高鉻鑄鐵耐磨球在水基介質(zhì)中熱處理的淬火工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高鉻鑄鐵耐磨球在水基介質(zhì)中熱處理的分級等溫淬火工藝方法，將高鉻鑄鐵耐磨球加熱到850～1050oC，保溫2～4小時，實現(xiàn)奧氏體化；將高鉻鑄鐵耐磨球放入到質(zhì)量濃度為5%～25%水基淬火劑中淬火；將高鉻鑄鐵耐磨球取出放入到220～300oC的等溫爐中等溫2～4小時；取出高鉻鑄鐵耐磨球空冷到室溫。在耐磨球的熱處理工藝使用水基淬火介質(zhì)，通過加入不同冷卻速度的水基淬火劑同時控制淬火介質(zhì)的濃度來控制合適的淬火速度，并采用分級淬火和等溫淬火工藝，使淬火后的耐磨球比應(yīng)用普通淬火介質(zhì)和淬火工藝生產(chǎn)的耐磨球具有更理想的綜合效果，同時還能降低耐磨球的熱處理成本，改善熱處理的環(huán)保條件。
【專利說明】高鉻鑄鐵耐磨球在水基介質(zhì)中熱處理的淬火工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造材料和熱處理領(lǐng)域，特別涉及一種高鉻鑄鐵耐磨球在水基介質(zhì)中熱處理的分級等溫淬火工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)下我國耐磨鑄球的熱處理介質(zhì)一般有以下幾種:1)空冷或霧冷；2)淬火油；3)硝鹽。淬火油的優(yōu)點是:低溫階段冷卻速度較為緩和，不容易出現(xiàn)耐磨球淬裂或變形。其缺點是I)高中溫階段冷卻速度較慢，耐磨球硬度不夠；2)老化變質(zhì)嚴(yán)重，消耗速度快；3)容易著火，煙氣污染嚴(yán)重；硝鹽具有使用溫度高，使用溫度范圍寬，耐磨球淬火變形小等優(yōu)點，但由于硝鹽屬于致癌物質(zhì)，污染環(huán)境，隨著環(huán)境保護意識的提高其使用越來越受限制，并且生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低。
[0003]由于傳統(tǒng)淬火介質(zhì)具有不可克服的相應(yīng)缺點，如何使用新型淬火介質(zhì)和分級等溫淬火工藝來保持傳統(tǒng)介質(zhì)的優(yōu)點，同時避免傳統(tǒng)淬火介質(zhì)的缺點，是耐磨球熱處理工藝的一個重大問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)淬火介質(zhì)污染環(huán)境、容易老化和成本高等缺陷，使用水基淬火介質(zhì)作為傳統(tǒng)耐高鉻磨球的淬火介質(zhì)的替代介質(zhì)，同時采用合理的分級等溫淬火熱處理工藝方案，使得高鉻耐磨球達到或超過原有的性能指標(biāo)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種高鉻鑄鐵耐磨球在水基介質(zhì)中熱處理的淬火工藝方法，包括以下步驟:
(1)將高鉻鑄鐵耐磨球加熱到850~1050°C，優(yōu)選950~1000°C，保溫2~4小時，優(yōu)選2~3小時，實現(xiàn)奧氏體化；
(2)將高鉻鑄鐵耐磨球放入到質(zhì)量濃度為5%~25%水基淬火劑中淬火，優(yōu)選20%~25%濃度；
(3)將高鉻鑄鐵耐磨球取出放入到220~300oC的等溫爐中等溫2~4小時，優(yōu)選230~250°C,2~3小時；
(4)取出高鉻鑄鐵耐磨球空冷到室溫。
[0006]所述高鉻鑄鐵耐磨球直徑大于60mm時，還包括以下步驟:在200~400°C將高鉻鑄鐵耐磨球取出水基淬火液，優(yōu)選200~250°C，保持一定的時間，使高鉻磨球內(nèi)外均溫達到200~280°C，優(yōu)選200~220°C。所述水基淬火液為PQG水基添加劑J2。
[0007]所述高鉻鑄鐵耐磨球直徑小于60mm時，使用的水基淬火液為PQG水基添加劑Jl。
[0008]PQG水基添加劑Jl、J2可在北京京奧泰爾新材料科技有限公司購買獲得。
[0009]所述高鉻鑄鐵耐磨球含有C:2%~2.8%, Si:0.2%~1%，Mn:0.3%~1.2%, S< 0.04%, P < 0.04%, Cr:10% ~26%。
[0010]在耐磨球的熱處理工藝使用水基淬火介質(zhì)，不采用傳統(tǒng)的油淬回火和鹽浴等溫淬火工藝，通過加入不同冷卻速度的水基淬火劑同時控制淬火介質(zhì)的濃度來控制合適的淬火速度，并采用分級淬火和等溫淬火工藝，使淬火后的耐磨球比應(yīng)用普通淬火介質(zhì)和淬火工藝生產(chǎn)的耐磨球具有更理想的綜合效果，同時還能降低耐磨球的熱處理成本，改善熱處理的環(huán)保條件。
[0011]使用本工藝與傳統(tǒng)工藝相比具有如下優(yōu)點:
