專利名稱：用于鑄造磨球、磨段的非油介質(zhì)淬火工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械產(chǎn)品熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及耐磨介質(zhì)材料鑄造磨球、鑄造磨 段的一種淬火工藝。
背景技術(shù)：
鑄造磨球、鑄造磨段是廣泛用于建材、礦山、化工、火電等行業(yè)粉體工程的一種消 耗性研磨介質(zhì)，通過(guò)鑄造的方法大批量生產(chǎn)。為了使鑄造磨球、鑄造磨段具有優(yōu)異的硬度、 韌性、耐磨、抗蝕等綜合機(jī)械性能，選擇與之相適宜的熱處理方法是質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序。目前國(guó)內(nèi)外耐磨材料行業(yè)的鉻合金鑄造磨球、磨段在熱處理工藝上大多采用空冷 淬火(亦稱風(fēng)淬)。風(fēng)淬工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟可靠，工件淬后應(yīng)力低，產(chǎn)生裂紋的傾向較小。 但風(fēng)淬工藝的生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品存在淬火不透、硬度不勻、使用過(guò)程中易發(fā)生失圓、剝落、 破碎現(xiàn)象。同時(shí)，受風(fēng)淬工藝的過(guò)冷度所限，高鉻合金磨球、磨段的淬火平均硬度難以達(dá)到 60 HRc，制約了其耐磨性能和使用壽命的進(jìn)一步提高。為此，國(guó)內(nèi)外耐磨材料行業(yè)一直積極 地尋求新的淬火工藝，以提高鑄造磨球、磨段的強(qiáng)韌性和耐磨抗蝕能力。中國(guó)專利《合金耐磨鑄件雙介質(zhì)油風(fēng)淬火新工藝》ZL200410041168. 3及《高鉻合 金鑄球油淬工藝》ZL200410041736. X公開(kāi)了兩種采用油加風(fēng)雙介質(zhì)淬火工藝及油介質(zhì)淬火 工藝對(duì)鉻合金鑄造磨球、磨段進(jìn)行熱處理的專利技術(shù)。這兩種熱處理技術(shù)克服了風(fēng)淬工藝 的部分不足，進(jìn)一步提高了鑄造磨球、磨段的綜合機(jī)械性能及生產(chǎn)效率，其淬火硬度指標(biāo)可 達(dá)60 HRc及以上，耐磨性能和使用壽命得以顯著提高。與空冷淬火工藝相比，油加風(fēng)雙介 質(zhì)淬火工藝及油介質(zhì)淬火工藝進(jìn)一步提高了鑄造磨球、磨段的質(zhì)量指標(biāo)和生產(chǎn)效率，但在 生產(chǎn)實(shí)踐中又產(chǎn)生新的弊端與不足。具體表現(xiàn)為1、油介質(zhì)淬火劑易燃燒，加熱到淬火溫度 (一般為900-1200°C)后的磨球、磨段浸入油介質(zhì)淬火劑中產(chǎn)生濃煙及燃燒，熱處理車間的 淬火油槽是多發(fā)火災(zāi)并產(chǎn)生大量有害油煙的場(chǎng)所。2、油淬后的鑄造磨球、磨段表面附著的 油質(zhì)很難清除，在后續(xù)回火工序中又產(chǎn)生大量油煙，嚴(yán)重惡化現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，損害操作工人 的健康。3、油介質(zhì)淬火劑在使用過(guò)程中易產(chǎn)生老化及變質(zhì)，嚴(yán)重影響淬火質(zhì)量及穩(wěn)定性。 4、由于各類油品的價(jià)格不斷攀升，導(dǎo)致淬火成本不斷提高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述油介質(zhì)淬火存在的淬火劑易產(chǎn)生老化及變質(zhì)、操作過(guò)程生產(chǎn)環(huán)境污 染嚴(yán)重等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于鑄造磨球、磨段的非油介質(zhì)淬火工藝。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下
