高硬度钢丝切丸热处理工艺

摘要

本发明涉及一种金属磨料的加工工艺，具体涉及一种高硬度钢丝切丸的热处理工艺。高硬度钢丝切丸的热处理工艺，该工艺包括下述的步骤：高温淬火、低温回火和渗氮处理。本发明中所选用的高碳钢丝采用拉拔、切割工艺制作而成，故成分均匀性高、一致性好，内部组织致密，硬度偏差小，颗粒尺寸均匀。本发明中的加工工艺由于将高碳钢丝切丸先后进行淬火、回火和渗氮处理，因此加工后的钢丝切丸在保证具有较好耐磨性的前提下，具有较高的硬度，可进行高强度钢板的表面清理和强化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属磨料的加工工艺，具体涉及一种高硬度钢丝切丸的热处理工艺。

背景技术                                                           

喷丸清理和强化用金属磨料主要有铸钢丸、铸铁丸、钢丝切丸等几种。其中铸钢丸由于铸造而成，心部易形成缩孔或疏松等缺陷，使其其疲劳寿命和清理效果受到影响；铸铁丸欧文寿命太低（平均只有600次左右），且污染严重，使用成本太高，目前已经面临淘汰；而钢丝切丸是由钢丝切段而成，其组织很致密，欧文寿命很长，硬度高，处理速度快，是抛丸清理和强化用的理想金属磨料。

然而，在现有的生产技术中，普通钢丝切丸一般不经过热处理，切割、磨圆钝化后即使用，其硬度只有48-55HRC，在处理60HRC及以上硬度的材料时，效果不佳，使钢丝切丸的应用受到了限制。为了适应国内高硬度材料工件抛喷丸的需要，本发明提供一种高硬度钢丝切丸的热处理工艺。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种在钢丝切丸在保证适当韧性的情况下，硬度得到明显提高、可进行高强度钢板的表面清理和强化的高硬度钢丝切丸的热处理工艺。

高硬度钢丝切丸的热处理工艺，该工艺包括下述的步骤：

高温淬火、低温回火和渗氮处理。

高硬度钢丝切丸的热处理工艺中：

高温淬火条件是：在800℃-840℃温度范围内对CW1.0、CW1.5两种型号的高碳钢丝切丸进行淬火处理，保温时间为10-18min，淬火后硬度均达到64HRC以上之后，然后进行回火处理；

回火的条件是：加热到140℃-180℃，保温15-30min，在空气中冷却；

回火后的高碳钢丝切丸进行渗氮处理，氮与铁元素以及钢中合金元素形成各种合金氮化物，这些氮化物具有高硬度及高弥散性，因而渗氮后的高碳钢丝切丸不仅具有很高的表面硬度，还具有良好的耐磨性，从而使得经本工艺处理后的高碳钢丝切同时具有高硬度和高疲劳寿命。

渗氮的条件是：将高碳钢丝切丸置于渗氮炉中，向渗氮炉中通入高纯氮气，通入氮气1小时后，开始加热，3—4小时升温至480-520℃；加热到340-360℃时通入氨气，渗氮温度为500℃±10℃，渗氮时间为28-32小时。

淬火步骤中，淬火介质为水。

作为本发明的一种改进，高硬度钢丝切丸的热处理工艺中：

高温淬火条件是：在800℃-840℃温度范围内对CW1.0、CW1.5两种型号的高碳钢丝切丸进行淬火处理，保温时间为15min，淬火后硬度均达到64HRC以上之后，然后进行回火处理；

回火的条件是：加热到140℃-180℃，保温15-30min，在空气中冷却；

渗氮的条件是：将高碳钢丝切丸置于渗氮炉中，向渗氮炉中通入高纯氮气，通入氮气1小时后，开始加热，3.5—4小时升温至500℃；加热到350℃时通入氨气，渗氮温度为500℃±10℃，渗氮时间为30小时。

本发明的有益效果在于，本发明中所选用的高碳钢丝采用拉拔、切割工艺制作而成，故成分均匀性高、一致性好，内部组织致密，硬度偏差小，颗粒尺寸均匀。

本发明中的加工工艺由于将高碳钢丝切丸先后进行淬火、回火处理，因此经过本热处理工艺处理的高碳钢丝切丸具有较高的硬度，可进行高强度钢板的表面清理和强化，使钢丝切丸的应用范围更加广泛。

