一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至460～500℃，保溫100～140min；升溫至700～800℃，保溫110～140min；升溫至800～920℃，保溫130～160min；升溫至930～1000℃，保溫時間140～160；將經(jīng)過上述階段升溫后得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，控制鹽浴溫度保持在230～270℃之間，保溫30～60min后取出自然緩冷。通過上述熱處理工藝得到的耐磨材料的機械性能好，沖擊韌度強，耐磨性能好，成本較低。
【專利說明】一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨材料熱處理工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]磨損是各種機械中廣泛存在的問題，由于產(chǎn)生的原因不同，發(fā)生磨損的機理也不一樣。在工程、礦山等機械中，常見的磨損是磨料磨損。根據(jù)我國農(nóng)機、礦山、建材、煤炭、電力等幾個部門統(tǒng)計，每年因磨料磨損消耗備件用鋼材超過百萬噸。影響材料磨損的因素一般分為有外部因素及內(nèi)部因素:外部因素有載荷、滑動速度、磨料的硬度及幾何形狀等；內(nèi)部因素有材料的化學(xué)成分、碳化物類型、顯微組織等。就耐磨材料磨損的內(nèi)部原因，除了改善耐磨材料的化學(xué)成分以外，如何選用合適的熱處理方法來改善耐磨材料顯微組織，對于制備出一種綜合性能良好的耐磨材料也顯得尤為重要。
[0003]現(xiàn)有的熱處理方法在耐磨材料的抗疲勞壽命，耐磨性，耐腐蝕性，硬度，沖擊韌性方面很難滿足眾多行業(yè)的應(yīng)用要求。因此，選用合適的熱處理工藝，對于提高耐磨材料的機械抗磨損性能、節(jié)約鋼材日益顯得重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝。通過該熱處理工藝的耐磨材料具有機械性能好，沖擊韌度強，耐磨性能好且成本較低的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明提出了一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，包括如下步驟:
[0006]S1、將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至460?500°C，保溫時間100?140min ；升溫至700?800°C，保溫時間110?140min ;升溫至800?920°C，保溫時間130?160min ；升溫至930?1000°C，保溫時間140?160min ；
[0007]S2、將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀52?58%和硝酸鈉42?48%;控制鹽浴溫度保持在230?270°C之間，保溫30?60min后取出自然緩冷。
[0008]本發(fā)明的熱處理工藝中，通過設(shè)定四段溫區(qū)緩慢升溫過程，保證合金內(nèi)部組織變化合理，成分更加均勻化；將升溫后的半成品淬入熱鹽浴中，耐磨材料內(nèi)部生成的有害內(nèi)應(yīng)力及變形相比用冷油等介質(zhì)淬火的要小得多，同時保證耐磨材料按預(yù)定的溫度進(jìn)行鹽浴等溫淬火，不需回火便能得到綜合性能好的貝氏體和殘留奧氏體混合組織。
[0009]優(yōu)選地，在SI中，將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至470?490°C，保溫時間110?130min ;升溫至720?780°C，保溫時間115?130min ;升溫至840?900°C，保溫時間140?155min ;升溫至940?980°C，保溫時間145?155min。
[0010]更優(yōu)選地，將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至475?485°C，保溫時間115?125min ;升溫至735?760 °C，保溫時間117?127min ;升溫至865?895 °C，保溫時間142?153min ;升溫至946?965°C，保溫時間148?152min。
[0011]優(yōu)選地，在S2中，將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀53?56%和硝酸鈉44?47% ;控制鹽浴溫度保持在235?266°C之間，保溫35?55min后取出自然緩冷。
[0012]更優(yōu)選地，將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀55%和硝酸鈉45% ;控制鹽浴溫度保持在240?260°C之間，保溫36?50min后取出自然緩冷。
[0013]優(yōu)選地，所述耐磨材料的組分按質(zhì)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% ；
余量為Fe。
[0014]在所述耐磨材料的組分配比中，通過在耐磨材料的組分中加入Re元素進(jìn)行可對耐磨材料的合金進(jìn)行變質(zhì)處理，起到細(xì)化晶粒的作用，使合金相結(jié)構(gòu)致密，增加耐磨性。加入0.08?0.6%的Mn元素，其含量優(yōu)于國家鑄造標(biāo)準(zhǔn)中Mn的含量，由于Mn含量大幅降低，節(jié)約了 Mn資源。
[0015]優(yōu)選地，所述耐磨材料的組分按質(zhì)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% ；
余量為Fe。
[0016]更優(yōu)選地，所述耐磨材料的組分按質(zhì)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% ；
余量為Fe。
[0017]優(yōu)選地，采用金屬型覆砂工藝成型所述耐磨材料。
[0018]優(yōu)選地，采用金屬型覆砂工藝成型所述耐磨材料得到耐磨球時，所述耐磨球的直徑控制在Φ50ι?πι?Φ 130mm的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.5mm?3.5mm的范圍內(nèi)；優(yōu)選地，耐磨球的直徑控制在Φ60ι?πι?Φ 120mm的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.8mm?3.2mm的范圍內(nèi)。
[0019]優(yōu)選地，采用金屬型覆砂工藝成型所述耐磨材料得到耐磨段時，所述耐磨段的尺寸控制在Φ 10mmX 1 2mm?Φ60mmX 70mm的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.5mm?3.5mm的范圍內(nèi)；優(yōu)選地，耐磨段的直徑控制在Φ15_Χ17_?Φ50_Χ60_的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.8mm?3.2mm的范圍內(nèi)。
