CN114480791A - 一种耐磨铸球的淬火热处理工艺及耐磨铸球 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨铸球的淬火热处理工艺及耐磨铸球，所述耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：将所述耐磨铸球加热到奥氏体化温度后，浸入水基淬火液中淬火冷却；其中，所述水基淬火液是ZFQ‑A型水基淬火剂原液和水按照1:4‑6配比混合的溶液。本发明提出的一种耐磨铸球的淬火热处理工艺及耐磨铸球，所述淬火热处理工艺使所述耐磨铸球表面硬度高且均匀，避免了变形和开裂。

Description

一种耐磨铸球的淬火热处理工艺及耐磨铸球
技术领域
本发明属于热处理技术领域，尤其涉及一种耐磨铸球的淬火热处理工艺及耐磨铸球。
背景技术
目前国内需要淬火的铸造磨球主要分为两类，一类是高铬白口铸铁磨球，一类是含碳化物等温淬火球墨铸铁(CADI)磨球。高铬铸铁磨球为脆性材料，合金含量高，淬透性好，要求在淬火时冷却曲线过渡平缓，冷却速度适中，冷却速度过快会出现开裂、残奥过多等现象。现阶段主要采用淬火油淬火。
淬火油淬火的优点是：低温阶段冷却速度较为缓和，不容易出现耐磨球淬裂或变形。其缺点是1)高中温阶段冷却速度较慢，耐磨球硬度不够；2)老化变质严重，消耗速度快；3)容易着火，烟气污染严重。因此研制何种淬火介质和工艺才能满足铸造磨球淬火述需求是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提出了一种耐磨铸球的淬火热处理工艺及耐磨铸球，所述淬火热处理工艺使所述耐磨铸球表面硬度高且均匀，避免了变形和开裂。
本发明提出的一种耐磨铸球的淬火热处理工艺，包括：将所述耐磨铸球加热到奥氏体化温度后，浸入水基淬火液中淬火冷却；
其中，所述水基淬火液是ZFQ-A型水基淬火剂原液和水按照1:4-6配比混合的溶液。
本发明中，淬火介质采用了ZFQ-A型水基淬火剂和水合理配方得到的水基淬火液，通过调整控制淬火液的浓度，形成接近理想淬火介质的冷却特性，并具有适配耐磨铸球淬火的冷却速度，不仅克服了淬火液淬火过程中容易产生淬裂应力的缺陷，而且淬火后的耐磨铸球硬度足够，内部组织形态均匀，不易发生开裂。
优选地，所述水基淬火液中还含有粘度调节剂；
优选地，所述粘度调节剂是甲基纤维素、海藻酸钠、丙三醇中任意一种或多种的组合。
本发明中，通过在水基淬火液中加入粘度调节剂，调整了液体的粘度，使所得淬火液冷却参数和冷却速率更加优异，满足了不同磨球热处理的要求，得到淬透性更强，硬度更高的耐磨铸球。
优选地，所述粘度调节剂的含量是所述水基淬火液重量的0.1-1％。
优选地，所述奥氏体化温度为900-980℃，保温时间为1-3h。
本发明中，奥氏体化温度控制为900-980℃，其作为最佳淬火温度，使得铸球组织中硬质相发生溶解反应，较大块状逐步变细小，在整个淬火过程中容易形成尺寸更小的二次铁碳化合物，保证了在后续淬火冷却过程中耐磨铸球具有较高的硬度均匀性和韧性。
优选地，所述耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:3-5。
优选地，所述水基淬火剂的温度为20-50℃。
优选地，所述耐磨铸球提离水基淬火液时的表面温度为200-280℃。
优选地，所述淬火热处理工艺还包括：将淬火处理后的耐磨铸球在160-200℃下回火处理1-2h。
优选地，所述耐磨铸球按重量百分比计，其化学成分包括：C 2.2-2.8％、Si 0.6-1.0％、Mn 0.3-0.9％、Cr 1.0-26％、S＜0.06％、P＜0.1％；
优选地，所述化学成分还包括：Mo 0.5-1.0％。
本发明还提出一种耐磨铸球，其是采用上述淬火热处理工艺处理后得到。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)与传统淬火油相比，使用水基淬火液，无烟气污染，无火灾危险，同时介质消耗成本低，生产效率高。
(2)与传统的淬火工艺相比，本发明更有利于耐磨铸球的硬度指标和韧性指标达到较高水平，保证磨球在现实工业应用的良好效果。
具体实施方式
下面，本发明通过具体实施例对所述技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
实施例1
一种耐磨铸球，其直径为100mm，包括如下重量百分比的化学成分：C 2.55％、Si0.84％、Mn 0.76％、Cr 17.9％、S 0.03％、P 0.04％；该耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：
将ZFQ-A型水基淬火剂原液(洛阳金润宝科技公司)与水按照1:5的配比混合，再加入甲基纤维素混匀，得到水基淬火液，该水基淬火液中甲基纤维素的含量是的0.5wt％；为保持该水基淬火液温度在允许范围内，淬火液槽中设置热交换器装置，并利用水冷对水基淬火剂进行冷却降温，同时为使水基淬火液各处的温度和浓度均匀一致，淬火液槽中设置搅拌装置；