用于鑄造磨球、磨段的非油介質(zhì)淬火工藝包括以下操作步驟
1、根據(jù)鑄造磨球或鑄造磨段的規(guī)格、元素成分及淬火工藝要求，在淬火池內(nèi)配制濃度 為10-25%的水溶性的淬火液，水溶性淬火液的溫度控制在10-90°c之間；所述淬火液為烯 類高分子聚合物水溶液；
2、將鑄造磨球或鑄造磨段裝在淬火筐中放入加熱爐內(nèi)加熱至淬火溫度900-1150°C，出爐均勻攤開(kāi)在活動(dòng)的淬火搖籃里；
3、將活動(dòng)的淬火搖籃浸沒(méi)于淬火池的水溶性淬火液中，并使淬火搖籃擺動(dòng)，以確保鑄 造磨球或鑄造磨段能夠在淬火搖籃上滾動(dòng)自如、充分均勻冷卻；淬火時(shí)間5-10分鐘；
4、當(dāng)鑄造磨球或鑄造磨段的表面溫度降至250-350°C時(shí)，升起活動(dòng)的淬火搖籃，離開(kāi)淬 火池，完成淬火作業(yè)。本發(fā)明工藝可進(jìn)一步提高鉻合金磨球、磨段的綜合機(jī)械性能及生產(chǎn)效率、顯著 降低成本，同時(shí)從根本上解決了熱處理生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患及環(huán)境污染問(wèn)題。采用本發(fā) 明工藝處理的鑄造鉻合金磨球或磨段，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均高于現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 以及ZL200410041168. 3及ZL200410041736. X公開(kāi)的技術(shù)指標(biāo)。其中淬火硬度穩(wěn)定在 62-—66HRc之間，中心與表面硬度差小于1. 5HRc。由于水溶性淬火液屬非易燃品，不會(huì)象油淬時(shí)起火、冒煙。因而可以減少必要的防 火設(shè)施，如惰性氣體防護(hù)簾及滅火系統(tǒng)等。采用本發(fā)明工藝使生產(chǎn)環(huán)境更加清潔、安全。在淬火或回火過(guò)程中無(wú)煙霧，工件上 不留油污和焦斑，保持工作場(chǎng)地清潔。淬火冷速靈活可控，通?？梢耘渲瞥?%--30%的水溶液使用，改變溫度和攪拌，可 以處理很寬范圍內(nèi)的不同材料和工件。 減少軟點(diǎn)，減少應(yīng)力及變形。由于在工件上包圍均勻的聚合物膜，可以避免加熱后 水淬時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的軟點(diǎn)、蒸汽泡問(wèn)題。均勻一致的聚合物膜還可以減少水淬時(shí)出現(xiàn)的溫度 梯度及殘余應(yīng)力，因而減少工件熱處理中的變形。降低成本，在淬火槽內(nèi)已稀釋的聚合物淬火液的成本，較使用淬火油為低。水溶液 粘度低，在大量生產(chǎn)中，可以明顯減少淬火液的損耗量，濃度可在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。易于清潔，工件可在回火前不需要清洗。殘余的聚合物膜不會(huì)象油一樣碳化，而是 在高溫下完全分解，形成水蒸汽及碳的氧化物，淬火后工件直接回火，降低了工序成本。對(duì) 低溫回火或時(shí)效處理，聚合物膜不會(huì)完全分解，殘留的膜只需用水沖洗。