[0020]本發(fā)明提出一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，通過將耐磨材料階段性升溫后，在合適的鹽浴溫度下進(jìn)行淬火，有效地改善了耐磨材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，所得的耐磨材料機械性能好，沖擊韌度強，單位磨耗較小。與此同時還調(diào)整了耐磨材料的C、S1、Mn、Cr、Re、P、S、Fe的元素含量，并經(jīng)過金屬型覆砂成型工藝得到一種新型低微錳耐磨材料。所述耐磨材料有效地降低生產(chǎn)成本和能耗，節(jié)約有限資源，具有極高的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。

【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明提出的一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，包括如下步驟:
[0022]S1、將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至460?500 °C，優(yōu)選為470?490°C，例如 475°C，480°C，485°C，保溫時間 100 ?140min，優(yōu)選為 110 ?130min，例如115min, 120min, 125min, 135min ；
[0023]升溫至700 ?800 °C，優(yōu)選為 720 ?780 °C，例如 730 °C，740 °C，750 °C，760 °C，770°C，保溫時間 110 ?140min，優(yōu)選為 115 ?130min，例如 120min, 125min ；
[0024]升溫至800 ?920 °C，優(yōu)選為 840 ?900 °C，例如 850 °C，860 °C，870 °C，880 °C，890°C，保溫時間 130 ?160min，優(yōu)選為 140 ?155min，例如 145min, 150min ；
[0025]升溫至930 ?1000°C，優(yōu)選為 940 ?980°C，例如 950°C，960°C，970°C，保溫時間140 ?160min，優(yōu)選為 145 ?155min，如 150min, 155min ；
[0026]S2、將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀52?58%和硝酸鈉42?48%，優(yōu)選為硝酸鉀53?56%和硝酸鈉44?47%，例如硝酸鉀55%和硝酸鈉45% ;控制鹽浴溫度保持在230?270°C，優(yōu)選為235?266°C，例如2400C，2450C，2500C，255°C，260°C，265°C;保溫 30 ?60min，優(yōu)選 36 ?50min，例如 38min, 40min, 42min, 44min, 46min, 48min 后取出自然緩冷。
[0027]所述耐磨材料的組分按質(zhì)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% ;余量為
Fe0
[0028]所述耐磨材料采用金屬型覆砂工藝成型。
[0029]在一種實施例中，采用金屬型覆砂工藝成型得到耐磨球，耐磨球的直徑控制在Φ50mm?Φ 130mm的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.5mm?3.5mm的范圍內(nèi)；所述耐磨球直徑優(yōu)選為 Φ60πιιη?Φ 120mm 的范圍內(nèi)，例如 Φ65πιιη、Φ70πιιη、Φ75πιιη、Φ80πιιη、Φ85πιιη、Φ90πιιη、Φ95πιιη、Φ 100mm、Φ 105mm、Φ 110mm、Φ 115mm ;覆砂層的厚度優(yōu)選為 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]在另一種實施例中，采用金屬型覆砂工藝成型得到耐磨段，耐磨段的尺寸控制在Φ 1mmX 12mm?Φ60πιιηΧ70πιιη的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.5mm?3.5mm的范圍內(nèi)；耐磨段的尺寸優(yōu)選為 Φ15πιιηΧ17πιιη ?Φ50πιιηΧ60mm，例如 Φ16πιιηΧ18πιιη，Φ20πιιηΧ22πιιη，Φ25_Χ27_，Φ30_Χ32_，Φ35_Χ38_，Φ45_Χ48_ ;覆砂層的厚度優(yōu)選為
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]在金屬型覆砂工藝中，如果覆砂層太厚，不僅生產(chǎn)成本高，而且鑄件激冷速度過慢，鑄件內(nèi)部不致密，如果覆砂層太薄，鑄件激冷速度過快，鑄件不僅應(yīng)力大而且影響鐵水充型。因此，需要控制覆砂層的厚度在一定的范圍內(nèi)。
[0032]實施例1
[0033]一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，包括如下步驟:
[0034]S1、將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至480 °C，保溫時間120min ;升溫至750°C，保溫時間120min ;升溫至880°C，保溫時間150min ;升溫至950°C，保溫時間150min ；
[0035]S2、將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀55%和硝酸鈉45% ;控制鹽浴溫度保持在250°C，保溫40min后取出自然緩冷。
[0036]所述耐磨材料組分按質(zhì)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% ;余量為 Fe。
[0037]實施例2
[0038]一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，包括如下步驟:
[0039]S1、將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至460°C，保溫時間140min ;升溫至800 0C，保溫時間I 1min ;升溫至850 V，保溫時間160min ;升溫至1000 °C，保溫時間140min ；
[0040]S2、將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀58%和硝酸鈉42% ;控制鹽浴溫度保持在270°C，保溫30min后取出自然緩冷。
[0041]所述耐磨材料組分按質(zhì)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% ;余量為 Fe。
[0042]實施例3
[0043]一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，包括如下步驟:
[0044]S1、將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至500 °C，保溫時間10min ;升溫至700°C，保溫時間140min ;升溫至920°C，保溫時間130min ;升溫至930°C，保溫時間160min ；
[0045]S2、將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀52%和硝酸鈉48% ;控制鹽浴溫度保持在230°C，保溫60min后取出自然緩冷。