将所述耐磨铸球加热升温至930℃，保温2h后浸入温度为40℃的所述水基淬火液中进行淬火冷却，耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:4，保持一段时间后将耐磨铸球提离水基淬火液，耐磨铸球的表面温度为220℃，空冷至室温后将该耐磨铸球放入到180℃的等温炉中保温1.5h，出炉空冷至室温。
实施例2
一种耐磨铸球，其直径为100mm，包括如下重量百分比的化学成分：C 2.24％、Si0.97％、Mn 0.35％、Cr 9.8％、S 0.03％、P 0.04％；该耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：
将ZFQ-A型水基淬火剂原液(洛阳金润宝科技公司)与水按照1:4的配比混合，再加入甲基纤维素混匀，得到水基淬火液，该水基淬火液中甲基纤维素的含量是的1wt％；为保持该水基淬火液温度在允许范围内，淬火液槽中设置热交换器装置，并利用水冷对水基淬火剂进行冷却降温，同时为使水基淬火液各处的温度和浓度均匀一致，淬火液槽中设置搅拌装置；
将所述耐磨铸球加热升温至900℃，保温3h后浸入温度为20℃的所述水基淬火液中进行淬火冷却，耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:5，保持一段时间后将耐磨铸球提离水基淬火液，耐磨铸球的表面温度为200℃，空冷至室温后将该耐磨铸球放入到200℃的等温炉中保温1h，出炉空冷至室温。
实施例3
一种耐磨铸球，其直径为100mm，包括如下重量百分比的化学成分：C 2.78％、Si0.63％、Mn 0.83％、Cr 13.5％、S 0.03％、P 0.03％；该耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：
将ZFQ-A型水基淬火剂原液(洛阳金润宝科技公司)与水按照1:6的配比混合，再加入甲基纤维素混匀，得到水基淬火液，该水基淬火液中甲基纤维素的含量是的0.1wt％；为保持该水基淬火液温度在允许范围内，淬火液槽中设置热交换器装置，并利用水冷对水基淬火剂进行冷却降温，同时为使水基淬火液各处的温度和浓度均匀一致，淬火液槽中设置搅拌装置；
将所述耐磨铸球加热升温至980℃，保温1h后浸入温度为50℃的所述水基淬火液中进行淬火冷却，耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:3，保持一段时间后将耐磨铸球提离水基淬火液，耐磨铸球的表面温度为280℃，空冷至室温后将该耐磨铸球放入到160℃的等温炉中保温2h，出炉空冷至室温。
实施例4
一种耐磨铸球，其直径为100mm，包括如下重量百分比的化学成分：C 2.55％、Si0.84％、Mn 0.76％、Cr 17.9％、S 0.03％、P 0.04％；该耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：
将ZFQ-A型水基淬火剂原液(洛阳金润宝科技公司)与水按照1:5的配比混合，再加入丙三醇混匀，得到水基淬火液，该水基淬火液中丙三醇的含量是的0.5wt％；为保持该水基淬火液温度在允许范围内，淬火液槽中设置热交换器装置，并利用水冷对水基淬火剂进行冷却降温，同时为使水基淬火液各处的温度和浓度均匀一致，淬火液槽中设置搅拌装置；
将所述耐磨铸球加热升温至930℃，保温2h后浸入温度为40℃的所述水基淬火液中进行淬火冷却，耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:4，保持一段时间后将耐磨铸球提离水基淬火液，耐磨铸球的表面温度为220℃，空冷至室温后将该耐磨铸球放入到180℃的等温炉中保温1.5h，出炉空冷至室温。
实施例5
一种耐磨铸球，其直径为100mm，包括如下重量百分比的化学成分：C 2.55％、Si0.84％、Mn 0.76％、Cr 17.9％、S 0.03％、P 0.04％；该耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：
将ZFQ-A型水基淬火剂原液(洛阳金润宝科技公司)与水按照1:5的配比混合，再加入海藻酸钠混匀，得到水基淬火液，该水基淬火液中海藻酸钠的含量是的0.1wt％；为保持该水基淬火液温度在允许范围内，淬火液槽中设置热交换器装置，并利用水冷对水基淬火剂进行冷却降温，同时为使水基淬火液各处的温度和浓度均匀一致，淬火液槽中设置搅拌装置；
将所述耐磨铸球加热升温至930℃，保温2h后浸入温度为40℃的所述水基淬火液中进行淬火冷却，耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:4，保持一段时间后将耐磨铸球提离水基淬火液，耐磨铸球的表面温度为220℃，空冷至室温后将该耐磨铸球放入到180℃的等温炉中保温1.5h，出炉空冷至室温。
实施例6
一种耐磨铸球，其直径为100mm，包括如下重量百分比的化学成分：C 2.48％、Si0.69％、Mn 0.85％、Cr 7.4％、Mo 0.85％、S 0.03％、P 0.03％；该耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：
