一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至460～500℃，保温100～140min；升温至700～800℃，保温110～140min；升温至800～920℃，保温130～160min；升温至930～1000℃，保温时间140～160；将经过上述阶段升温后得到的耐磨材料置于盐浴炉中，控制盐浴温度保持在230～270℃之间，保温30～60min后取出自然缓冷。通过上述热处理工艺得到的耐磨材料的机械性能好，冲击韧度强，耐磨性能好，成本较低。
【专利说明】一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐磨材料热处理工艺领域，尤其涉及一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺。
【背景技术】
[0002]磨损是各种机械中广泛存在的问题，由于产生的原因不同，发生磨损的机理也不一样。在工程、矿山等机械中，常见的磨损是磨料磨损。根据我国农机、矿山、建材、煤炭、电力等几个部门统计，每年因磨料磨损消耗备件用钢材超过百万吨。影响材料磨损的因素一般分为有外部因素及内部因素:外部因素有载荷、滑动速度、磨料的硬度及几何形状等；内部因素有材料的化学成分、碳化物类型、显微组织等。就耐磨材料磨损的内部原因，除了改善耐磨材料的化学成分以外，如何选用合适的热处理方法来改善耐磨材料显微组织，对于制备出一种综合性能良好的耐磨材料也显得尤为重要。
[0003]现有的热处理方法在耐磨材料的抗疲劳寿命，耐磨性，耐腐蚀性，硬度，冲击韧性方面很难满足众多行业的应用要求。因此，选用合适的热处理工艺，对于提高耐磨材料的机械抗磨损性能、节约钢材日益显得重要。
【发明内容】
[0004]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺。通过该热处理工艺的耐磨材料具有机械性能好，冲击韧度强，耐磨性能好且成本较低的优点。
[0005]本发明提出了一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，包括如下步骤:
[0006]S1、将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至460?500°C，保温时间100?140min ；升温至700?800°C，保温时间110?140min ;升温至800?920°C，保温时间130?160min ；升温至930?1000°C，保温时间140?160min ；
[0007]S2、将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾52?58%和硝酸钠42?48%;控制盐浴温度保持在230?270°C之间，保温30?60min后取出自然缓冷。
[0008]本发明的热处理工艺中，通过设定四段温区缓慢升温过程，保证合金内部组织变化合理，成分更加均匀化；将升温后的半成品淬入热盐浴中，耐磨材料内部生成的有害内应力及变形相比用冷油等介质淬火的要小得多，同时保证耐磨材料按预定的温度进行盐浴等温淬火，不需回火便能得到综合性能好的贝氏体和残留奥氏体混合组织。
[0009]优选地，在SI中，将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至470?490°C，保温时间110?130min ;升温至720?780°C，保温时间115?130min ;升温至840?900°C，保温时间140?155min ;升温至940?980°C，保温时间145?155min。
[0010]更优选地，将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至475?485°C，保温时间115?125min ;升温至735?760 °C，保温时间117?127min ;升温至865?895 °C，保温时间142?153min ;升温至946?965°C，保温时间148?152min。
[0011]优选地，在S2中，将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾53?56%和硝酸钠44?47% ;控制盐浴温度保持在235?266°C之间，保温35?55min后取出自然缓冷。
[0012]更优选地，将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾55%和硝酸钠45% ;控制盐浴温度保持在240?260°C之间，保温36?50min后取出自然缓冷。
[0013]优选地，所述耐磨材料的组分按质量百分比含有:C:2.0?3.1% ;S1:0.3?0.8% ；Μη:0.08 ?0.6% ；Cr:10 ?23% ；Re:0.05 ?0.15% ；P:彡 0.05% ；S:彡 0.05% ；
余量为Fe。
[0014]在所述耐磨材料的组分配比中，通过在耐磨材料的组分中加入Re元素进行可对耐磨材料的合金进行变质处理，起到细化晶粒的作用，使合金相结构致密，增加耐磨性。加入0.08?0.6%的Mn元素，其含量优于国家铸造标准中Mn的含量，由于Mn含量大幅降低，节约了 Mn资源。
[0015]优选地，所述耐磨材料的组分按质量百分比含有:C:2.2?2.9% ;S1:0.4?
