一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸及其制备方法技术

本发明专利技术属于金属磨料技术领域，涉及一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸及其制备方法，钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸各组分的重量百分比为：碳0.10～0.40％，硅0.10～0.50％，锰0.60～1.80％，铬0.5～1.50％，铜0.30～0.80％，钼0.10～0.45％，钒0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁。本发明专利技术通过加入铬、锰、钒、钼、铜和硼等多种合金元素，在提高产品强度和硬度的同时，增强了其韧性，较好地解决了提高强度和增加韧性不能兼顾的问题。尤其是铜和硼与其他合金元素形成了良好的协同作用，提高了本发明专利技术产品作为钢铸件表面强化处理的抗磨综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属金属磨料
，具体涉及一种用于对钢材表面进行抛丸、喷丸清理和强化处理的合金钢丸及其制备方法。
技术介绍
我国目前使用的铸钢丸一直为国标GB6484/6485-86产品，其重量百分组成为：0.85～1.20％C，0.40～1.50％Si，0.60～1.20％Mn，0～0.05％S，0～0.05％P，余量为Fe。一方面，含碳量高，在几周冷却成丸时，组织中存在严重的成分偏析现象，有大量二次渗碳体析出和高碳片状马氏体形成，铸钢丸表面产生大量的微裂纹，经再次淬火及回火后，其成分偏析也不能消除，而表面裂纹数量会继续增加，脆性仍较大，在对钢材表面抛丸或喷完清理和强化处理过程中易破碎，损耗量大，其使用寿命较短.根据国际通用的对钢丸疲劳寿命的检测方法-欧文(ERVIN)寿命试验法进行检测，S550(1.7mm)的寿命值仅为2600～2800次循环。在用于高强度钢材的抛丸清理及强化处理时，其性能缺陷更加明显。为了解决上述技术问题，众多研究者通过在铸钢丸基础上添加合金元素，以提高其强度和硬度，延长使用循环次数和使用寿命。例如，申请号为200810158312.X的专利技术专利，将铸钢丸中的碳含量一下子降低到了0.1～0.30％，制成了铸钢丸，提高了产品钢丸的韧性，可以使其试验寿命值提高到3500～3600次，延长了30％。但实验证明，该铸钢丸由于硬度和强度下降，使得表面强化处理的总效率有所下降。申请号为00129412.1的专利，将碳含量降低到0.60～0.85％中碳的水平，锰的含量降低到0.15～0.4％，在其中加入了铬、钒、钼等元素，以增强产品强度，改善韧性。在此基础上，申请号为201010602821.4的专利进一步将铬的含量由0.10～0.20％提高到0.70～1.20％，制备了低碳高铬合金强化铸钢丸，强度和硬度均得到了进一步的提高，ERVIN标准试验机循环实验次数最高达到了4130次。但是在这样的元素组成下进一步增加ERVIN标准试验机循环实验次数的难度很大，因为在调整钢丸合金元素过程中，合金钢丸的强度与其韧性是一个矛盾的两方面，往往不能很好地兼顾，这也是现有技术没有很好解决的问题，因此同时提高合金钢丸的强度和韧性是进一步提高钢丸的性能需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中的问题，提供一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸及其制备方法，本专利技术方法在大幅度提高合金钢丸强度、硬度的同时，进一步改善其韧性，提高其使用性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实施：一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其元素重量百分比如下：碳0.10～0.40％，硅0.10～0.50％，锰0.60～1.80％，铬0.5～1.50％，铜0.30～0.80％，钼0.10～0.45％，钒0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。优选的，所述的钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其元素重量百分比如下：碳0.20～0.30％，硅0.20～0.35％，锰0.80～1.20％，铬0.7～1.20％，铜0.40～0.60％，钼0.20～0.35％，钒0.20～0.25％，硼0.004～0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。更优选的，所述的钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其元素重量百分比如下：碳0.25％，硅0.30％，锰1.00％，铬0.8％，铜0.50％，钼0.30％，钒0.22％，硼0.005％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。上述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，包括以下步骤：k.先测定所用的原料碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、硼铁和紫铜的元素组成，然后按照所述各元素重量百分比，分别计算出所需原料碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、硼铁和紫铜的重量，称好备用；l.将称好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉，开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一；m.将称好的硼铁加入到步骤b的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀得钢熔融液二；n.将称好的紫铜加入到步骤c的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三；o.将步骤d的钢熔融液三倒入中间包，然后将重量百分比为0.020％的纯铝采用插入的方法加入到所述中间包的钢熔融液三中，进行脱氧，得脱氧后的钢熔融液四；p.将步骤e的钢熔融液四采用水雾化方法，使钢液形成小液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入水池中，冷却凝固后得到半成品合金钢丸；q.从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，经热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，控制含水量小于1.0％(重量百分比)，得到合金钢丸干品；r.