1)使用水基淬火劑，與傳統(tǒng)淬火油相比，無煙氣污染，無火災(zāi)危險；與硝鹽熔液相比，無致癌危險，不污染環(huán)境，同時介質(zhì)消耗成本低，生產(chǎn)效率高。
[0012]2)本工藝同時使用分級淬火工藝和等溫淬火工藝，與傳統(tǒng)的淬火工藝相比更有利于磨球的硬度指標(biāo)和韌性指標(biāo)達到較高水平，保證磨球在現(xiàn)實工業(yè)應(yīng)用的良好效果。
[0013]3)傳統(tǒng)淬火工藝為了達到較好的淬透效果，磨球成份中加入了鉻、錳、銅、鑰等元素,增加磨球淬透性,這樣大大增加了生產(chǎn)成本。本工藝采用的水基淬火介質(zhì),具有快速的高中溫淬火速度，通常可以不需要添加銅鑰等合金元素。
[0014]3)從使用本專利工藝的產(chǎn)品性能上看，達到甚至超過使用原有工藝的磨球水平。使用本專利工藝的高 鉻球表面硬度達到HRC59以上，心部硬度達到HRC55以上，沖擊韌性達到4J以上。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0016]實施例1
直徑 120mm 高鉻鑄球，含有 C:2%，Si:0.6%, Mn:1.0%, S:0.02%, P:0.01%, Cr:18% ；
(1)將鑄鐵耐磨球加熱到1000°C，保溫2小時，實現(xiàn)奧氏體化；
(2)將鑄鐵耐磨球放入到濃度為25%水基淬火劑中淬火；
(3)在200°C將鑄鐵耐磨球取出水基淬火液，保持一段時間，使磨球內(nèi)外均溫達到250°C ；
(4)將鑄鐵耐磨球取出放入到300°C溫度的等溫爐中等溫4小時；
(5)取出鑄鐵耐磨球空冷到室溫。
[0017]表面硬度達到HRC60，心部硬度達到HRC55，沖擊韌性達到4.5J。
[0018]實施例2
直徑 50mm 高鉻鑄球，含有 C:2.5%, Si:0.8%,Mn:10.7%, S:0.01%, P:0.005%, Cr:20% ；
(1)將鑄鐵耐磨球加熱到950°C，保溫2小時，實現(xiàn)奧氏體化；
(2)將鑄鐵耐磨球放入到濃度為20%水基淬火劑中淬火；
(3)將鑄鐵耐磨球取出放入到230°C溫度的回火爐中回火3小時；
(4)取出鑄鐵耐磨球空冷到室溫。
[0019]表面硬度達到HRC59，心部硬度達到HRC55，沖擊韌性達到4J。
[0020]雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但實施例并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，但同樣在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求保護范圍所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高鉻鑄鐵耐磨球在水基介質(zhì)中進行分級等溫?zé)崽幚淼拇慊鸸に嚪椒?，其特征在于包括以下步驟: (1)將高鉻鑄鐵耐磨球加熱到850~1050°C，保溫2~4小時，實現(xiàn)奧氏體化； (2)將高鉻鑄鐵耐磨球放入到質(zhì)量濃度為5%~25%水基淬火劑中淬火； (3)將高鉻鑄鐵耐磨球取出放入到220~300oC的等溫爐中等溫2~4小時； (4)取出高鉻鑄鐵耐磨球空冷到室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬火工藝方法，其特征在于:所述高鉻鑄鐵耐磨球直徑大于60mm時，還包括以下步驟:在200~400°C將高鉻鑄鐵耐磨球取出水基淬火液，保持一定的時間，使磨球內(nèi)外均溫達到200~280°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淬火工藝方法，其特征在于:所述水基淬火液為PQG水基添加劑J2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬火工藝方法，其特征在于:所述高鉻鑄鐵耐磨球直徑小于60mm時，使用的水基淬火液為PQG水基添加劑Jl。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的淬火工藝方法，其特征在于:所述高鉻鑄鐵耐磨球含有 C:2% ~2.8%, Si:0.2 % ~1%，Mn:0.3% ~1.2%, S < 0.04%, P < 0.04%, Cr: 10% ~26%。
【文檔編號】C21D5/00GK103898296SQ201410131551
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】周平安, 史新民, 李綱, 王小非, 李延森 申請人:北京京奧泰爾新材料科技有限公司