減少淬火過(guò)程溫度升高，聚合物淬火液的比熱幾乎是淬火油的兩倍，因而對(duì)一定的淬 入量而言，在淬火過(guò)程中液溫的升高大約減半。生產(chǎn)實(shí)踐證明，本發(fā)明工藝所得產(chǎn)品的質(zhì)量可靠，價(jià)格低廉，安全環(huán)保，在國(guó)內(nèi)外 耐磨材料行業(yè)尚屬首創(chuàng)，尤其適用于鉻合金系列鑄造磨球、磨段及高鉻鑄鐵、高中合金耐磨 鑄件的淬火處理。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。實(shí)施例1
用于015鑄造磨球、磨段的非油介質(zhì)淬火工藝 015鑄造磨球、磨段的元素成分為
碳(C) 2. 63 % 硅(Si) 0. 58 %， 猛(Mn) 0. 38 %， 鉻(Cr) 4. 32 %， 磷(P) 0. 064 %， 硫(S) 0. 055 % ； 鈮(Nb) :0. 055 %， 硼(B) 0. 12 %， 復(fù)合稀土變質(zhì)劑(Re) :0. 18 %， 鐵(Fe) 91. 39 %。
A、在淬火池內(nèi)配制濃度15-25 %的水溶性的淬火液，水溶性淬火液的溫度控制在 10-90°C之間；所述水溶性淬火液為烯類高分子聚合物水溶液(商品名稱為PQG及PQL)。B、將015的鑄造磨球、磨段裝在淬火筐中放入加熱爐內(nèi)加熱至淬火溫度 930-1050°C，出爐后倒入活動(dòng)的淬火搖籃里，并均勻攤開(kāi)。C、將活動(dòng)的淬火搖籃浸沒(méi)于淬火池的水溶性淬火液中，啟動(dòng)搖籃控制機(jī)構(gòu)，使淬 火搖籃前后上下運(yùn)動(dòng)，以確保磨球、磨段能夠在其上滾動(dòng)自如、充分均勻冷卻；淬火時(shí)間 5-7分鐘。D、當(dāng)015的鑄造磨球、磨段表面溫度降至350°C以下時(shí)，將活動(dòng)淬火搖籃升起，使 淬火后磨球、磨段離開(kāi)淬火池，完成淬火作業(yè)。將活動(dòng)的淬火搖籃中的015的鑄造磨球、磨段倒入專用容器中轉(zhuǎn)入下一工序。實(shí)施例2
用于035鑄造磨球、磨段的非油介質(zhì)淬火工藝 035鑄造磨球、磨段化學(xué)成分如下
碳(C) :1· 81 %， 硅(Si) :0. 62 %， 錳(Mn) 0. 65 %， 鉻(Cr) 6. 32 %， 磷(P) 0. 059 %， 硫(S) 0. 058 % ； 鈮(Nb) :0. 058 %， 硼(B) 0. 11 %， 復(fù)合稀土變質(zhì)劑(Re) :0. 2 %， 鐵(Fe) 90. 12 %。A、在淬火池內(nèi)配制濃度18-23%的水溶性淬火液，水溶性淬火液的溫度為 10-90 "C。B、將035鑄造磨球、磨段裝在淬火筐中放入加熱爐內(nèi)加熱至淬火溫度 950-1100°C，出爐后倒入活動(dòng)的淬火搖籃里，并均勻攤開(kāi)。C、將活動(dòng)的淬火搖籃浸沒(méi)于淬火池的水溶性淬火液中對(duì)035鑄造磨球、磨段進(jìn)行 淬火處理，啟動(dòng)搖籃控制機(jī)構(gòu)，使淬火搖籃前后上下運(yùn)動(dòng)，以確保磨球、磨段能夠在其上滾 動(dòng)自如、充分均勻冷卻；淬火時(shí)間6-8分鐘。D、當(dāng)035鑄造磨球、磨段的表面溫度降至300-350°C時(shí)，將活動(dòng)淬火搖籃升起，使 淬火后磨球、磨段離開(kāi)淬火池，完成淬火作業(yè)。實(shí)施例3
0100鑄造磨球的非油介質(zhì)淬火工藝包括以下操作步驟 0100鑄造磨球化學(xué)成分如下
碳(C) :1· 52 %，硅(Si) 0. 68 %， 猛(Mn) :0. 72 %，
