高铬铸铁耐磨球在水基介质中热处理的淬火工艺方法

摘要

本发明公开了一种高铬铸铁耐磨球在水基介质中热处理的分级等温淬火工艺方法，将高铬铸铁耐磨球加热到850～1050oC，保温2～4小时，实现奥氏体化；将高铬铸铁耐磨球放入到质量浓度为5%～25%水基淬火剂中淬火；将高铬铸铁耐磨球取出放入到220～300oC的等温炉中等温2～4小时；取出高铬铸铁耐磨球空冷到室温。在耐磨球的热处理工艺使用水基淬火介质，通过加入不同冷却速度的水基淬火剂同时控制淬火介质的浓度来控制合适的淬火速度，并采用分级淬火和等温淬火工艺，使淬火后的耐磨球比应用普通淬火介质和淬火工艺生产的耐磨球具有更理想的综合效果，同时还能降低耐磨球的热处理成本，改善热处理的环保条件。

说明书

技术领域

本发明属于铸造材料和热处理领域，特别涉及一种高铬铸铁耐磨球在水基介质中热处理的分级等温淬火工艺方法。 

背景技术

当下我国耐磨铸球的热处理介质一般有以下几种：1）空冷或雾冷；2）淬火油；3）硝盐。淬火油的优点是：低温阶段冷却速度较为缓和，不容易出现耐磨球淬裂或变形。其缺点是1）高中温阶段冷却速度较慢，耐磨球硬度不够；2）老化变质严重，消耗速度快；3）容易着火，烟气污染严重；硝盐具有使用温度高，使用温度范围宽，耐磨球淬火变形小等优点，但由于硝盐属于致癌物质，污染环境，随着环境保护意识的提高其使用越来越受限制，并且生产成本高，生产效率低。 

由于传统淬火介质具有不可克服的相应缺点，如何使用新型淬火介质和分级等温淬火工艺来保持传统介质的优点，同时避免传统淬火介质的缺点，是耐磨球热处理工艺的一个重大问题。 

发明内容

本发明的目的是克服传统淬火介质污染环境、容易老化和成本高等缺陷，使用水基淬火介质作为传统耐高铬磨球的淬火介质的替代介质，同时采用合理的分级等温淬火热处理工艺方案，使得高铬耐磨球达到或超过原有的性能指标。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高铬铸铁耐磨球在水基介质中热处理的淬火工艺方法，包括以下步骤： 

（1）将高铬铸铁耐磨球加热到850～1050^oC，优选950～1000^oC，保温2～4小时，优选2～3小时，实现奥氏体化；

（2）将高铬铸铁耐磨球放入到质量浓度为 5%～25%水基淬火剂中淬火，优选20%～25%浓度；

（3）将高铬铸铁耐磨球取出放入到220～300 ^oC的等温炉中等温2～4小时，优选230～250^oC，2～3小时；

（4）取出高铬铸铁耐磨球空冷到室温。

所述高铬铸铁耐磨球直径大于60mm时，还包括以下步骤：在200～400^oC将高铬铸铁耐磨球取出水基淬火液，优选200～250^oC，保持一定的时间，使高铬磨球内外均温达到200～280^oC，优选200～220^oC。所述水基淬火液为PQG水基添加剂J2。 

所述高铬铸铁耐磨球直径小于60mm时，使用的水基淬火液为PQG水基添加剂J1。 

PQG水基添加剂J1、J2可在北京京奥泰尔新材料科技有限公司 购买获得。 

所述高铬铸铁耐磨球含有C：2%～2.8%，Si：0.2%～1%，Mn：0.3%～1.2%，S＜0.04%，P＜0.04%，Cr：10%～26%。 

在耐磨球的热处理工艺使用水基淬火介质，不采用传统的油淬回火和盐浴等温淬火工艺，通过加入不同冷却速度的水基淬火剂同时控制淬火介质的浓度来控制合适的淬火速度，并采用分级淬火和等温淬火工艺，使淬火后的耐磨球比应用普通淬火介质和淬火工艺生产的耐磨球具有更理想的综合效果，同时还能降低耐磨球的热处理成本，改善热处理的环保条件。 

使用本工艺与传统工艺相比具有如下优点： 

1）使用水基淬火剂，与传统淬火油相比，无烟气污染，无火灾危险；与硝盐熔液相比，无致癌危险，不污染环境，同时介质消耗成本低，生产效率高。

2）本工艺同时使用分级淬火工艺和等温淬火工艺，与传统的淬火工艺相比更有利于磨球的硬度指标和韧性指标达到较高水平，保证磨球在现实工业应用的良好效果。 

3）传统淬火工艺为了达到较好的淬透效果，磨球成份中加入了铬、锰、铜、钼等元素，增加磨球淬透性，这样大大增加了生产成本。本工艺采用的水基淬火介质，具有快速的高中温淬火速度，通常可以不需要添加铜钼等合金元素。 

3）从使用本专利工艺的产品性能上看，达到甚至超过使用原有工艺的磨球水平。使用本专利工艺的高铬球表面硬度达到HRC59以上，心部硬度达到HRC55以上，冲击韧性达到4J以上。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。 

实施例1

直径120mm高铬铸球, 含有C：2%，Si：0.6%，Mn：1.0%，S：0.02%，P：0.01%，Cr：18%；

（1）将铸铁耐磨球加热到1000^oC，保温2小时，实现奥氏体化；

（2）将铸铁耐磨球放入到浓度为25%水基淬火剂中淬火；

（3）在200^oC将铸铁耐磨球取出水基淬火液，保持一段时间，使磨球内外均温达到250^oC；

（4）将铸铁耐磨球取出放入到300^oC温度的等温炉中等温4小时；

（5）取出铸铁耐磨球空冷到室温。

表面硬度达到HRC60，心部硬度达到HRC55，冲击韧性达到4.5J。 

实施例2

直径50mm高铬铸球, 含有C：2.5%，Si：0.8%，Mn：10.7%，S：0.01%，P：0.005%，Cr：20%；

（1）将铸铁耐磨球加热到950^oC，保温2小时，实现奥氏体化；

（2）将铸铁耐磨球放入到浓度为20%水基淬火剂中淬火；

（3）将铸铁耐磨球取出放入到230^oC温度的回火炉中回火3小时；

（4）取出铸铁耐磨球空冷到室温。

表面硬度达到HRC59，心部硬度达到HRC55，冲击韧性达到4J。 

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。