1.本发明涉及高铬铸铁技术领域，尤其涉及一种高铬磨段分级淬火热处理工艺。
背景技术：
2.高铬白口铸铁是继普通白口铸铁、镍硬铸铁发展起来的第三代白口铸铁。高铬白口铸铁含铬量大于10％，铬、碳含量比值介于4-8之间。高铬白口铸铁磨段作为新一代耐磨材料，具有生产效率高、硬度分布均匀、耐磨性好等特点，在我国水泥厂、建材等领域广为使用，由于其体积较小，不易破碎，所以对硬度要求较高。在市场竞争激烈的今天，对高铬磨段的技术升级及稳定质量成为一个不容忽视的难题。
3.目前，高铬、超高铬铸造磨段需要通过热处理改善其性能，提高其耐磨性。常规的热处理步骤为：先充分奥氏体化，然后进行淬火，再进行回火。在淬火介质中冷至某一温度会开始马氏体转变，以ms表示，当冷却至ms以下某一温度时，马氏体转变则不再进行，用mf表示，一般来说，冷却到mf点以下时仍不能得到100％马氏体，而保留一部分未转变的奥氏体称为残留奥氏体；然后回火消除淬火应力，降低残留奥氏体含量。
4.一般来说，回火设备为台式炉回火。台式炉回火为传统的热处理工艺，将淬火后的高铬磨段成批量的在台式炉统一回火，一次处理量比较大，因磨段淬火时是一小筐一小筐断续处理的，所以先淬火的磨段需等待后淬火的磨段一起回火，整个等待周期较长。所以，这些磨段在回火时残留的温度是不同的，有的已彻底冷却，有的还具有较高温度。在同样条件下回火，造成产品性能不一致。先淬火的硬度高，易破碎；后淬火的硬度又不足。
5.为了解决这一难题，出现了与连续推杆式加热炉步调一致的连续推杆式回火炉。产品经连续推杆式加热炉加热后，一筐一筐的进行淬火，随后又一筐一筐的进行回火，由于单次处理量较少，所以产品性能稳定、生产产量高、运行成本低，在耐磨材料企业深受好评。但是，在实际应用中发现，连续式回火炉生产的高铬磨段，硬度较低，且易失圆。
技术实现要素：
6.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高铬磨段分级淬火热处理工艺，本发明对淬火工艺进行改进，选用分级淬火方式，并对淬火工艺参数进行选择，使得马氏体转变充分，提高高铬磨段的硬度，并结合适宜的回火工艺，使得高铬磨段中含有适量的残留奥氏体，使得基体保持良好的韧性，最终使得高铬磨段拥有合适的硬韧性，降低高铬磨段破碎、剥落、失圆风险。
7.本发明提出了一种高铬磨段分级淬火热处理工艺，包括如下步骤：
8.s1、对高铬磨段加热进行奥氏体化处理；
9.s2、取出奥氏体化的高铬磨段，放入淬火油中淬火；
10.s3、从淬火油中取出高铬磨段，空冷降温；
11.s4、对空冷降温后的高铬磨段进行回火处理，然后空冷至室温。
12.上述高铬磨段是指高铬白口铸铁磨段。
13.由于高铬铸铁是脆性材料，故发明人选择淬火油进行淬火，避免淬火介质使高铬铸铁破裂的问题；但发明人发现，在淬火时高铬磨段的温度冷却至120℃以下时，会存在淋油困难，造成磨段“吃油”量增加，成本上升的问题，而温度太高的话，着火风险也会加大。所以在油淬时，发明人将高铬磨段离开淬火油的温度设置为140-180℃；
14.发明人发现，若淬火后直接进行连续推杆式回火炉进行回火，此时高铬磨段的温度为120℃以上，但是这一温度远高于马氏体转变终止温度mf，使得马氏体转变不充分；
15.由于马氏体转变不充分，高铬磨段的淬火态硬度较低，为了保证高铬磨段最终的回炉态硬度达到标准，就不能以较高的温度进行回火以降低残留奥氏体，导致磨段最终的残留奥氏体含量过高，而残留奥氏体是不稳定组织，在强冲击条件下会发生微观马氏体组织转变，从而造成微观组织体积膨胀，导致磨段在使用时出现剥落、变形的情况；