[0046]所述耐磨材料組分按質(zhì)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% ;余量為 Fe。
[0047]實施例4
[0048]一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，包括如下步驟:
[0049]S1、將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至475 °C，保溫時間135min ;升溫至760°C，保溫時間120min ;升溫至890°C，保溫時間145min ;升溫至950°C，保溫時間145min ；
[0050]S2、將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀53%和硝酸鈉47% ;控制鹽浴溫度保持在265°C，保溫38min后取出自然緩冷。
[0051]所述耐磨材料組分按質(zhì)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% ;余量為 Fe。
[0052]實施例5
[0053]一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，包括如下步驟:
[0054]S1、將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至485 °C，保溫時間115min ;升溫至740°C，保溫時間125min ;升溫至860°C，保溫時間150min ;升溫至980°C，保溫時間155min ；
[0055]S2、將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀56%和硝酸鈉44% ;控制鹽浴溫度保持在245°C，保溫50min后取出自然緩冷。
[0056]所述耐磨材料組分按質(zhì)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% ;余量為 Fe。
[0057]基于上述實施例1?5中公開的一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，按上述實施例生產(chǎn)的耐磨材料:機械性能由原來的HRC58上升到HRC62以上；沖擊韌度由原來3J.cnT 2上升到8J.cm?2;通過澆口中心和球心的直徑上HRC差由原來的HRC4下降到HRC1.5，單位磨耗大幅下降約40%，破碎率有原來的0.8%下降到0.3%，達(dá)到了產(chǎn)品耐磨耐沖擊預(yù)期，從而降低了用戶單位的試用成本，達(dá)到了節(jié)約資源型的預(yù)期研制目的。
[0058]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，包括如下步驟: 51、將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至460?500°C，保溫時間100?140min;升溫至700?800°C，保溫時間110?140min ;升溫至800?920°C，保溫時間130?160min ;升溫至930?1000°C，保溫時間140?160min ； 52、將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀52?58%和硝酸鈉42?48% ;控制鹽浴溫度保持在230?270°C之間，保溫30?60min后取出自然緩冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，在SI中，將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至470?490°C，保溫時間110?130min ;升溫至720?780°C，保溫時間115?130min ;升溫至840?900°C，保溫時間140?155min ;升溫至940?980°C，保溫時間 145 ?155min ； 優(yōu)選地，將半成品耐磨材料放入加熱爐，升溫至475?485°C，保溫時間115?125min ；升溫至735?760°C，保溫時間117?127min ;升溫至865?895°C，保溫時間142?153min ；升溫至946?965°C，保溫時間148?152min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，在S2中，將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀53?56%和硝酸鈉44?47%;控制鹽浴溫度保持在235?266°C之間，保溫35?55min后取出自然緩冷； 優(yōu)選地，將SI得到的耐磨材料置于鹽浴爐中，鹽浴爐中的鹽浴按質(zhì)量百分比包括硝酸鉀55%和硝酸鈉45% ;控制鹽浴溫度保持在240?260°C之間，保溫36?50min后取出自然緩冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，所述耐磨材料的組分按質(zhì)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% ;余量為 Fe。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，所述耐磨材料的組分按質(zhì)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% ;余量為 Fe。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，所述耐磨材料的組分按質(zhì)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% ;余量為 Fe。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，采用金屬型覆砂工藝成型所述的耐磨材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，采用金屬型覆砂工藝成型所述耐磨材料得到耐磨球時，所述耐磨球的直徑控制在Φ50_?Φ130_的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.5mm?3.5mm的范圍內(nèi)；優(yōu)選地，耐磨球的直徑控制在Φ60ι?πι?Φ 120mm的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.8mm?3.2mm的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐磨材料等溫鹽浴淬火熱處理工藝，其特征在于，采用金屬型覆砂工藝成型所述耐磨材料得到耐磨段時，所述耐磨段的尺寸控制在Φ 1mmX 12mm?Φ60_Χ70_的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.5mm?3.5mm的范圍內(nèi)；優(yōu)選地，耐磨段的直徑控制在Φ15πιιηΧ 17mm?Φ50πιιηΧ60πιιη的范圍內(nèi)，覆砂層厚度控制在1.8mm?3.2mm的范圍內(nèi)。
【文檔編號】C22C37/10GK104451045SQ201410639852
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】趙金斌 申請人:寧國東方碾磨材料股份有限公司