一種提高耐磨鋼表面硬度均勻性的熱處理方法與流程
2023-05-03 14:38:51 1
本發明涉及耐磨鋼技術領域，特別涉及一種提高耐磨鋼表面硬度均勻性的熱處理方法。
背景技術：
眾所周知，全世界每年有三分之一到二分之一的材料會因為磨損而消耗掉。而在目前的耐磨材料中，耐磨鋼的使用最為廣泛，常製成工程機械、礦山機械、煤礦機械、破碎機等機械零件廣泛地應用於冶金、礦山、建材、電力、鐵路和軍事等各個部門中，如推土機，裝載機，挖掘機，自卸車及各種礦山機械、抓斗、堆取料機、輸料彎曲結構、破碎機顎板、破碎壁、軋臼壁、拖拉機履帶板、風扇磨衝擊板和鐵路道岔等。很多關鍵部件在使用過程中會發生磨損而被迫失效報廢，最重要的是由於製作這些部件的材料的耐磨性差，造成在使用後不久就會因為磨損導致失效而需要更換，由此造成了大量資源和能源上的浪費。
在耐磨鋼應用領域，與工況相適應的良好的耐磨性能一直是科技工作者及機械製造商追求的目標。國外耐磨鋼的開發與應用發展很快，發達國家的一些鋼鐵公司已經有了自己的系列產品和標準，其成品板在保證高硬度、高耐磨性的同時，鋼板硬度均勻性及不平度優異。如瑞典奧克隆德的hardox系列、德國蒂森克虜伯的xar系列等，能夠穩定供應hb330～500各級別表面硬度均勻性高、不平度控制水平高的耐磨鋼產品，並為大多數使用環境提出適當的解決方案，並在高磨損環境中得到了成功的應用。
隨著國民經濟的快速發展，我國耐磨鋼領域的技術發展取得了長足進步，國內主要鋼廠如武鋼、鞍鋼、寶鋼、南鋼等中厚板廠均能夠穩定供應gb/t24186系列耐磨鋼板。但整體而言，國內鋼廠在耐磨鋼上存在兩個問題：(1)國內淬火機大多採用輥縫式壓力淬火機，由於輥道設備均為螺旋分水輥，這樣就導致鋼板表面接觸的水量不均勻，造成表面存在淬火水印，硬度均勻性較差；(2)薄規格產品不平度較差，導致我國高級別、薄規格耐磨板幾乎全部進口。
公布號cn102191363a，名稱為一種厚度為2～15mm耐磨鋼板的生產方法的中國專利申請，其採用輥縫式壓力淬火機進行淬火處理，為了保證薄規格板形無疑要提高淬火機壓下量，確保淬火過程中鋼板不變形，這樣就出現了業內無法避免的分水輥凸出部分對應鋼板的位置接觸水量小冷卻速度低的問題，導致淬火產生水印而形成硬度不均勻的技術瓶頸。同時，該發明局限於2～15mm耐磨鋼板的生產方法對於16mm以上規格產品不能滿足生產。
技術實現要素：
本發明的目的在於，針對現有技術的上述不足，提供一種提高耐磨鋼表面硬度均勻性的熱處理方法，滿足16～50mm的耐磨鋼板表面無淬火水印且整張鋼板硬度波動在hbw3以內的性能均勻程度高。本發明使硬度在hbw350～hbw530之間的耐磨鋼，鋼板不平度達到0～3mm/m，獲得了回火馬氏體組織的綜合組織性能指標需要。
為實現上述目的，本發明所採取的具體技術方案如下：
本發明的提高耐磨鋼表面硬度均勻性的熱處理方法，包括如下步驟：
1)將熱軋態的耐磨鋼板進行拋丸處理；
2)將拋丸處理後的鋼板進入輥底式連續熱處理爐進行加熱；
3)在螺旋輥輥縫式壓力淬火機利用高壓水進行淬火處理；其中，所述淬火機高壓段水量為2800～3000m3/h，淬火機低壓段水量為2300～2500m3/h；
4)將淬火處理後的鋼板進行回火處理。
根據本發明所述的熱處理方法，其中，所述步驟4)中，如果淬火處理後的鋼板板形不良時，需要帶溫進行矯直，所述矯直需在線或下線1小時以內進行，矯直溫度為室溫至mf點(馬氏體轉變的終止溫度)內。
根據本發明所述的熱處理方法，其中，本發明優選適用於厚度為16～50mm的耐磨鋼板。
