专利名称：高铬合金强化铸钢丸/砂及制造工艺的制作方法
技术领域：
高铬合金强化铸钢丸/砂及帝Jitl艺，本发明涉及一种用于对钢材表面进行清理和强 化处理的合金铸钢丸或铸钢砂及帝ilitX艺，属于金属磨料。
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 份CO. 85-1. 20%， Si 0.40-1.50%， Mn 0. 60-1. 20% ， P动.0涨S幼掘，该成份的铸 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，致使铸钢丸/砂表面产生大量的微观裂纹。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，但表现的微观裂纹却进一步扩展， 致使钢丸/砂的抗拉强度，冲击韧性和抗磨损性达不到理想境界，使用寿命一般在 1200-1400次循环。为了解决上述技术问题，本申请人研制出使用寿命优于国标的合金 强化铸钢丸，并于2000年12月14日申请中国发明专利，专利号为ZL00129412. 1，该 合金强化铸钢丸或铸钢砂，其重量百分组成为0. 6 0 0. 8 5%C， 0. 40 1. 50%Si， 0. 50 1. 20%Mn， 0. 15 0. 40%Cr， 0. 10 0. 20%V， 0. 10 0. 20%Mo， 0 0. 05%S， 0 0. 05%P， 余量为Fe。组成中，碳含量低，并含有微量合金元素C r、 V、 Mo，增强了产品 强度，改善了韧性，提高了耐冲击性和耐磨损性，使产品使用寿命延长3 0 %。特别适 用于高强度钢材的表面抛丸、喷丸清理和表面强化处理等。随较国标产品使用寿命延长 3 0%,但仍然不能满足更高强度的要求，同时当达到疲劳极限后，钢丸产生突发性破 裂，粒度组合不均匀。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供一种使用寿命长、硬 度高、耐磨损的高铬合金强化铸钢丸/砂及葡J5tX艺。
本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是高l^^Sifc,^/砂，^E在于:
C 0. 75~1.00%， Cr 0.60~1. 50%， V 0. 05~0.20%， Ti 0. 05~0.20%， Si0.4(M.50%， Mn0.5(H.20%， P幼.0讽，S幼.(e6， ^ft^Fe。 W^^j: C 0.娜，Cr -1.20%， V 0.12%, Ti 0.肌Si 0.68%， Mn0.82%， P动.02796， S^.027%， ^ft^Fe。
该高铬合金强化铸钢丸/砂的帝!BtX艺是高铬合金强化铸钢丸/砂在冶炼过程中加 入0.2-0.596的稀土FeSi Mg8Re7，进行变质处理，淬火温度835'C，以水作为淬火剂， 并实行中温回火。
本发明中，对其组成进行了调整，加入稀土Fe Si Mg8 Re7，进行变质处理， 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、 V、 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、 V、 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、在钢的冶炼过程中加入0.2-0. 5%的稀土 Fe Si Mg8 Re7，进行变质处理，改善 了碳化物的组织结构和分布状况，热处理后网状碳化物趋近于球团状。
5、 增加Cr元素的加入，提高了钢的淬透性。由于V、 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略高于Acm (+30。C)。
6、 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lmm以下的钢丸产量提高 8-12%。
与现有技术相比，本发明高^^S^,^/砂所具有的有^^是 由于高铬合金钢丸属于过共析钢范畴，而且合金元素的加入， 一方面提高了钢的共 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835'C。鉴于钢丸的粒度小，透热性能好，在 连续式工作、残余炉温63(TC的工作条件下，升温速度5'C/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。采用加入稀土Fe Si Mg8 Re7，进行变质处理工艺后，i^^NTOW^2级， ^1^41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《10%
硬度淬火状态HRC60-64;回火状态HRC40-56; 疲劳寿命1800-2600次