鉻(Cr) 7. 1 %，磷(P) 0. 058 %，硫(S) 0. 055 % ；
鈮(Nb) :0. 060 %，硼(B) 0. 13 %， 復(fù)合稀土變質(zhì)劑(Re) :0. 25 %，
鐵(Fe) 89. 43 %。A、在淬火池內(nèi)配制濃度10-20%的水溶性的淬火液，水溶性淬火液的溫度為 10-90 "C。B、將0100鑄造磨球裝在淬火筐中放入加熱爐內(nèi)加熱至淬火溫度980_1150°C，出 爐后倒入活動(dòng)的淬火搖籃里，并均勻攤開(kāi)。C、將活動(dòng)的淬火搖籃浸沒(méi)于淬火池的水溶性淬火液中對(duì)0100鑄造磨球進(jìn)行淬火 處理，啟動(dòng)搖籃控制機(jī)構(gòu)，使淬火搖籃前后上下運(yùn)動(dòng)，以確保磨球能夠在其上滾動(dòng)自如、充分均勻冷卻。淬火時(shí)間8-10分鐘。 D、當(dāng)0100鑄造磨球的表面溫度降至250-350°C時(shí)，將活動(dòng)淬火搖籃升起，使淬火 后磨球離開(kāi)淬火池，完成淬火作業(yè)。
權(quán)利要求
1.用于鑄造磨球、磨段的非油介質(zhì)淬火工藝，其特征在于包括以下操作步驟 1.1根據(jù)鑄造磨球或鑄造磨段的規(guī)格、元素成分及淬火工藝要求，在淬火池內(nèi)配制濃度 為10-25%的水溶性的淬火液，水溶性淬火液的溫度控制在10-90°c之間；所述淬火液為烯 類高分子聚合物水溶液；1.2將鑄造磨球或鑄造磨段裝在淬火筐中放入加熱爐內(nèi)加熱至淬火溫度 900-1150°C，出爐均勻攤開(kāi)在活動(dòng)的淬火搖籃里；1. 3、將活動(dòng)的淬火搖籃浸沒(méi)于淬火池的水溶性淬火液中，并使淬火搖籃擺動(dòng)，以確保 鑄造磨球或鑄造磨段能夠在淬火搖籃上滾動(dòng)自如、充分均勻冷卻；淬火時(shí)間5-10分鐘；1. 4、當(dāng)鑄造磨球或鑄造磨段的表面溫度降至250-350°C時(shí)，升起活動(dòng)的淬火搖籃，離開(kāi) 淬火池，完成淬火作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于鑄造磨球、磨段的非油介質(zhì)淬火工藝。該工藝包括以下操作步驟1、配制濃度為10-25％的水溶性的淬火液，淬火液的溫度控制在10-90℃；2、將鑄造磨球或鑄造磨段裝在淬火筐中放入加熱爐內(nèi)加熱至淬火溫度930-1150℃，出爐均勻攤開(kāi)在活動(dòng)的淬火搖籃里；3、將活動(dòng)的淬火搖籃浸沒(méi)于淬火池的水溶性淬火液中，淬火時(shí)間5-10分鐘；4、當(dāng)鑄造磨球或鑄造磨段的表面溫度降至250-350℃時(shí)，完成淬火作業(yè)。本發(fā)明工藝使鑄造磨球、磨段的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均高于現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中淬火硬度穩(wěn)定在62-66HRc之間，中心與表面硬度差小于1.5HRc。采用本發(fā)明工藝處理的磨球、磨段不僅質(zhì)量穩(wěn)定、成本顯著降低，同時(shí)從根本上解決了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患及環(huán)境污染問(wèn)題。
文檔編號(hào)C21D1/60GK102140572SQ20111006707
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者汪國(guó)清, 沈茂林, 陳宗明, 陳曉 申請(qǐng)人:安徽省鳳形耐磨材料股份有限公司