0.7% ；Μη:0.12 ?0.4% ；Cr:12 ?20% ；Re:0.06 ?0.13% ；P:彡 0.04% ；S:彡 0.04% ；
余量为Fe。
[0016]更优选地，所述耐磨材料的组分按质量百分比含有:C:2.4?2.7% ;S1:0.45?
0.66% ；Μη:0.2 ?0.3% ；Cr:14 ?18% ；Re:0.08 ?0.11% ；P:彡 0.03% ；S:彡 0.03% ；
余量为Fe。
[0017]优选地，采用金属型覆砂工艺成型所述耐磨材料。
[0018]优选地，采用金属型覆砂工艺成型所述耐磨材料得到耐磨球时，所述耐磨球的直径控制在Φ50ι?πι?Φ 130mm的范围内，覆砂层厚度控制在1.5mm?3.5mm的范围内；优选地，耐磨球的直径控制在Φ60ι?πι?Φ 120mm的范围内，覆砂层厚度控制在1.8mm?3.2mm的范围内。
[0019]优选地，采用金属型覆砂工艺成型所述耐磨材料得到耐磨段时，所述耐磨段的尺寸控制在Φ 10mmX 1 2mm?Φ60mmX 70mm的范围内，覆砂层厚度控制在1.5mm?3.5mm的范围内；优选地，耐磨段的直径控制在Φ15_Χ17_?Φ50_Χ60_的范围内，覆砂层厚度控制在1.8mm?3.2mm的范围内。
[0020]本发明提出一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，通过将耐磨材料阶段性升温后，在合适的盐浴温度下进行淬火，有效地改善了耐磨材料的内部组织结构，所得的耐磨材料机械性能好，冲击韧度强，单位磨耗较小。与此同时还调整了耐磨材料的C、S1、Mn、Cr、Re、P、S、Fe的元素含量，并经过金属型覆砂成型工艺得到一种新型低微锰耐磨材料。所述耐磨材料有效地降低生产成本和能耗，节约有限资源，具有极高的经济价值和社会效益。
【具体实施方式】
[0021]本发明提出的一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，包括如下步骤:
[0022]S1、将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至460?500 °C，优选为470?490°C，例如 475°C，480°C，485°C，保温时间 100 ?140min，优选为 110 ?130min，例如115min, 120min, 125min, 135min ；
[0023]升温至700 ?800 °C，优选为 720 ?780 °C，例如 730 °C，740 °C，750 °C，760 °C，770°C，保温时间 110 ?140min，优选为 115 ?130min，例如 120min, 125min ；
[0024]升温至800 ?920 °C，优选为 840 ?900 °C，例如 850 °C，860 °C，870 °C，880 °C，890°C，保温时间 130 ?160min，优选为 140 ?155min，例如 145min, 150min ；
[0025]升温至930 ?1000°C，优选为 940 ?980°C，例如 950°C，960°C，970°C，保温时间140 ?160min，优选为 145 ?155min，如 150min, 155min ；
[0026]S2、将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾52?58%和硝酸钠42?48%，优选为硝酸钾53?56%和硝酸钠44?47%，例如硝酸钾55%和硝酸钠45% ;控制盐浴温度保持在230?270°C，优选为235?266°C，例如2400C，2450C，2500C，255°C，260°C，265°C;保温 30 ?60min，优选 36 ?50min，例如 38min, 40min, 42min, 44min, 46min, 48min 后取出自然缓冷。
[0027]所述耐磨材料的组分按质量百分比含有:C:2.0?3.1% ;S1:0.3?0.8% ;Mn:0.08 ?0.6% ；Cr:10 ?23% ；Re:0.05 ?0.15% ；P:彡 0.05% ；S:彡 0.05% ;余量为
Fe0
[0028]所述耐磨材料采用金属型覆砂工艺成型。
[0029]在一种实施例中，采用金属型覆砂工艺成型得到耐磨球，耐磨球的直径控制在Φ50mm?Φ 130mm的范围内，覆砂层厚度控制在1.5mm?3.5mm的范围内；所述耐磨球直径优选为 Φ60πιιη?Φ 120mm 的范围内，例如 Φ65πιιη、Φ70πιιη、Φ75πιιη、Φ80πιιη、Φ85πιιη、Φ90πιιη、Φ95πιιη、Φ 100mm、Φ 105mm、Φ 110mm、Φ 115mm ;覆砂层的厚度优选为 1.8mm ?3.2mm，例如1.6mm、L 8mm、2.0mm、2.3mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、3.lmm、3.2mm、3.3mm0
[0030]在另一种实施例中，采用金属型覆砂工艺成型得到耐磨段，耐磨段的尺寸控制在Φ 1mmX 12mm?Φ60πιιηΧ70πιιη的范围内，覆砂层厚度控制在1.5mm?3.5mm的范围内；耐磨段的尺寸优选为 Φ15πιιηΧ17πιιη ?Φ50πιιηΧ60mm，例如 Φ16πιιηΧ18πιιη，Φ20πιιηΧ22πιιη，Φ25_Χ27_，Φ30_Χ32_，Φ35_Χ38_，Φ45_Χ48_ ;覆砂层的厚度优选为
