專利名稱：耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，特別是針對(duì)可用于野外開采設(shè)
備上、能夠適于高強(qiáng)度、低溫等惡劣環(huán)境要求，具有超高硬韌性的耐磨耐磨合金鑄鋼的熱處 理設(shè)備。
背景技術(shù)：
磨損是許多工業(yè)部門普遍存在并成為引起設(shè)備失效或材料破壞的一個(gè)重要原因， 同時(shí)其也消耗了大量的能源和材料。由合金鑄鋼制造的各種工程挖掘機(jī)和裝載機(jī)斗齒、各 種耐磨輸送管道、各種破碎機(jī)錘頭和顎板、各種履帶板，由于處于高強(qiáng)度、惡劣氣候等工作 條件，其磨損情況更加嚴(yán)重。 目前的技術(shù)現(xiàn)狀是一般材料的硬度和韌性是互相矛盾的性能指標(biāo)，通常是硬度 高則韌性差，韌性高則硬度低。 一類是強(qiáng)調(diào)材料的高韌性，一類是強(qiáng)調(diào)材料的抗磨性。而無 法達(dá)到一個(gè)有效的統(tǒng)一，尤其是在用于室外礦山開采、挖掘等工程機(jī)械上的應(yīng)用。高錳鋼 的耐磨性是有條件的，而且其屈服強(qiáng)度低、易于變形；低、中合金耐磨鋼具有較好的強(qiáng)韌性， 低、中沖擊載荷下的耐磨性優(yōu)于高錳鋼，但存在淬透性和淬硬性低的問題，耐磨性較差；高 鉻鑄鐵組織中含有超過20%的高硬度共晶碳化物，具有優(yōu)異的耐磨性，可是存在合金元素 含量高、生產(chǎn)成本高以及高溫?zé)崽幚硪鬃冃伍_裂的不足；普通白口鑄鐵和低合金白口鑄鐵 碳化物硬度低，碳化物呈連續(xù)狀分布，脆性大，使用中易剝落甚至開裂。 針對(duì)現(xiàn)狀，解決提高淬透性和合金元素含量增加的矛盾，得到一種生產(chǎn)工藝簡單、 成本低、強(qiáng)韌性高、淬透性與淬硬性好且無污染，同時(shí)保證在低溫環(huán)境中的良好工作，并在 多工礦條件下中也能良好使用的耐磨合金鑄鋼已成為一項(xiàng)技術(shù)問題。同時(shí)人們也認(rèn)識(shí)到提
供一種新的與耐磨合金鑄鋼的合金成分相適應(yīng)的熱處理工藝不僅是制造耐磨合金鑄鋼的 技術(shù)環(huán)節(jié)，同時(shí)，合理的熱處理工藝也將對(duì)耐磨合金鑄鋼的硬度和韌性等機(jī)械性能和減少
或消除應(yīng)力具有積極的作用；改善合金元素在組織中的分布形式和存在形式，使合金成分 得到更有效的利用。而作為現(xiàn)代化企業(yè)的自動(dòng)化要求，也應(yīng)配以相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備，以實(shí) 現(xiàn)上述熱處理工藝。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種與新型耐磨合金鑄鋼相適用的熱 處理設(shè)備其中所述新型耐磨合金鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為C:O. 27_0. 32 ;
Mn :0. 70-0. 90 ;Si :0. 90-1. 30 ;Cr :1. 40-1. 80 ;Mo :0. 10-0. 20 ;Ni :0. 10-0. 20 ;Ti : 0. 02-0. 03。所述熱處理設(shè)備包括熱處理系統(tǒng)和將所述耐磨合金鑄鋼在所述熱處理系統(tǒng) 間運(yùn)輸連接的運(yùn)輸系統(tǒng)，所述熱處理系統(tǒng)包括溫度可被設(shè)為850°C -9001:，停留時(shí)間可 被設(shè)為3-5小時(shí)的退火爐；溫度可被設(shè)為900°C 士1(TC，停留時(shí)間可被設(shè)為150分鐘的淬 火爐；冷卻后產(chǎn)品溫度設(shè)為30(TC，置有冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液的淬火槽；溫度可被設(shè)為 200-23(TC，停留時(shí)間可被設(shè)為3-4小時(shí)的回火爐。[0006] 作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述退火爐、淬火爐或回火爐可以具有多個(gè)加熱區(qū)。所述每個(gè)
加熱區(qū)可以根據(jù)需要具有用于對(duì)所述加熱區(qū)實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報(bào)告的溫度監(jiān)控
裝置和檢測所述耐磨合金鑄鋼停留在上述爐中時(shí)間的計(jì)時(shí)裝置。同時(shí)，所述冷卻用水溶性
淬火液的成分為含有PVA10% ，三己醇胺1 % ，苯甲酸納0. 2% ，太古油0. 2% 。 另外，作為更進(jìn)一步自動(dòng)化性能的改進(jìn)，還具有為淬火槽提供淬火液的淬火介質(zhì)
系統(tǒng)，其可以采用具有自動(dòng)化能力較高大循環(huán)形式，并配有特殊攪拌功能，保證淬火液的連
