具有优异的强度和耐磨性的丸粒及其制造方法与流程

本公开涉及丸粒(shotball，即，喷丸用丸粒)及其制造方法，并且更具体地涉及在用于表面改性的喷丸机中使用的丸粒以及制造该丸粒的方法。
背景技术：
：用于表面改性的喷丸处理是通过在高压下将贮存在料斗中的丸粒喷射到带材上使得在高压下被喷射的丸粒与带材碰撞从而通过机械力除去带材表面上存在的氧化皮、铁锈、涂层等来对带材的表面进行清洁地精加工的方法。喷丸处理比使用砂子的喷砂处理需要更短的工作时间。为此目的，使用诸如铸铁和不锈钢的材料来制造丸粒。特别地，为了提高耐磨性，丸粒通常由硬质组织形成。然而，丸粒在长时间使用时被损坏。在这种情况下，丸粒不能充分显示出表面改性的效果，并且在产品的表面上生成缺陷，比如划痕或凹痕。技术实现要素：技术问题本公开的实施方案提供了一种具有优异的强度和耐磨性的丸粒以及一种制造该丸粒的方法，该丸粒能够在喷丸处理期间更少破损且更少劣化。技术方案本公开的一个方面提供了一种具有优异强度和耐磨性的丸粒，该丸粒以重量％计包含：0.09％至1.3％的碳(c)、3％至29％的锰(mn)、1.0％至8.0％的铬(cr)、0.05％或更少的磷(p)、0.05％或更少的硫(s)、10％或更少(不包括0)的镍(ni)、7％或更少(不包括0)的钼(mo)、10％或更少(不包括0)的钨(w)、其余部分为铁(fe)和其它不可避免的杂质。该丸粒可以具有在0.1mm至5.0mm的范围内的直径。本公开的另一方面提供了一种用于制造具有优异强度和耐磨性的丸粒的方法，所述方法包括通过雾化方法对熔融金属进行淬火，该熔融金属以重量％计包含：0.09％至1.3％的碳(c)、3％至29％的锰(mn)、1.0％至8.0％的铬(cr)、0.05％或更少的磷(p)、0.05％或更少的硫(s)、10％或更少(不包括0)的镍(ni)、7％或更少(不包括0)的钼(mo)、10％或更少(不包括0)的钨(w)、其余部分为铁(fe)和其它不可避免的杂质。该雾化方法可以包括水雾化和气体雾化中的至少一者。当执行雾化方法时，可以将冷却速率设定成30℃/秒或更高。有益效果根据本公开的一个实施方案的丸粒在冷却期间不会引起相变并且具有奥氏体相直至室温，从而不具有相对容易破损的硬质组织，得到优异的强度和耐磨性。此外，根据本公开的一个实施方案的丸粒在作为具有强度和韧性两者的奥氏体组织被重复使用时可以具有通过加工硬化进一步提高强度和耐磨性的效果。附图说明图1是示出了根据本公开的一个实施方案的丸粒的截面的图片。图2是示出了根据本公开的一个实施方案的丸粒的显微组织的图片。发明实施方式在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施方案。提供以下实施方案以将本公开的技术概念充分地传递给本领域普通技术人员。然而，本公开不限于这些实施方案，并且可以以另一种形式来实施。在附图中，为了阐明本公开，与说明不相干的部分可能未被示出，并且还为了易于理解，或多或少地夸大地示出了组分的宽度、长度、厚度等。在整个本说明书中，相同的数字表示相同的元素。根据本公开的一个实施方案的具有优异的强度和耐磨性的丸粒可以以重量％计包含：0.09％至1.3％的碳(c)、3％至29％的锰(mn)、0.05％或更少的磷(p)、0.05％或更少的硫(s)、1.0％至8.0％的铬(cr)、10％或更少(不包括0)的镍(ni)、7％或更少(不包括0)的钼(mo)、10％或更少(不包括0)的钨(w)、铁(fe)和其它不可避免的杂质。碳含量可以为0.09％至1.3％。碳作为用于确保喷丸的强度以及稳定地形成奥氏体相的必要元素而添加，并且可以添加0.09％或更多。另外，作为丸粒的主要性能因素的耐磨性与碳含量成比例地增加。然而，当过量添加碳时，脆性增加。因此，碳含量的上限可以为1.3％。因此，优选地可以将碳含量限制成大于0.09％且小于或等于1.3％。锰含量可以为3.0％至29％。锰用作奥氏体稳定元素并且增强了丸粒的加工硬化。另外，锰有助于丸粒的强度、冲击韧性和耐磨性，因此添加3.0％或更多的锰。另外，当锰含量超过预定的含量时，非磁性性能被保持，即使在加工之后也是如此。然而，因为在丸粒中过量添加锰会导致丸粒的生产率和质量劣化，因此优选地可以将锰含量限制成3.0％至29％。铬含量可以为1.0％至8.0％。铬是必须添加以产生如mc和m23c6的碳化物的元素，该碳化物增大高温强度，因此，可以添加1.0％或更多的铬。即，当添加预定量的铬时，可以获得较高程度的析出硬化，此外，可以降低奥氏体稳定化元素的含量。因此，可以添加1.0％或更多的铬。另外，铬是强抗氧化元素并具有增强对应于外部氧化气氛的抗氧化性的优点。