[发明专利]多元微合金强化钢丸/砂及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种多元微合金强化钢丸/砂及其制备工艺，属于金属磨料及其制备方法领域。

背景技术

我国目前钢丸/砂的材质一直采用国标GB6484/6485-86。高碳铸钢丸／砂的化学成分（%）：C0.85-1.20,Si0.40-1.50,Mn0.60-1.20，P≤0.05，S≤0.05。该成分的钢丸在成型和后期处理时，存在两种缺陷：一是在急聚冷却成型时，由于含碳量高，金相组织存在严重的成分偏析现象，有大量的二次渗碳体分布在晶粒边界，碳原子过饱和的马氏体呈现不规则的片状结构，致使钢丸/砂表面产生大量的微裂纹。二是钢丸进行调质处理后，虽然金相组织得到一定程度的改善，但表现的微裂纹进一步扩展，导致钢丸、砂的强度、韧性和抗磨损性达不到要求，使用寿命一般在1200-1400次循环。

上述问题对目前钢丸/砂的使用带来了很大的不便，继续一种新型钢丸/砂及其制备工艺来解决上述问题。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种多元微合金强化钢丸/砂，使用寿命长、硬度高、耐磨损；并且制备工艺简单易操作，便于规模化生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多元微合金强化钢丸/砂，由以下质量分数的原材料制成：

C为0.60-1.00，

Si为0.40-1.50，

Mn为0.50-1.20，

Cr为0.15-0.90，

W为0.10-0.20，

Ti为0.10-0.20，

Mo为0.07-0.20，

P≤0.05，

S≤0.05，

余量为Fe。

所述的多元微合金钢丸/砂，其特征在于由以下质量分数的原材料制成：

C为0.80，

Si为0.70，

Mn为0.85，

Cr为0.80，

W为0.15，

Ti为0.13，

Mo为0.08，

P≤0.05，

S≤0.05，

余量为Fe。

所述的多元微合金钢丸/砂的生产工艺，多元微合金钢丸／砂淬火温度820℃，以水作为淬火剂，并进行中温回火。

在本发明合理的配方中：

1、降低了钢丸/砂中碳的含量，减少了钢液急聚凝固时化学成分的偏析和片状马氏体的形成。

2、W、Ti两元素与碳的亲和力极强，能以将渗碳体中的Fe原子置换出来形成合金渗碳体，并分布在晶粒边界上，当二次淬火时这种合金渗碳体能抑制奥氏体晶粒的长大，从而起到了细化晶粒的作用。

3、W、Ti两元素是强烈的脱氧剂，含量在0.10%-0.15%时，钢中的残余气体含量即非常微小。

4、增加Cr元素的加入，提高了钢的淬透性。由于W、Ti的加入，不仅使共析温度上升，而且阻碍了碳的扩散。因此该合金钢的淬火加热温度可以高于Acm(+20℃）。

5、钢水的造粒成型，除水力机械冲击外，未凝金属的多次爆破可使钢丸粒度细化。由于加入的合金元素，使钢液的凝固温度范围扩宽，钢液的表面涨力减少，有利于多次爆破的形成。采用该合金，在同样喷水压力条件下，粒度在1mm以下的钢丸产量提高8%-10%。

本发明的有益效果是：由于多元微合金强化钢丸属于共析钢范畴，合金元素的加入，提高了钢的共析温度，同时它又阻止了碳的扩散。因此，淬火温度可提高，以利于珠光体向奥氏体转变和碳的扩散。该钢丸的淬火温度控制在820℃。鉴于钢丸的粒度小，透热性能好，在连续式工作、残余炉温630℃的工作条件下，升温速度5℃/min，保温时间20分钟，可用水作为淬火剂。淬火后的钢丸再经过中温回火，使其金相组织变为回火马氏体、回火屈氏体。该合金网状碳化物≤2级，基本稳定在1级，高于国标GB6484/6485-86，规定网状碳化物≤3级。经检测：

金相组织：（回火后）回火马氏体网状碳化物≤2级

钢丸密度：≥7.3kg/cm³

裂纹：≤1级

硬度：淬火状态60-68HRC，回火状态52-60HRC

疲劳寿命：3100-3850次。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

实施例1