續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)。 本實(shí)用新型所述耐磨合金鑄鋼經(jīng)過上述熱處理后，其抗拉強(qiáng)度1500-1800MPa，屈 服強(qiáng)度1200-1400MPa，延伸率S s7-15X，V型缺口沖擊韌性Akv25-40J，硬度48-55HRC。 并適合用于在低溫環(huán)境中，如-20°C -(TC，與凍巖J東土層接觸的耐磨工程機(jī)械設(shè)備，適應(yīng) 在寒帶環(huán)境中長期工作的要求。

圖1是本熱處理設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供一種與新型耐磨合金鑄鋼相適用的熱處理工藝，其中所述鑄 鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為C :0. 27-0. 32 ;Mn :0. 70-0. 90 ;Si :0. 90-1. 30 ;Cr : 1. 40-1. 80 ;Mo :0. 10-0. 20 ;Ni :0. 10-0. 20 ;Ti :0. 02-0. 03。其中各合金所具有的主要功能
為 碳(C):碳含量越高，鋼的強(qiáng)度和硬度值增加，塑性和韌性值降低； 硅(Si):強(qiáng)化鐵素體，提高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，提高耐熱性和耐蝕性，降低韌性
和塑性； 錳(Mn):提高強(qiáng)度，硬度和耐磨性； 鉻(Cr):降低鋼的導(dǎo)熱性，能提高耐磨性； 鉬(Mo):強(qiáng)化鐵素體，提高高溫性能，改善脆性； 鎳(Ni):擴(kuò)大奧氏體區(qū)，是奧氏體化的有效元素，提高強(qiáng)度而不顯著降低塑性，有 良好的耐腐蝕能力； 鈦鐵(Ti):能強(qiáng)化鐵素體，脫氧和細(xì)化晶粒； 針對(duì)上述耐磨合金鑄鋼進(jìn)行熱處理的設(shè)備為 1、退火爐1 :溫度可被設(shè)為850°C _900"，停留時(shí)間可被設(shè)為3-5小時(shí)的退火爐1 ; 將所述耐磨合金鑄鋼8置于溫度為850°C -90(TC退火爐1中，保溫3-5小時(shí)出爐，然后至于 第一空氣冷卻處I，進(jìn)行第一次空冷； 優(yōu)選的實(shí)施例采用退火爐是推桿式退火爐，例如RJT-150-8推桿式等溫退火爐， 其共分7個(gè)加熱區(qū)，各個(gè)加熱區(qū)溫度設(shè)定為85(TC -900°C。多個(gè)被預(yù)制成與退火爐1的尺寸 相適應(yīng)的耐磨合金鑄鋼8工件依批次通過上述7個(gè)加熱區(qū)，而被加熱升溫，并依次連續(xù)的在 上述7個(gè)加熱區(qū)中保溫，以使得耐磨合金鑄鋼8在退火爐中獲得有效長度的保溫時(shí)間。加 熱區(qū)數(shù)量也可以是其他的數(shù)量，其確定依據(jù)之一是與工件所需加熱的時(shí)間相適應(yīng)，以保證 工件的加熱要求，和大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的要求。[0021] 同時(shí)為達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)和更有效的控制退火工序的目的，在上述的7個(gè)加熱區(qū)中 可以設(shè)有溫度監(jiān)控裝置9，以實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報(bào)告，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)退火爐溫 度的及時(shí)調(diào)整。優(yōu)選的，一、二、三、四、五加熱區(qū)采用TCW-32A三相調(diào)壓，六七區(qū)用數(shù)顯儀表 示溫度，每個(gè)區(qū)都有EL-100-60多點(diǎn)記錄儀顯示記錄溫度。耐磨合金鑄鋼8在保溫3-5小 時(shí)后出爐，然后至于第一空氣冷卻處I，進(jìn)行第一次空冷。 2、淬火爐2和淬火槽7 :溫度可被設(shè)為900°C ± l(TC ，停留時(shí)間可被設(shè)為150分鐘 的淬火爐2 ;冷卻后產(chǎn)品溫度設(shè)為300°C ，置有冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液3的淬火槽7 ;將前 述經(jīng)過第一次空冷的耐磨合金鑄鋼8置于溫度控制在900°C 士1(TC的淬火爐2中保溫150 分鐘后取出置于淬火槽7淬火，冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液3，耐磨合金鑄鋼8冷致30(TC左 右后被運(yùn)出淬火槽7。 優(yōu)選的實(shí)施例采用鑄鏈板式淬火爐，由5個(gè)加熱區(qū)組成，各個(gè)加熱區(qū)溫度控制到 900°C±10°C。