然而，当过量添加铬时，可能过多地形成碳化物并且可能出现经济问题。因此，铬的上限可以为8.0％。磷含量可以为0.05％或更少。磷通常被认为是有害元素，这是因为在固相中可能发生二次偏析。因此，优选地不使用磷。然而，考虑到炼钢技术中的问题，优选地可以将磷含量限制成0.05％或更少。硫含量可以为0.05％或更少。硫趋于大大降低横向方向上的韧性。因此，为了获得具有优异的冲击韧性的丸粒，优选地不使用硫。然而，考虑到炼钢技术中的问题，优选地可以将硫含量限制成0.05％或更少。镍含量可以为10％或更少(不包括0)。镍通过固溶强化形成奥氏体，并且在提高低温下的韧性方面具有优异的效果。镍的添加促进了奥氏体的形成以增加丸粒的韧性，从而降低了由于使用期间的冲击而导致破损的风险。然而，当镍含量超过10％时，大大提高了韧性，但是堆垛层错能(s.f.e)增加，从而显著降低了耐磨性。另外，由于镍的较高价格，从经济角度考虑，添加大量的镍是不利的。因此，可以将镍含量限制成10％或更少(不包括0)。钼含量可以为7.0％或更少(不包括0)。钼是可以通过基体的固溶强化来提高丸粒的强度的元素。此外，钼与铌(nb)和钒(v)类似，钼用作引起析出硬化的主要元素。然而，过量添加钼会引起韧性劣化且生产成本显著增加。因此，可以将钼含量限制成7％或更少。钨含量可以为10％或更少(不包括0)。钨是可以通过基体的固溶强化来提高强度的元素。此外，钨与铌(nb)、钒(v)和钼(mo)类似，钨用作引起析出硬化的主要元素。然而，过量添加钨会使效果饱和，引起韧性劣化，并且显著增加钢材的制造成本。因此，可以将钨含量限制成10％或更少。在下文中，将根据本公开的实施方案描述一种制造具有优异的强度和耐磨性的丸粒的方法。首先，可以通过气体雾化方法或水雾化方法对熔融金属进行淬火以产生细小的晶粒，该熔融金属以重量％计包含：0.09％至1.3％的碳(c)、3％至29％的锰(mn)、0.05％或更少的磷(p)、0.05％或更少的硫(s)、1.0％至8.0％的铬(cr)、10％或更少(不包括0)的镍(ni)、7％或更少(不包括0)的钼(mo)、10％或更少(不包括0)的钨(w)、其余部分为铁(fe)和其它不可避免的杂质。本文中，通过雾化方法获得的丸粒的直径可以在0.1mm至5.0mm的范围内。可以将通过气体雾化方法或水雾化方法进行的冷却速率设定成30℃/秒或更高。通过该方法制造的丸粒的截面在图1中示出，并且图2示出了丸粒的截面组织。如图2中所示，丸粒的截面组织不具有相对容易破损的硬质组织，因为在冷却期间不引起相变并且具有奥氏体凝固组织直至室温。在下文中，将参照实施方案更详细地描述本公开。表1示出了使用满足组分体系和组成范围并通过雾化方法以30℃/秒或更高的冷却速率制造的丸粒来进行喷丸试验之后的耐磨性。[表1]样品cmncrpsnimowfe耐磨性(％)本发明钢11.15182.80.020.014.56.89余量11本发明钢2117.52.40.020.015.26.28.5余量12本发明钢30.518.92.70.020.017.35.99.7余量41本发明钢40.115.42.80.020.016.86.39.2余量45本发明钢51222.10.020.017.268.4余量12本发明钢61.05292.40.020.017.66.58.8余量10比较钢10.05172.70.020.015.26.18.9余量75比较钢21.021.52.30.020.017.56.28.2余量68比较钢31.118.210.20.020.016.86.28.1余量×比较钢41.1517.89.50.020.016.25.98.2余量×比较钢51.1217.90.20.020.016.56.48.1余量52比较钢6118.52.60.020.01126.17.5余量56比较钢71.0518.22.50.020.016.2107.9余量×比较钢81.0218.92.80.020.017.56.215余量×耐磨性：{(试验前的晶粒尺寸-试验后的晶粒尺寸)/试验前的晶粒尺寸}×100，并且×表示由于破损而无法进行晶粒评价。如表1中所示，可以看出，满足根据本公开的钢组分组成的本发明钢1至9在耐磨性方面是优异的。相比之下，可以看出，不满足本公开的组成的比较钢1至8在磨损试验中示出了破损和磨损方面的显著增加。尽管已经示出并描述了本公开的一些实施方案，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可以在这些实施方案中进行改变，本公开的范围是在权利要求及其等同替代中限定的。当前第1页12