将ZFQ-A型水基淬火剂原液(洛阳金润宝科技公司)与水按照1:5的配比混合，得到水基淬火液；为保持该水基淬火液温度在允许范围内，淬火液槽中设置热交换器装置，并利用水冷对水基淬火剂进行冷却降温，同时为使水基淬火液各处的温度和浓度均匀一致，淬火液槽中设置搅拌装置；
将所述耐磨铸球加热升温至930℃，保温2h后浸入温度为30℃的所述水基淬火液中进行淬火冷却，耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:4，保持一段时间后将耐磨铸球提离水基淬火液，耐磨铸球的表面温度为220℃，空冷至室温后将该耐磨铸球放入到180℃的等温炉中保温1.5h，出炉空冷至室温。
对比例1
一种耐磨铸球，其直径为100mm，包括如下重量百分比的化学成分：C 2.55％、Si0.84％、Mn 0.76％、Cr 17.9％、S 0.03％、P 0.04％；该耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：
将所述耐磨铸球加热升温至930℃，保温2h后浸入温度为40℃的32号机械油中进行淬火冷却，耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:4，保持一段时间后将耐磨铸球提离水基淬火液，耐磨铸球的表面温度为220℃，空冷至室温后将该耐磨铸球放入到180℃的等温炉中保温1.5h，出炉空冷至室温。
对比例2
一种耐磨铸球，其直径为100mm，包括如下重量百分比的化学成分：C 2.55％、Si0.84％、Mn 0.76％、Cr 17.9％、S 0.03％、P 0.04％；该耐磨铸球的淬火热处理工艺包括：
将所述耐磨铸球加热升温至930℃，保温2h后浸入温度为40℃的PAG淬火液(16％)中进行淬火冷却，耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:4，保持一段时间后将耐磨铸球提离水基淬火液，耐磨铸球的表面温度为220℃，空冷至室温后将该耐磨铸球放入到180℃的等温炉中保温1.5h，出炉空冷至室温。
实验测试：
将上述实施例和对比例所得耐磨铸球作为试样打磨后采用型号为HR-150A洛氏硬度计进行洛氏硬度测试，采用型号为ZBC系列全自动金属摆锤冲击实验机进行冲击韧性测试，测试结果见下表1所示。
表1实施例和对比例所得耐磨铸球的性能
Figure BDA0003452024660000081
由上表可以看出，与传统的淬火工艺相比，本发明更有利于耐磨铸球的硬度指标和韧性指标达到较高水平，保证磨球在现实工业应用的良好效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，包括：将所述耐磨铸球加热到奥氏体化温度后，浸入水基淬火液中淬火冷却；
其中，所述水基淬火液是ZFQ-A型水基淬火剂原液和水按照1:4-6配比混合的溶液。
2.根据权利要求1所述耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，所述水基淬火液中还含有粘度调节剂；
优选地，所述粘度调节剂是甲基纤维素、海藻酸钠、丙三醇中任意一种或多种的组合。
3.根据权利要求2所述耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，所述粘度调节剂的含量是所述水基淬火液重量的0.1-1％。
4.根据权利要求1-3任一项所述耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，所述奥氏体化温度为900-980℃，保温时间为1-3h。
5.根据权利要求1-4任一项所述耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，所述耐磨铸球与水基淬火液的重量比为1:3-5。
6.根据权利要求1-5任一项所述耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，所述水基淬火剂的温度为20-50℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，所述耐磨铸球提离水基淬火液时的表面温度为200-280℃。
8.根据权利要求1-7任一项所述耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，所述淬火热处理工艺还包括：将淬火处理后的耐磨铸球在160-200℃下回火处理1-2h。
9.根据权利要求1-8任一项所述耐磨铸球的淬火热处理工艺，其特征在于，所述耐磨铸球按重量百分比计，其化学成分包括：C 2.2-2.8％、Si 0.6-1.0％、Mn 0.3-0.9％、Cr 1.0-26％、S＜0.06％、P＜0.1％；
优选地，所述化学成分还包括：Mo 0.5-1.0％。
10.一种耐磨铸球，其特征在于，所述耐磨铸球是采用权利要求1-9任一项所述淬火热处理工艺处理后得到。
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