16.因此发明人对淬火工艺进行改进，选用分级淬火方式，并对淬火工艺参数进行选择，使得马氏体转变充分，提高高铬磨段的硬度，并结合适宜的回火工艺，降低淬火应力及高铬磨段中残留奥氏体含量，最终使得高铬磨段拥有合适的硬韧性，降低高铬磨段破碎、剥落、变形风险，从而提高产品的使用寿命，获得更佳的使用效果。
17.优选地，在s2中，淬火后，高铬磨段的表面温度为140-180℃。
18.优选地，在s3中，空冷降温至高铬磨段的表面温度为30-80℃。
19.优选地，在s3中，当高铬磨段直径≤40mm时，空冷降温至高铬磨段的表面温度为30-50℃；当高铬磨段直径＞40mm时，空冷降温至高铬磨段的表面温度为50-80℃。
20.优选地，在s3中，空冷降温的时间为1.5-2.5h。
21.上述s3中的空冷降温，在实际操作中，根据空冷终止温度的不同，可选择自然冷却降温和通风强制冷却降温两种方式。
22.优选地，在s4中，回火温度为250-450℃，回火时间为6-8h。
23.优选地，在s4中，于室温空气中冷却至室温。
24.优选地，在s2中，淬火油温度为80-120℃，淬火时间为4-10min。
25.优选地，在s2中，淬火油的闪点≥210℃，淬火油的最大冷速≥60℃/s，100℃淬火油的运动粘度为60-100mm2/s。
26.优选地，在s1中，奥氏体化的温度为920-1050℃，保温时间为2-4h。
27.优选地，在s1中，在连续推杆式加热炉中进行奥氏体化处理。
28.优选地，在s4中，在连续推杆式回火炉中进行回火。
29.有益效果：
30.发明人通过对高铬铸铁热处理工艺的层层分析，发现连续式回火炉生产的高铬磨段硬度低且易失圆的问题，最终原因是热处理工艺不合理，使得马氏体转变不充分，残留奥氏体含量过高，导致高铬磨段硬度低且易失圆；
31.因此发明人对淬火工艺进行改进，选用分级淬火方式，并对淬火工艺参数进行选择，使得马氏体转变充分，提高高铬磨段的硬度，并结合适宜的回火工艺，使得高铬磨段中含有适量的残留奥氏体，使得高铬磨段拥有合适的硬韧性，降低高铬磨段破碎、剥落、失圆变形风险，从而提高产品的使用寿命，获得更佳的使用效果。
具体实施方式
32.本发明所述的一种高铬磨段分级淬火热处理工艺，包括如下步骤：
33.s1、对高铬磨段加热进行奥氏体化处理；
34.s2、取出奥氏体化的高铬磨段，放入淬火油中淬火；
35.s3、从淬火油中取出高铬磨段，空冷降温；
36.s4、对空冷降温后的高铬磨段进行回火处理，然后空冷至室温。
37.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
38.实施例1
39.一种高铬磨段分级淬火热处理工艺，包括如下步骤：
40.s1、将cr10-20mm
×
25mm的高铬磨段(其原料按重量百分比包括：c 2.9％，cr 10.3％、si 0.75％、mn 0.58％、s 0.027％、p 0.029％，余量为fe)在连续推杆式加热炉中进行奥氏体化处理，加热炉保温区温度950℃，保温区时长为220min；
41.s2、从连续推杆式加热炉中取出奥氏体化的高铬磨段，然后放入90℃的淬火油内，并在淬火油内保持4min，此时高铬磨段的表面温度为140℃，其中，淬火油的闪点为230℃，淬火油的最大冷速为70℃/s，100℃淬火油的运动粘度为70-80mm2/s；
42.s3、从淬火油中取出高铬磨段，然后置于空冷设备上，通风空冷降温2h至高铬磨段的表面温度为30-50℃；
43.s4、将空冷降温后的高铬磨段送入连续推杆式回火炉中，于280℃保温回火时间6h，然后将高铬磨段放置于室温空气中缓慢降温3h至室温，完成热处理工艺。
44.实施例2