根據本發明所述的熱處理方法，所述步驟2)中，其中優選地，加熱溫度為ac3+40℃～ac3+60℃，其中，ac3為碳鋼加熱時的相變實際溫度，即加熱溫度為在ac3值基礎上再增加40～60℃；進一步優選地，加熱保溫時間為1.3～2.1min/mm+(15～25)min，即按1.3～2.1min/mm加熱完鋼板後再保溫15～25min。
根據本發明所述的熱處理方法，所述步驟3)中，其中優選地，淬火機輥道速度為5～12m/min，進一步優選地，輥縫式壓力淬火機壓下量為0～0.3mm。
根據本發明所述的熱處理方法，其中，所述步驟4)中，回火溫度為150～380℃，回火保溫時間15～25min。
本發明與現有技術的不同之處主要體現在以下幾方面：
(1)本發明的提高耐磨鋼表面硬度均勻性的熱處理方法，突破現有技術限制，生產的16～50mm耐磨鋼板表面無淬火水印，且整張鋼板硬度波動在hbw3以內的性能均勻程度高，硬度在hbw350～hbw530之間的耐磨鋼，在輥壓式淬火機生產的該種表面無水印且均勻性高的鋼板在國內尚屬空白。
(2)本發明的提高耐磨鋼表面硬度均勻性的熱處理方法，打破現有輥壓縫隙式淬火機工藝裝備技術缺陷，創造性的利用降低淬火機壓下量、降低輥道速度，同時大幅度提高高壓段水量直接完成淬火，避免了鋼板進入低壓段溫度較高從而形成由於分水輥凸出部分對應鋼板的位置接觸水量小，導致淬火水印而產生硬度不均勻，該項技術解決了業內淬火鋼板硬度不均勻的技術瓶頸問題。
(3)本發明的提高耐磨鋼表面硬度均勻性的熱處理方法，創新的並具有創造性的抓住淬火後鋼板處於彈塑性變形階段窗口，快速進行矯直，避開了放置一段時間後，鋼板基本轉變為全塑形變形而導致耐磨鋼強度高硬度高無法矯直的技術難題，大幅度提高了板形合格率。
(4)採取本發明生產的耐磨鋼板不平度達到0～3mm/m，滿足了高不平度標準要求，完全適用於要求高的各應用領域。
(5)本發明涉及的表面硬度均勻性高的耐磨鋼及其熱處理方法具有較明顯的優勢。科學控制關鍵熱處理工藝技術，研發高標準、力學性能佳、工藝簡單的耐磨鋼是社會經濟和鋼鐵工業發展的必然趨勢。
具體實施方式
下面將通過具體的實施方式對本發明進行詳細地描述。
為實現本發明提供16～50mm的表面無淬火水印且整張鋼板硬度波動在hbw3以內的性能均勻程度高，硬度在hbw350～hbw530之間的耐磨鋼，鋼板不平度達到0～3mm/m，獲得了回火馬氏體組織的耐磨鋼板。本發明按照表1的熱處理工藝參數對軋後鋼板進行淬火和回火處理。鋼板的淬火加熱溫度、回火溫度等主要工藝參數見表1。相應鋼板檢測打磨厚度、布氏硬度及其波動值、鋼板不平度等性能亦在表2中列出。
表1本發明實施例1-5表面硬度均勻性高的耐磨鋼主要生產工藝參數
表2本發明實施例1-5表面硬度均勻性高的耐磨鋼性能及不平度指標
通過實施例1-5及相應檢測結果可以看出，按照本發明熱處理工藝要求所生產的耐磨鋼板16～50mm的表面無淬火水印且整張鋼板硬度波動在hbw3以內，性能均勻程度高，硬度在hbw350～hbw530之間，鋼板不平度達到0～3mm/m，更好的滿足用戶使用期望，採用本發明的生產技術所製造的產品填補了國內空白，因此，本發明的耐磨鋼板具有較明顯的優勢。
本發明的工藝參數(如溫度、時間、淬火機水量、速度、壓下量等)，在權利要求書中所要求保護的區間上下限取值以及區間值都能實現本法，在此不一一列舉實施例。
當然，本發明還可以有多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明的公開做出各種相應的改變和變型，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。