具体实施例方式
1、 ^tfiM百分比为C 0.85%， Cr -1.20%， V 0.12%， Ti 0.15%， Si 0.68%， Mn0.82%， P^.027%， S幼02TO, ^M^Fe。
i^^^Sifc,^/砂離iMl艺，1^a有国标GB6484/6485-86，钢水冶炼一选粒成 型一烘干—分级一吹空心一选圆一淬火一回火一精筛分级一包装。
^E^的帝!BtX艺，在淬火后一破碎一分级一回火一精筛分级一包装。 上述合金元素是以该元素的铁合金形式加入。因此应考虑到该元素在铁合金中的含 量和加入到钢水后的回收率。计算公式吨钢水加入量(kgh该元素在钢中含量XX 1000/ 该元素在铁合金中含量％乂该元素在钢中回收率％。由于各合金元素对碳、氧的亲和力不 同，钢水冶炼的工艺参数不同，其回收率也不尽相同。中频感应炉在出钢温度1580°C 时，Cr元素回收率9(m， V元素回收率85W， Ti元素回收率30%。
2、 合金元素按下列顺序加入
钢水脱氧完毕，温度大于156(TC，加入Fe-Cr，待熔化后加入Fe-V，钢水升温到 158(TC加入Fe-Ti，由于Ti元素极容易被碳化和氧化，所以Ti元素在炉内静置的时间 要尽量縮短。稀土合金应破碎成小块加入到钢水包内。
3、 钢水采用冲入法，在钢水仓内按钢水重量的0. 2-0. 5%的稀土 Fe Si Mg8 Re7， 进行变质处理，目的是改善碳化物的形状和分布。淬火温度835。C，以水作为淬火剂， 并实行中温回火。
生产出的钢丸在欧文寿命试验机上测试，使用寿命最佳值为2600次，当达到疲劳 极限后，钢丸并无产生突发性破裂，而是处于均匀的磨损状态，粒度组合均匀。 使用效果
试验工件16Mn钢板，表层硬度HB200-218 钢丸型号S110-S330 HRC40-45
喷丸参数压縮空气压力7-8kg/ cm2 ，喷射速度50-80m/s 工件表层塑性变形深度
具有一定动能的钢丸喷射到工件后，不仅能将工件表层附着的铁锈粘砂等杂物冲击 下来，而且使工件表面形成很薄的塑性变形层。从微观看塑性变形不规则，但宏观视觉 却十分均匀。由于表层面积的扩大，提高了涂层的附着能力，经测试塑性变形层的深度 0. 3-0. 6咖。
工件表层的强化
高Cr合金强化钢丸，在淬火状态下硬度可达冊C64，回火状态冊C52-62。当这种 钢丸喷射到工件后，可致使表层晶格滑移，细化了晶粒，提高了表层的疲劳极限并伴有 加工硬化性能。工件表层硬度提高到冊210-232，抗拉强度由420Mpa提高到480Mpa。
工件表层粗糙度Ra (算术平均值)
S110钢丸(O0.3)喷射后表层Ra7.5-8
S230钢丸(O0.6)喷射后表层Ra 8-9.5
S330钢丸(①1. 0)喷射后表层Ra 9. 5-1. 权利要求
1、高铬合金强化铸钢丸/砂，其特征在于其重量百分组成为C0. 75-1.00％，Cr0.60-1.50％，V0.05-0.20％，Ti0.05-0.20％，Si0. 40-1.50％，Mn0.50-1.20％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量为铁Fe。
2、 根据权利1所述的高I^^S^^I^iy砂,iJ3gX艺，^E在于 C 0.85%, Cr 1.20%， V 0.12%， Ti 0.1^， Si 0.68%，Mn0.82%， P^.027%， S^.027%, ^ft^Fe。
3、 根据权利1或2所述的高I^^S(fc,^/砂離iMX艺，其1^E在于高铬合金强 化铸钢丸/砂在冶炼过程中加入0.2-0. 5X的稀土Fe Si Mg8 Re7，进行变质处理，淬火 温度835'C，以水作为淬火剂，并实行中温回火。
全文摘要
高铬合金强化铸钢丸/砂及制造工艺，本发明涉及一种用于对钢材表面进行清理和强化处理的合金铸钢丸或铸钢砂及制造工艺，属于金属磨料。其特征在于其重量百分组成为C 0.75-1.00％，Cr 0.60-1.50％，V 0.05-0.20％，Ti 0.050.20％，Si 0.40-1.50％，Mn 0.50-1.20％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量为铁Fe。由于高铬合金钢丸属于过共析钢范畴，而且合金元素的加入，一方面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。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。
文档编号C21D1/18GK101376952SQ20071001711
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月28日 优先权日2007年8月28日
发明者杨继会, 杨继玉 申请人:淄博市周村富合钢丸有限公司