工件保溫150分鐘后，自動(dòng)置入淬火槽7，進(jìn)行淬火。各個(gè)加熱區(qū)中可以設(shè) 有溫度監(jiān)控裝置9，以實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報(bào)告，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)淬火爐溫度的及 時(shí)調(diào)整。優(yōu)選的，各個(gè)加熱區(qū)可以設(shè)有數(shù)顯智能溫控儀主控，多點(diǎn)記錄儀集中記錄并監(jiān)控。 另外，加熱區(qū)數(shù)量也可以是其他的數(shù)量，其確定依據(jù)之一是與工件所需加熱的時(shí)間相適應(yīng)， 以保證工件的加熱要求，和大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的要求。 淬火采用的冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液3。優(yōu)選的是配有PVA10X，三己醇胺1%，苯 甲酸納0. 2%，太古油0. 2%的水溶性淬火液。為實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的自動(dòng)化生產(chǎn)，與淬火槽7相 連接的淬火介質(zhì)系統(tǒng)5可以采用具有自動(dòng)化能力較高大循環(huán)形式，并配有特殊攪拌功能， 保證淬火液的連續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)。淬火液3淬火前的溫度可以為正常溫度，例如30度以下。 耐磨合金鑄鋼8在淬火液3內(nèi)滯留時(shí)間8-25min，通過淬火槽7中的溫度監(jiān)控裝置9檢測工 件的冷卻溫度，當(dāng)工件冷致30(TC左右，然后由淬火槽7提升機(jī)傳送帶把工件送出淬火槽7 到區(qū)域II處，然后進(jìn)行回火處理。 3、回火爐4 :溫度可被設(shè)為200-23(TC，停留時(shí)間可被設(shè)為3_4小時(shí)的回火爐4 ;將 前述經(jīng)過淬火的耐磨合金鑄鋼8置于溫度為到200-23(TC的回火爐中4，保溫3_4小時(shí)取 出，然后至于第二空氣冷卻處III，進(jìn)行空冷。 優(yōu)選的采用網(wǎng)帶式回火爐由5個(gè)加熱區(qū)組成的，各個(gè)加熱區(qū)溫度升到 200-23(TC，保溫3-4小時(shí)取出的進(jìn)行空冷。加熱區(qū)的數(shù)量同樣基于上述原因可以選擇其他 的數(shù)量，而每個(gè)加熱區(qū)可以設(shè)有數(shù)顯智能溫控儀主控，多點(diǎn)記錄儀集中記錄并監(jiān)控等溫度 監(jiān)控裝置9，以實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報(bào)告。 4、運(yùn)輸系統(tǒng)其將所述耐磨合金鑄鋼在所述熱處理系統(tǒng)間運(yùn)輸連接，以實(shí)現(xiàn)所述 耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝。 其包括如下部分將出自所述退火爐1的所述耐磨合金鑄鋼8運(yùn)至第一空氣冷卻 處I，再運(yùn)至所述淬火爐2的第一運(yùn)輸裝置A ;將出自所述退淬火爐2的所述耐磨合金鑄鋼 8運(yùn)至所述淬火槽7冷卻，再運(yùn)至區(qū)域I I處的第二運(yùn)輸裝置B ;將所述耐磨合金鑄鋼8運(yùn)
至所述回火爐4，再運(yùn)至第二空氣冷卻處ni的第三運(yùn)輸裝置C。例如采用起吊裝置，輸送
帶等直線運(yùn)輸裝置等。 另外，本熱處理設(shè)備在上述需要時(shí)間控制的區(qū)域還配有檢測所述耐磨合金鑄鋼停 留在上述爐中時(shí)間的計(jì)時(shí)裝置10，并可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報(bào)告，便于整個(gè)生產(chǎn)的高度自動(dòng)化。 作為更進(jìn)一步的改進(jìn)，本熱處理設(shè)備中還具有上位控制單元6，本系統(tǒng)中的退火爐
1、淬火爐2和淬火槽7、淬火介質(zhì)系統(tǒng)5、回火爐4以及運(yùn)輸系統(tǒng)可以分別或同時(shí)的通過有
線或無線11的形式同上位控制單元6相連接，以使得上位控制單元6可以獲得本系統(tǒng)中的
計(jì)時(shí)裝置10和溫度監(jiān)控裝置9發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并及時(shí)調(diào)整爐內(nèi)的溫度和停留時(shí)間，并控
制運(yùn)輸系統(tǒng)與其相配合及時(shí)運(yùn)輸，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的大規(guī)?；南到y(tǒng)自動(dòng)控制。 上述熱處理設(shè)備具有自動(dòng)程度高、便于對(duì)其全程進(jìn)行遠(yuǎn)程和現(xiàn)場的過程控制、保
