230℃以上，最大冷速为70℃ /S以上，100℃运动粘度为70-80mm2/S，使用温度为80-120℃。
(三)冷却处理中应当使高铬磨球置于常温空气中进行自然或强制降温， φ40及以下规格磨球，需降温至30-50℃，φ50-80规格磨球，需降温至 50-80℃，φ80以上规格磨球，需降温至80-110℃。
(四)回火处理中的回火温度应当控制在250-450℃，且保持回火时间为 6-8小时，使高铬磨球具有合适的硬韧性，适用于不同的工况。
(五)降温处理中降温时高铬磨球应当置于常温空气中缓慢降温。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商 品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……” 限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另 外的相同要素。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人 员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(一)加热处理：将铸造出来的经过打磨等机械加工过的铸态高铬磨球放置于连续推杆式热处理炉，然后通过连续推杆式热处理炉将高铬磨球进行加热，从而使得高铬磨球升至合适温度并保温一段时间进行完全奥氏体化；
(二)油淬处理：将充分奥氏体化的高铬磨球从连续推杆式热处理炉中取出，放入具有一定温度的淬火油内，并将其在淬火油内保持一段时间；
(三)冷却处理：将油淬后的高铬磨球从淬火油内取出，之后将其置于空冷设备上进行缓慢降温，根据高铬磨球的规格大小，将其降温到合适温度；
(四)回火处理：将达到合适温度的高铬磨球再次送入连续推杆式回火炉中，对其进行一定温度的回火处理，消除淬火应力，降低残留奥氏体含量，使其具备合适的硬韧性。
(五)降温处理：将经过回火处理的高铬磨球放置于常温空气中，使其缓慢降温，经过一段时间后，该高铬磨球降温完成，完成热处理工序。
2.根据权利要求1所述的一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，其特征在于：所述(一)加热处理中将高铬磨球加热至950-1050℃，并在此温度下保持2-4小时。
3.根据权利要求1所述的一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，其特征在于：所述(二)油淬处理中应保持淬火油温度为80-120℃，且保证淬火时间为2-12分钟，并且使得淬火后的工件表面温度为120-180℃。
4.根据权利要求1所述的一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，其特征在于：所述(二)油淬处理中所采用的淬火油闪点为230℃以上，最大冷速为70℃/S以上，100℃运动粘度为70-80mm2/S，使用温度为80-120℃。
5.根据权利要求1所述的一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，其特征在于：所述(三)冷却处理中应当使高铬磨球置于常温空气中进行自然或强制降温，所述φ40及以下规格磨球，需降温至30-50℃，所述φ50-80规格磨球，需降温至50-80℃，所述φ80以上规格磨球，需降温至80-110℃。
6.根据权利要求1所述的一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，其特征在于：所述(四)回火处理中的回火温度应当控制在250-450℃，且保持回火时间为6-8小时，使高铬磨球具有合适的硬韧性，适用于不同的工况。
7.根据权利要求1所述的一种高铬磨球分级淬火热处理工艺，其特征在于：所述(五)降温处理中降温时高铬磨球应当置于常温空气中缓慢降温。
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