鑄鋼丸及其製造方法
2023-04-30 18:28:46
鑄鋼丸及其製造方法
【專利摘要】一種鑄鋼丸及其製造方法，其化學成分按質量百分比計為：0.30-0.40％C，0.1-0.2％Si，0.5-0.65％Mn，1.0-1.2％Cr，0-0.01％S，0-0.01％P，其餘為鐵和不可避免的雜質。製造工藝為：配料、熔煉：將配比好的原料組合物熔煉成鋼水，倒入中間包，採用脫氧劑脫氧；成丸：將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，撈出後烘乾得成型的鑄態鋼丸；熱處理：將成型的鑄態鋼丸加熱到870-880℃保持30-40分鐘後水冷淬火，然後在400-500℃下進行回火處理50-80分鐘，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。既可以保證鋼丸具有高的硬度，又可以避免離心成型和加熱淬火過程中產生裂紋，從而增加韌性等優點。
【專利說明】鑄鋼丸及其製造方法
【技術領域】
[0001]一種鑄鋼丸及其製造方法，屬於金屬磨料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前鑄鋼丸廣泛應用於機械、造船、汽車、飛機及貨櫃製造業零部件的表面清理、除鏽、去漆及強化。隨著航天、航空及特殊領域對結構件表面質量要求的日益提高以及人們的環境保護意識的增強，特種鋼丸的研究幵發是近年來研究的熱點。原來用酸洗處理的大量鋼件，目前大部分改為用拋噴丸清理代替以減少廢酸和汙水等的排放，使拋噴丸清理用鑄鋼丸的用量進一步增加。目前，國內外使用的鑄鋼丸產品主要有低碳和高碳兩大類。高碳鑄鋼丸因含碳量高(0.8-1.2wt.% C)，經離心或霧化成丸後冷卻到室溫形成高碳片狀馬氏體組織，並產生大量裂紋，雖經再次加熱淬火和回火處理，裂紋仍會存在，因而脆性大，不耐衝擊，在表面拋丸、噴砂清理和噴丸強化過程中容易破碎，耗損量大。低碳鑄鋼丸合碳量低(小於0.2wt.% C)，韌性高，但硬度低，不耐磨，而且由於熔點高，鋼液流動性差，收縮大，造成鋼丸疏鬆和空心缺陷多，儘管通過100%替代法測定的謂循環壽命比高碳鋼丸高，但在鋼件清理時由於低碳鑄鋼丸硬度低，清理效率低，清理時間長，清理相同量的鋼件實際所消耗的低碳鋼丸並沒有減少，有時反而會增加。容易破碎和磨損的鋼丸在繼續拋打的過程中還會產生粉塵，使被清理鋼件的表面清潔度降低。在進行噴丸強化處理提高疲勞強度時，破碎的高碳鋼丸還會劃傷工件的表面而使疲勞強度降低。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種既具有高硬度，又可避免在離心成型和加熱淬火過程中產生裂紋，韌性高的鑄鋼丸及其製造方法。
[0004]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:該鑄鋼丸，其特徵在於其化學成分按質量百分比計為:0.30-0.40% C，0.1-0.2% Si,0.5-0.65% Mn, 1.0-1.2% Cr,0-0.01%S，0-0.01% P，其餘為鐵和不可避免的雜質。
[0005]優選的，所述原料組合物按下列質量百分比配比:0.35% C,0.15% Si,0.6% Mn，
1.2% Cr,0.01% S，0.01% P，其餘為鐵和不可避免的雜質。
[0006]該鑄鋼丸的製造方法，其特徵在於:採用如下工藝步驟製造:
[0007]—、配料:將原料組合物按上述質量百分比配比。
[0008]二、熔煉:將配比好的原料組合物熔煉成鋼水，倒入中間包，採用脫氧劑脫氧；
[0009]三、成丸:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，撈出後烘乾得成型的鑄態鋼丸；
[0010]四、熱處理:將成型的鑄態鋼丸加熱到870-880°C保持30_40分鐘後水冷淬火，然後在400-500°C下進行回火處理50-80分鐘，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸；或將成型的鑄態鋼丸直接加熱到400-500°C保持50-80分鐘進行回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0011]作為本發明的鑄鋼丸的一種優選方案，其中所述原料組合物在中頻感應爐或電弧爐中進行熔煉。
[0012]作為本發明的鑄鋼丸的一種優選方案，其中所述脫氧劑為鋁或含鋁複合脫氧劑。
[0013]作為本發明的鑄鋼丸的一種優選方案，其中所述熱處理工藝是將成型的鑄態鋼丸加熱到870°C保持50分鐘後水冷淬火，然後在450°C下進行回火處理60分鐘，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得中碳合金鑄鋼丸。