1.8mm ?3.2mm， 例如 L 6mm、L 8mm、2.0mm、2.3mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、3.1mm、
3.2mm、3.3mm0
[0031]在金属型覆砂工艺中，如果覆砂层太厚，不仅生产成本高，而且铸件激冷速度过慢，铸件内部不致密，如果覆砂层太薄，铸件激冷速度过快，铸件不仅应力大而且影响铁水充型。因此，需要控制覆砂层的厚度在一定的范围内。
[0032]实施例1
[0033]一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，包括如下步骤:
[0034]S1、将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至480 °C，保温时间120min ;升温至750°C，保温时间120min ;升温至880°C，保温时间150min ;升温至950°C，保温时间150min ；
[0035]S2、将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾55%和硝酸钠45% ;控制盐浴温度保持在250°C，保温40min后取出自然缓冷。
[0036]所述耐磨材料组分按质量百分比含有:C:2.0% ；S1:0.8% ；Μη:0.08% ；Cr:23% ；Re:0.05% ；P:0.05% ；S:0.05% ;余量为 Fe。
[0037]实施例2
[0038]一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，包括如下步骤:
[0039]S1、将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至460°C，保温时间140min ;升温至800 0C，保温时间I 1min ;升温至850 V，保温时间160min ;升温至1000 °C，保温时间140min ；
[0040]S2、将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾58%和硝酸钠42% ;控制盐浴温度保持在270°C，保温30min后取出自然缓冷。
[0041]所述耐磨材料组分按质量百分比含有:C:3.1% ；S1:0.3% ；Mn:0.6% ；Cr:10% ；Re:0.15% ；P:0.04% ；S:0.04% ;余量为 Fe。
[0042]实施例3
[0043]一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，包括如下步骤:
[0044]S1、将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至500 °C，保温时间10min ;升温至700°C，保温时间140min ;升温至920°C，保温时间130min ;升温至930°C，保温时间160min ；
[0045]S2、将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾52%和硝酸钠48% ;控制盐浴温度保持在230°C，保温60min后取出自然缓冷。
[0046]所述耐磨材料组分按质量百分比含有:C:2.2% ；S1:0.7% ；Μη:0.12% ；Cr:20% ；Re:0.06% ；P:0.045% ；S:0.05% ;余量为 Fe。
[0047]实施例4
[0048]一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，包括如下步骤:
[0049]S1、将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至475 °C，保温时间135min ;升温至760°C，保温时间120min ;升温至890°C，保温时间145min ;升温至950°C，保温时间145min ；
[0050]S2、将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾53%和硝酸钠47% ;控制盐浴温度保持在265°C，保温38min后取出自然缓冷。
[0051]所述耐磨材料组分按质量百分比含有:C:2.7% ；S1:0.45% ；Mn:0.3% ；Cr:14% ；Re:0.11% ；P:0.03% ；S:0.03% ;余量为 Fe。
[0052]实施例5
[0053]一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，包括如下步骤:
[0054]S1、将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至485 °C，保温时间115min ;升温至740°C，保温时间125min ;升温至860°C，保温时间150min ;升温至980°C，保温时间155min ；
[0055]S2、将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾56%和硝酸钠44% ;控制盐浴温度保持在245°C，保温50min后取出自然缓冷。
[0056]所述耐磨材料组分按质量百分比含有:C:2.6% ；S1:0.55% ；Μη:0.25% ；Cr:16% ；Re:0.1% ；P:0.02% ；S:0.02% ;余量为 Fe。
