一种耐冲击长寿命低碳铸钢丸及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐冲击长寿命低碳铸钢丸及其制备方法，属于金属磨料生产技术领域。低碳铸钢丸以其总量计，包括如下质量含量的组分：C0.09

【技术实现步骤摘要】
一种耐冲击长寿命低碳铸钢丸及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属磨料
，特别涉及一种耐冲击长寿命低碳铸钢丸及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，国内外使用的铸钢丸产品主要有低碳和高碳两大类。高碳铸钢丸因含碳量高（0.8
‑
1.2wt.%C），经离心或雾化成丸后冷却到室温形成高碳片状马氏体组织，并产生大量裂纹，虽经再次加热淬火和回火处理，裂纹仍会存在，因而脆性大，不耐冲击，在表面抛丸、喷砂清理和喷丸强化过程中容易破碎，耗损量大。低碳铸钢丸含碳量低（小于0.2wt.%C），韧性高，耐冲击性能好，但也存在硬度低、不耐磨的问题，以及由于熔点高，钢液的流动性差、收缩大，造成铸钢丸出现疏松及空心等缺陷而导致成丸率偏低等问题。
[0003]实现铸钢丸的耐冲击、长寿命的常规路径有两个方向：一是调节铸钢丸成分提高材料的耐磨性；二是通过生产工艺优化铸钢丸金相组织及降低缺陷。对于调节成分提高材料的耐磨性较多的停留在添加合金元素的研究开发上，而对于优化金相组织及降低缺陷也着重于对常规淬火、回火、熔炼工艺参数的研究，缺乏对铸造材料耐磨性的深入研究。
[0004]CN101386963A公开了一种化学成分为0.10
‑
0.30%C，0.60
‑
1.20%Mn，0.10
‑
0.50%Si，S≤0.05%，P≤0.05%，余量为Fe的低碳铸钢丸，其金相组织为低碳马氏体与贝氏体混合组织，硬度≤50HRC，具有韧性高，耐冲击性强，使用寿命长，且不易破碎，环境污染少等优势。然而，由于含有较高含量的Mn元素，Mn元素与氧的化合力极强，熔融金属易于氧化，因此存在成丸的形状较差，形成大致球形以外的纺锤形、棒状这样的非球状颗粒的比例较高，进而使喷丸清理能力不稳定等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种耐冲击长寿命低碳铸钢丸，兼具良好的韧性和强度，具有耐冲击性好、寿命长和不易破碎的特点；本专利技术同时提供其制备方法，通过组分配置和工艺配置降低铸钢丸缺陷，充分发挥合金元素的优势，改善铸钢丸组织，保证其耐冲击、长寿命。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种耐冲击长寿命低碳铸钢丸，以其总量计，包括如下质量含量的组分：C：0.09
‑
0.15%，Si：0.05
‑
0.9%，Mn：0.1
‑
0.29%，S：0.006
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0.015%，P：0.013
‑
0.019%，Cr：0.01
‑
0.45%，Mo：0.01
‑
0.4%，V：0.001
‑
0.15%，B：0.0001
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0.0015%，Ni：0.001
‑
0.5%和Al：0.001
‑
0.05%，其余为铁和不可避免的杂质；所述Mn和C的质量比为（1
‑
2）：1；所述Cr和C的质量比为（1
‑
2）：1。
[0007]优选的，一种耐冲击长寿命低碳铸钢丸，以其总量计，包括如下质量含量的组分：C：0.105
‑
0.110%，Si：0.10
‑
0.70%，Mn：0.12
‑
0.19%，S：0.006
‑
0.012%，P：0.013
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0.017%，Cr：0.13
‑
0.18%，Mo：0.01
‑
0.36%，V：0.001
‑
0.1%，B：0.0001
‑
0.001%，Ni：0.001
‑
0.2%和Al：0.001
‑
0.03%，其余为铁和不可避免的杂质；所述Mn和C的质量比为（1.1
‑
1.9）：1；所述Cr和C
的质量比为（1.1
‑
1.7）：1。
[0008]在一些实施例中，所述铸钢丸的密度≥7.6g/cm3。
[0009]在一些实施例中，所述铸钢丸的硬度为40
‑
50HRC。
[0010]在一些实施例中，所述铸钢丸具有贝氏体和板条马氏体复相组织，优选地，在单个所述铸钢丸颗粒中，所述贝氏体和板条马氏体复相组织的面积占比≥95%。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，还提供一种制备如上所述的耐冲击长寿命低碳铸钢丸的制作方法，包括如下步骤：（1）将原料称量、配料后进行熔炼，得到钢液；（2）将所述钢液进行精炼，得到精炼钢液；（3）向所述精炼钢液中加入混合变质剂进行变质处理；（4）将步骤（3）变质处理后的钢液进行离心造粒，得到半成品铸钢丸；（5）将所述半成品铸钢丸进行干燥，深冷处理，回火，筛分，得到所述低碳铸钢丸。