證熱處理工藝的順利進(jìn)行、使所述耐磨合金鑄鋼達(dá)到所需的機(jī)械性能等特點(diǎn)。 本實(shí)用新型所述鑄鋼經(jīng)過上述設(shè)備處理后，其抗拉強(qiáng)度1500-1800MPa，屈服強(qiáng)
度1200-1400MPa，延伸率S 57-15 %， V型缺口沖擊韌性Akv25-40J，硬度48-55HRC。并
適合用于在低溫環(huán)境中，如-20°C -(TC，與凍巖J東土層接觸的工程機(jī)械設(shè)備，適應(yīng)在寒帶
環(huán)境中長期工作的要求。 本實(shí)用新型中所揭示的多種功能結(jié)構(gòu)及其實(shí)施例，均通過權(quán)利要求得到體現(xiàn)和保 護(hù)，任何根據(jù)本實(shí)用新型中所示的附圖和實(shí)施例所得到的啟示，均落入本實(shí)用新型所保護(hù) 的范圍之中。
權(quán)利要求一種耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，其包括熱處理系統(tǒng)和將所述耐磨合金鑄鋼在所述熱處理系統(tǒng)間運(yùn)輸連接的運(yùn)輸系統(tǒng)，所述熱處理系統(tǒng)包括溫度可被設(shè)為850℃-900℃，停留時(shí)間可被設(shè)為3-5小時(shí)的退火爐；溫度可被設(shè)為900℃±10℃，停留時(shí)間可被設(shè)為150分鐘的淬火爐；冷卻后產(chǎn)品溫度設(shè)為300℃，置有冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液的淬火槽；溫度可被設(shè)為200-230℃，停留時(shí)間可被設(shè)為3-4小時(shí)的回火爐。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，其特征在于所述退火爐、淬火 爐或回火爐可以具有多個(gè)加熱區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，其特征在于所述每個(gè)加熱區(qū)可以設(shè)有用于對(duì)所述加熱區(qū)實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報(bào)告的溫度監(jiān)控裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，其特征在于所述退火爐、淬火爐或回火爐可以設(shè)有檢測所述耐磨合金鑄鋼停留在上述爐中時(shí)間的計(jì)時(shí)裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，其特征在于并還具有同所述淬火槽相連并為所述淬火槽提供淬火液的淬火介質(zhì)系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，其特征在于還具有上位控制單元，所述退火爐、淬火爐、回火爐以及運(yùn)輸系統(tǒng)可以分別或同時(shí)的通過有線或無線的形式 同上位控制單元相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，其特征在于還具有上位控制單元，所述淬火介質(zhì)系統(tǒng)同所述上位控制單元通過有線或無線的形式同上位控制單元相連 接，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
專利摘要耐磨合金鑄鋼的熱處理設(shè)備，鑄鋼成分為C0.27-0.32；Mn0.70-0.90；Si0.90-1.30；Cr1.40-1.80；Mo0.10-0.20；Ni0.10-0.20；Ti0.02-0.03；熱處理設(shè)備包括溫度設(shè)為850℃-900℃，停留時(shí)間設(shè)為3-5小時(shí)的退火爐；溫度設(shè)為900℃±10℃，停留時(shí)間設(shè)為150分鐘的淬火爐；冷卻后產(chǎn)品溫度設(shè)為300℃，置有冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液的淬火槽；溫度設(shè)為200-230℃，停留時(shí)間設(shè)為3-4小時(shí)的回火爐。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、自動(dòng)化程度高，經(jīng)處理的耐磨合金鑄鋼可用于制造與凍巖、凍土層接觸的工程機(jī)械設(shè)備。
文檔編號(hào)C21D1/60GK201439534SQ200920156430
公開日2010年4月21日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者王程懿 申請人:寧波市鄞州商業(yè)精密鑄造有限公司