[0057]基于上述实施例1?5中公开的一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，按上述实施例生产的耐磨材料:机械性能由原来的HRC58上升到HRC62以上；冲击韧度由原来3J.cnT 2上升到8J.cm?2;通过浇口中心和球心的直径上HRC差由原来的HRC4下降到HRC1.5，单位磨耗大幅下降约40%，破碎率有原来的0.8%下降到0.3%，达到了产品耐磨耐冲击预期，从而降低了用户单位的试用成本，达到了节约资源型的预期研制目的。
[0058]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揭露的技术范围内，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。
【权利要求】
1.一种耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤: 51、将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至460?500°C，保温时间100?140min;升温至700?800°C，保温时间110?140min ;升温至800?920°C，保温时间130?160min ;升温至930?1000°C，保温时间140?160min ； 52、将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾52?58%和硝酸钠42?48% ;控制盐浴温度保持在230?270°C之间，保温30?60min后取出自然缓冷。
2.根据权利要求1所述的耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，在SI中，将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至470?490°C，保温时间110?130min ;升温至720?780°C，保温时间115?130min ;升温至840?900°C，保温时间140?155min ;升温至940?980°C，保温时间 145 ?155min ； 优选地，将半成品耐磨材料放入加热炉，升温至475?485°C，保温时间115?125min ；升温至735?760°C，保温时间117?127min ;升温至865?895°C，保温时间142?153min ；升温至946?965°C，保温时间148?152min。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，在S2中，将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾53?56%和硝酸钠44?47%;控制盐浴温度保持在235?266°C之间，保温35?55min后取出自然缓冷； 优选地，将SI得到的耐磨材料置于盐浴炉中，盐浴炉中的盐浴按质量百分比包括硝酸钾55%和硝酸钠45% ;控制盐浴温度保持在240?260°C之间，保温36?50min后取出自然缓冷。
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，所述耐磨材料的组分按质量百分比含有:C:2.0?3.1% ;S1:0.3?0.8% ；Μη:0.08?0.6% ；Cr:10 ?23% ；Re:0.05 ?0.15% ；P:彡 0.05% ；S:彡 0.05% ;余量为 Fe。
5.根据权利要求4所述的耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，所述耐磨材料的组分按质量百分比含有:C:2.2?2.9%;S1:0.4?0.7%；Mn:0.12?0.4%;Cr:12?20% ；Re:0.06 ?0.13% ；P: ( 0.04% ；S: ( 0.04% ;余量为 Fe。
6.根据权利要求5所述的耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，所述耐磨材料的组分按质量百分比含有:C:2.4?2.7% ；S1:0.45?0.66% ；Μη:0.2?0.3% ;Cr: 14 ?18% ；Re:0.08 ?0.11% ；P:彡 0.03% ；S:彡 0.03% ;余量为 Fe。
7.根据权利要求1-6任一项所述的耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，采用金属型覆砂工艺成型所述的耐磨材料。
8.根据权利要求7所述的耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，采用金属型覆砂工艺成型所述耐磨材料得到耐磨球时，所述耐磨球的直径控制在Φ50_?Φ130_的范围内，覆砂层厚度控制在1.5mm?3.5mm的范围内；优选地，耐磨球的直径控制在Φ60ι?πι?Φ 120mm的范围内，覆砂层厚度控制在1.8mm?3.2mm的范围内。
9.根据权利要求7所述的耐磨材料等温盐浴淬火热处理工艺，其特征在于，采用金属型覆砂工艺成型所述耐磨材料得到耐磨段时，所述耐磨段的尺寸控制在Φ 1mmX 12mm?Φ60_Χ70_的范围内，覆砂层厚度控制在1.5mm?3.5mm的范围内；优选地，耐磨段的直径控制在Φ15πιιηΧ 17mm?Φ50πιιηΧ60πιιη的范围内，覆砂层厚度控制在1.8mm?3.2mm的范围内。
【文档编号】C22C37/10GK104451045SQ201410639852
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】赵金斌 申请人:宁国东方碾磨材料股份有限公司