[0014]作為本發明的鑄鋼丸的一種優選方案，其中所述熱處理工藝將成型的鑄態鋼丸直接加熱到500°C保持50分鐘進行回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0015]與現有技術相比，本發明的鑄鋼丸及其製造方法所具有的有益效果是:鑄鋼丸含碳量在0.3-0.4%之間，既可以保證鋼丸具有高的硬度，又可以避免離心成型和加熱淬火過程中產生裂紋，從而增加韌性。同時鑄鋼丸中還含有1.0-1.2%的鉻，使鋼丸中的碳化物類型由Fe3C型滲碳體變成(Fe，Cr) 3C型合金滲碳體，這種合金滲碳體的硬度高，因而耐磨性好。此外，合金元素Cr的加入提高了鋼丸的抗回火穩定性，可以使鋼丸在更高溫度下回火而不降低硬度，因而韌性進一步提高。根據國際通用的對鋼丸疲勞壽命的檢測方法-歐文壽命試驗法進行檢測，以S550規格鋼丸(直徑1.7mm)為例，在硬度相同的情況下，本發明的鑄鋼丸的平均壽命值比高碳鋼丸高30%以上；在壽命相同的情況下，本發明的鑄鋼丸比現有低碳鑄鋼丸硬度高15HRC以上。由於本發明的鑄鋼丸強韌性好，不易破碎，耐磨損，可極大降低在拋、噴丸過程中的粉塵汙染，不僅保證了被拋工件表面清潔度的要求，同時還提高了清理效率。製造方法先進，熱處理效果好，為了避免產生回火脆性，採用鋼板振動篩水冷法冷卻，從而達到快速冷卻的效果。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]採用如下質量百分比的原料的組分配比原料組合物:0.3% C,0.1% Si,0.55%Mn, 1.0% Cr,0.01% S,0.01% P，其餘為鐵和不可避免的雜質；
[0018]熔煉:將構成元素的原料組合物按成分配料，配比好後在電弧爐中熔煉成鋼液，然後倒入中間包，採用鋁脫氧劑；
[0019]成型:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，然後撈出、烘乾得成型的鑄態鋼丸；
[0020]熱處理:將成型的鑄態鋼丸加熱到880°C保持20分鐘後水冷淬火，然後進行440°C保持60分鐘回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0021]實施例2
[0022]採用如下質量百分比的原料的組分配比原料組合物:0.35% C,0.1% Si,0.6%Mn, 1.0% Cr,0.01% S,0.01% P，其餘為鐵和不可避免的雜質。
[0023]熔煉:將構成元素的原料組合物按成分配料，在中頻感應爐中熔煉成鋼液，然後倒入中間包，採用鋁脫氧劑；
[0024]成型:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，然後撈出、烘乾得鑄態鋼丸；
[0025]熱處理:將成型的鑄態鋼丸加熱到875°C保持40分鐘後水冷淬火，然後進行450°C保持50分鐘回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0026]實施例3
[0027]採用如下質量百分比的原料的組分配比原料組合物:0.4% C,0.2% Si,0.65%Mn, 1.2% Cr,0.01% S,0.01% P，其餘為鐵和不可避免的雜質。
[0028]熔煉:將構成元素的原料組合物按成分配料，在中頻感應爐中熔煉成鋼液，然後倒入中間包，採用含鋁複合脫氧劑脫氧；
[0029]成型:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，然後撈出、烘乾得鑄態鋼丸；
[0030]熱處理:將成型的鑄態鋼丸加熱到880°C保持30分鐘後水冷淬火，然後進行450°C保持40分鐘回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0031]實施例4
[0032]採用如下質量百分比的原料的組分配比原料組合物:0.3% C,0.2% Si,0.65%Mn, 1.2% Cr,0.01% S,0.01% P，其餘為鐵和不可避免的雜質。
[0033]熔煉:將構成元素的原料組合物按成分配料，在電弧爐中熔煉成鋼液，然後倒入中間包，採用鋁脫氧；
[0034]成型:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，然後撈出、烘乾得鑄態鋼丸；
[0035]熱處理:將成型的鑄態鋼丸進行500°C保持50分鐘回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0036]實施例5