本发明中的加工工艺由于将高碳钢丝切丸进行渗氮处理，因此本热处理工艺大大提高了高碳钢丝切丸的耐磨性，减少了破碎率，能够有效节约使用成本，符合低耗节能的原则。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

本发明的高碳钢丝包含以下组分：碳1.10%-1.20%，硅0.17%-0.37%，锰0.60%-1.00%，磷≤0.035%，硫≤0.035%。

本发明的高碳钢丝切丸热处理前的硬度为：CW1.0为45HRC，CW1.5为51.7HRC，见表1。

表1

实施例1

选取同一批次的CW1.0高碳钢丝切丸，将CW1.0高碳钢丝切丸加热到800℃、810℃、820℃、830℃、840℃后，保温15min，快速浸入水中冷却，使其硬度达到64HRC以上；然后进行回火处理，回火的条件是：将淬火后的CW1.0高碳钢丝切丸在电阻炉中分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min后，在空气中自然冷却，回火后的高碳钢丝切丸进行气体渗氮处理，采用维氏硬度计检测其硬度。CW1.0高碳钢丝切丸依次进行淬火、回火、渗氮处理后，硬度检测结果见表2。

上述热处理的条件是：淬火加热到800℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到810℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到820℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到830℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到840℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

表2

由表2可见：CW1.0高碳钢丝切丸在800℃淬火，140℃回火15min并进行渗氮处理后可达到63.5HRC，在820℃淬火，160℃回火30min，并进行渗氮处理后可达到62.6HRC。

在现有的生产技术中，普通钢丝切丸一般不经过热处理，切割、磨圆钝化后即使用，其硬度只有48-55HRC，在处理60HRC及以上硬度的材料时，清理效果不佳。经本发明处理后的高碳钢丝切丸，不但具有良好的耐磨性，且具有较高的硬度，可达63.5HRC，在处理60HRC及以上硬度的材料时，可明显提高清理效率和强化效果。

实施例2

选取同一批次的CW1.5高碳钢丝切丸，将CW1.5高碳钢丝切丸加热到800℃、810℃、820℃、830℃、840℃后，快速浸入水中冷却，使其硬度达到64HRC以上；然后进行回火处理，回火的条件是：将淬火后的CW1.0高碳钢丝切丸在电阻炉中分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min后，在空气中自然冷却，并进行渗氮处理，采用维氏硬度计检测其硬度。CW1.5高碳钢丝切丸依次进行淬火、回火和渗氮处理后，硬度检测结果见表3。

表3

由表3可见：CW1.5高碳钢丝切丸在800℃淬火，170℃回火15min，并进行渗氮处理后可达到63HRC。

实施例3

选取同一批次的CW1.0高碳钢丝切丸，作下述的处理：

高温淬火：在800℃-840℃温度范围内对CW1.0该型号的高碳钢丝切丸进行淬火处理，保温时间为15min，淬火后硬度均达到64HRC以上之后，然后进行回火处理；

淬火加热到800℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到810℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到820℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到830℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到840℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

回火：加热到140℃-180℃，保温15-30min，在空气中冷却；

渗氮：将高碳钢丝切丸置于渗氮炉中，向渗氮炉中通入高纯氮气，通入氮气1小时后，开始加热，3.5—4小时升温至500℃；加热到350℃时通入氨气，渗氮温度为500℃±10℃，渗氮时间为30小时。

实施例4

选取同一批次的CW1.5高碳钢丝切丸，作下述的处理：

高温淬火：在800℃-840℃温度范围内对CW1.5两种型号的高碳钢丝切丸进行淬火处理，保温时间为15min，淬火后硬度均达到64HRC以上之后，然后进行回火处理；

淬火加热到800℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到810℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到820℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到830℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

淬火加热到840℃，保温15min，淬火介质为水；回火时分别加热到140℃、150℃、160℃、170℃、180℃，保温15-30min，在空气中冷却。

回火：加热到140℃-180℃，保温15-30min，在空气中冷却；

渗氮：将高碳钢丝切丸置于渗氮炉中，向渗氮炉中通入高纯氮气，通入氮气1小时后，开始加热，3.5—4小时升温至500℃；加热到350℃时通入氨气，渗氮温度为500℃±10℃，渗氮时间为30小时。