将所述的合金钢丸干品加入连续式加热炉，加热炉温度控制在810～850℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为30～40分钟，随后采用低于35℃的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸；s.将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在400～450℃，停留时间为30～40分钟，得到回火合金钢丸；t.将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品。优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述步骤b中，所述中频感应电炉加热炉内物料的温度为1630℃。优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述步骤g中，控制合金钢丸的含水量小于0.91％。优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述步骤h中，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为35分钟，随后采用低于30℃的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述步骤i中，回火炉的温度控制在420℃，停留时间为35分钟。更优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，包括以下具体步骤：按入炉总重量为1000kg，各元素重量百分比：碳0.15％，硅0.35％，锰1.20％，铬1.2％，铜0.60％，钼0.35％，钒0.25％，硼0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁，计算所用原料的重量，其中硅铁0.65kg、锰铁8.64kg、铬铁14.48kg、紫铜3.56kg、钼铁5.67kg、钒铁3.13kg、硼铁0.27kg，所述碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为15的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.143％、硅0.27％、锰0.45％、铬0.25％、铜0.25％，所需重量为970kg；将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一。将称量好的硼铁加入所述的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀,得钢熔融液二。将称量好的紫铜加入所述的得钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三；将钢熔融液三倒入中间包，然后采用插入的方法将0.2kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其特征是，其元素重量百分比如下：碳0.10～0.40％，硅0.10～0.50％，锰0.60～1.80％，铬0.5～1.50％，铜0.30～0.80％，钼0.10～0.45％，钒0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其特征是，其元素重量百分比如下：碳0.10～0.40％，硅0.10～0.50％，锰0.60～1.80％，铬0.5～1.50％，铜0.30～0.80％，钼0.10～0.45％，钒0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其特征是，其元素重量百分比如下：碳0.20～0.30％，硅0.20～0.35％，锰0.80～1.20％，铬0.7～1.20％，铜0.40～0.60％，钼0.20～0.35％，钒0.20～0.25％，硼0.004～0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其特征是，其元素重量百分比如下：碳0.25％，硅0.30％，锰1.00％，铬0.8％，铜0.50％，钼0.30％，钒0.22％，硼0.005％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。4.一种权利要求1所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，其特征是包括以下步骤：a.先测定所用的原料碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、硼铁和紫铜的元素组成，然后按照所述各元素重量百分比，分别计算出所需原料碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、硼铁和紫铜的重量，称好备用；b.将称好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉，开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一；c.将称好的硼铁加入到步骤b的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀得钢熔融液二；d.将称好的紫铜加入到步骤c的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三；e.将步骤d的钢熔融液三倒入中间包，然后将重量百分比为0.020％的纯铝采用插入的方法加入到所述中间包的钢熔融液三中，进行脱氧，得脱氧后的钢熔融液四；f.将步骤e的钢熔融液四采用水雾化方法，使钢液形成小液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入水池中，冷却凝固后得到半成品合金钢丸；g.从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，经热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，控制含水量小于1.0％(重量百分比)，得到合金钢丸干品；h.将所述的合金钢丸干品加入连续式加热炉，加热炉温度控制在810～850℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为30～40分钟，随后采用低于35℃的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸；i.将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在400～450℃，停留时间为30～40分钟，得到回火合金钢丸；j.将所述的回火合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡硕真，孟令光，郑兰君，王秀霞，
申请(专利权)人：连云港倍特超微粉有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32