[0012]在一些实施例中，步骤（2）中，所述精炼是炉外精炼。
[0013]在一些实施例中，步骤（2）中，所述炉外精炼过程中向所述钢液中添加微合金元素。
[0014]在一些实施例中，所述微合金元素选自Cr、Mo、V、B、Ni、Al中的一种或多种。
[0015]在一些实施例中，步骤（2）中，所述精炼温度为1650
‑
1680℃。
[0016]在一些实施例中，步骤（3）中，所述混合变质剂由硅钡钙合金、RE基稀土变质剂和纳米VC硬质合金变质剂组成。
[0017]在一些实施例中，步骤（3）中，所述混合变质剂中，所述硅钡钙合金、RE基稀土变质剂和纳米VC硬质合金变质剂的质量比为（3
‑
5）：（13
‑
15）：（4
‑
6）。
[0018]在一些实施例中，步骤（4）中，所述离心造粒的浇注温度为1580
‑
1610℃，浇注速度为350
‑
500kg/min。
[0019]在一些实施例中，步骤（4）中，所述离心造粒是在水幕和氩气保护下进行。
[0020]在一些实施例中，步骤（4）中，所述离心造粒在离心造粒装置上进行，所述离心造粒装置包括相连接的离心盘1和驱动电机2，离心盘1上方设置有中心包3，环绕所述中心包3设置有环形水幕机构4，所述环形水幕机构4包括环形外圈401、中间层403和环形内圈402，所述环形内圈402上设置有多个呈环形分布的出水口404，所述环形外圈401上设置有多个呈环形分布的喷嘴405；所述环形水幕机构4的下方设置有氩气保护机构5，所述氩气保护机构5包括环形外腔501和环形内腔502，所述环形外腔501和所述环形内腔502通过一个或多个连接管道503连通，所述环形外腔501上设置有一个或多个氩气连接口16，所述环形外腔501和所述环形内腔502上分别设置有多个呈环形分布的出气口504；所述氩气保护机构5的环形外腔501和所述环形水幕机构4的中间层403通过氩气连接口16连通。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐冲击长寿命低碳铸钢丸，其特征在于，以其总量计，包括如下质量含量的组分：C：0.09
‑
0.15%，Si：0.05
‑
0.9%，Mn：0.1
‑
0.29%，S：0.006
‑
0.015%，P：0.013
‑
0.019%，Cr：0.01
‑
0.45%，Mo：0.01
‑
0.4%，V：0.001
‑
0.15%，B：0.0001
‑
0.0015%，Ni：0.001
‑
0.5%和Al：0.001
‑
0.05%，其余为铁和不可避免的杂质；所述Mn和C的质量比为（1
‑
2）：1；所述Cr和C的质量比为（1
‑
2）：1。2.根据权利要求1所述的耐冲击长寿命低碳铸钢丸，其特征在于，以其总量计，包括如下质量含量的组分：C：0.105
‑
0.110%，Si：0.10
‑
0.70%，Mn：0.12
‑
0.19%，S：0.006
‑
0.012%，P：0.013
‑
0.017%，Cr：0.13
‑
0.18%，Mo：0.01
‑
0.36%，V：0.001
‑
0.1%，B：0.0001
‑
0.001%，Ni：0.001
‑
0.2%和Al：0.001
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0.03%，其余为铁和不可避免的杂质；所述Mn和C的质量比为（1.1
‑
1.9）：1；所述Cr和C的质量比为（1.1
‑
1.7）：1。3.根据权利要求1所述的耐冲击长寿命低碳铸钢丸，其特征在于，所述铸钢丸具有以下一项或多项特征：所述铸钢丸的密度≥7.6g/cm3；所述铸钢丸的硬度为40
‑
50HRC；所述铸钢丸具有贝氏体和板条马氏体复相组织，在单个所述铸钢丸颗粒中，所述贝氏体和板条马氏体复相组织的面积占比≥95%。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述耐冲击长寿命低碳铸钢丸的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将原料称量、配料后进行熔炼，得到钢液；（2）将所述钢液进行精炼，得到精炼钢液；（3）向所述精炼钢液中加入混合变质剂进行变质处理；（4）将步骤（3）变质处理后的钢液进行离心造粒，得到半成品铸钢丸；（5）将所述半成品铸钢丸进行干燥，深冷处理，回火，筛分，得到所述低碳铸钢丸。5.根据权利要求4所述耐冲击长寿命低碳铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰伟，韩庆吉，赵松乔，韩超，蒋振峰，傅琳，董亮，李海亮，刘祥平，高云，张浩德，
申请(专利权)人：淄博大亚金属科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：