[0037]採用如下質量百分比的原料的組分配比原料組合物:0.35% C,0.1% Si,0.5%Mn, 1.0% Cr,0.01% S,0.01% P，其餘為鐵和不可避免的雜質。
[0038]熔煉:將構成元素的原料組合物按成分配料，在電弧爐中熔煉成鋼液，然後倒入中間包，採用含鋁複合脫氧劑脫氧；
[0039]成型:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，然後撈出、烘乾得鑄態鋼丸；
[0040]熱處理:將成型的鑄態鋼丸直接加熱到400°C保持70分鐘進行回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0041]實施例6
[0042]採用如下質量百分比的原料的組分配比原料組合物:0.38% C，0.1 5% Si,0.55% Mn，1.1% Cr,0.01% S，0.01% P，其餘為鐵和不可避免的雜質。
[0043]熔煉:將構成元素的原料組合物按成分配料，在電弧爐中熔煉成鋼液，然後倒入中間包，採用鋁脫氧；
[0044]成型:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，然後撈出、烘乾得鑄態鋼丸；
[0045]熱處理:將成型的鑄態鋼丸直接加熱到400°C保持80分鐘進行回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0046]實施例7
[0047]採用如下質量百分比的原料的組分配比原料組合物:0.36% C，0.18% Si,0.59%Mn, 1.1% Cr,0.005% S，0.005% P，其餘為鐵和不可避免的雜質。
[0048]熔煉:將構成元素的原料組合物按成分配料，在電弧爐中熔煉成鋼液，然後倒入中間包，採用含鋁複合脫氧劑脫氧；
[0049]成型:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，然後撈出、烘乾得鑄態鋼丸；
[0050]熱處理:將成型的鑄態鋼丸加熱到860°C保持30分鐘後水冷淬火，然後進行500°C保持40分鐘回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
[0051]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種鑄鋼丸，其特徵在於:其化學成分按質量百分比計為:0.30-0.40 % 0,0.1-0.2% 81,0.5-0.65% 胞，1.0-1.2% 0,0-0.01% 8,0-0.01% ？，其餘為鐵和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1鑄鋼丸，其特徵在於:所述其化學成分按質量百分比計為:0.35%0,0.15% 0,0.01% 3，0.01 %？，其餘為鐵和不可避免的雜質。
3.—種權利要求1鑄鋼丸的製造方法，其特徵在於:採用如下工藝步驟製造: 一、配料:將原料組合物按上述權利要求1質量百分比配比； 二、熔煉:將配比好的原料組合物熔煉成鋼水，倒入中間包，採用脫氧劑脫氧； 三、成丸:將脫氧後的鋼水澆入高速旋轉的離心盤內，在離心力的作用下甩出落入冷卻水池，撈出後烘乾得成型的鑄態鋼丸； 四、熱處理:將成型的鑄態鋼丸加熱到870-8801保持30-40分鐘後水冷淬火，然後在400-5001下進行回火處理50-80分鐘，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得中碳合金鑄鋼丸；或將成型的鑄態鋼丸直接加熱到400-5001保持50-80分鐘進行回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
4.根據權利要求3步驟二所述的鑄鋼丸的製造方法，其特徵在於:所述原料組合物在中頻感應爐或電弧爐中進行熔煉。
5.根據權利要求3步驟二所述的鑄鋼丸的製造方法，其特徵在於:所述脫氧採用的脫氧劑為鋁或含鋁複合脫氧劑。
6.根據權利要求3步驟四所述的鑄鋼丸的製造方法，其特徵在於:所述熱處理工藝是將成型的鑄態鋼丸加熱到8601:保持50分鐘後水冷淬火，然後在4501下進行回火處理60分鐘，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
7.根據權利要求3步驟四所述的鑄鋼丸的製造方法，其特徵在於:所述熱處理工藝將成型的鑄態鋼丸直接加熱到5001:保持50分鐘進行回火處理，回火後採用鋼板振動篩水冷法快速冷卻，製得鑄鋼丸。
【文檔編號】C22C38/18GK104451392SQ201310424868
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】李玉清 申請人:李玉清