45.一种高铬磨段分级淬火热处理工艺，包括如下步骤：
46.s1、将cr12-50mm
×
70mm的高铬磨段(其原料按重量百分比包括：c 2.75％，cr 12.32％、si 0.78％、mn 0.58％、s 0.028％、p 0.031％，余量为fe)在连续推杆式加热炉中进行奥氏体化处理，加热炉保温区温度960℃，保温区时长为200min；
47.s2、从连续推杆式加热炉中取出奥氏体化的高铬磨段，然后放入100℃的淬火油内，并在淬火油内保持7min，此时高铬磨段的表面温度为150℃，其中，淬火油的闪点为230℃，淬火油的最大冷速为70℃/s，100℃淬火油的运动粘度为70-80mm2/s；
48.s3、从淬火油中取出高铬磨段，然后置于空冷设备上，缓慢降温2h至高铬磨段的表面温度为60-80℃；
49.s4、将空冷降温后的高铬磨段送入连续推杆式回火炉中，于350℃保温回火时间6h，然后将高铬磨段放置于室温空气中缓慢降温4h至室温，完成热处理工艺。
50.实施例3
51.一种高铬磨段分级淬火热处理工艺，包括如下步骤：
52.s1、将cr18-40mm
×
45mm的高铬磨段(其原料按重量百分比包括：c 2.73％，cr 18.26％、si 0.83％、mn 0.62％、s 0.027％、p 0.025％，余量为fe)在连续推杆式加热炉中进行奥氏体化处理，加热炉保温区温度1050℃，保温区时长为200min；
53.s2、从连续推杆式加热炉中取出奥氏体化的高铬磨段，然后放入90℃的淬火油内，并在淬火油内保持5min，此时高铬磨段的表面温度为150℃，其中，淬火油的闪点为230℃，淬火油的最大冷速为70℃/s，100℃淬火油的运动粘度为70-80mm2/s；
54.s3、从淬火油中取出高铬磨段，然后置于空冷设备上，通风冷却降温2.5h至高铬磨段的表面温度为30-50℃；
55.s4、将空冷降温后的高铬磨段送入连续推杆式回火炉中，于320℃保温回火时间6h，然后将高铬磨段放置于室温空气中缓慢降温3.5h至室温，完成热处理工艺。
56.实施例4
57.一种高铬磨段分级淬火热处理工艺，包括如下步骤：
58.s1、将cr15-50mm
×
70mm的高铬磨段(其原料按重量百分比包括：c 2.85％，cr 15.42％、si 0.85％、mn 0.68％、s 0.025％、p 0.028％，余量为fe)在连续推杆式加热炉中进行奥氏体化处理，加热炉保温区温度990℃，保温区时长为240min；
59.s2、从连续推杆式加热炉中取出奥氏体化的高铬磨段，然后放入120℃的淬火油内，并在淬火油内保持7min，此时高铬磨段的表面温度为160℃，其中，淬火油的闪点为230℃，淬火油的最大冷速为70℃/s，100℃淬火油的运动粘度为70-80mm2/s；
60.s3、从淬火油中取出高铬磨段，然后置于空冷设备上，缓慢降温2.5h至高铬磨段的表面温度为60-80℃；
61.s4、将空冷降温后的高铬磨段送入连续推杆式回火炉中，于380℃保温回火时间6h，然后将高铬磨段放置于室温空气中缓慢降温3h至室温，完成热处理工艺。
62.对比例1
63.无s3步骤，其他同实施例2。
64.对比例2
65.无s3步骤，其他同实施例4。
66.取实施例1-4和对比例1-2热处理后的高铬磨段，进行性能检测，结果如表1所示。
67.表1检测结果
[0068][0069][0070]
由表1可以看出，使用本发明所述热处理工艺，可以提高高铬磨段的硬度，韧性基本不变；残留奥氏体含量降低。
[0071]
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。