專利名稱：一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬磨料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外使用的鑄鋼丸或鑄鋼砂產(chǎn)品，主要分為兩類高碳鑄鋼丸和低碳鑄鋼丸。在使用過程中目前主要存在以下問題一方面是滿足GB/T18838. 3-2008高碳鑄鋼丸和砂、SFSA20-66鑄鋼磨料、SAE J827-1996鑄鋼丸、SAEJ1993-1996高碳鑄鋼砂、YB/T5149-1993 鑄鋼丸、YB/T5150-1993 鑄鋼砂、IS011124-3-1993 高碳鑄鋼丸和砂、JISG5903-1975鑄鋼丸和砂、DIN 8201-2-1985鑄鋼丸和砂。標準的高碳鑄鋼丸和砂，主要成分為C :0. 8 I. 20wt. %，碳含量高，屬于過共析鋼成分，霧化凝固成丸后，鑄態(tài)組織中存在著嚴重的成分偏析現(xiàn)象，冷卻到室溫后形成高碳片狀馬氏體組織，高碳鑄鋼丸易產(chǎn)生大量的 裂紋，雖經(jīng)再次加熱淬火及回火后，其成分偏析也不易消除，且表面裂紋繼續(xù)擴展，脆性仍較大，在表面拋噴丸清理與強化過程中易破碎，損耗量大。另一方面滿足SAEJ2175-1991低碳鑄鋼丸、GB/T18838. 4-2008低碳鑄鋼丸標準的低碳鑄鋼丸，主要成分C :0. 08 O. 2wt. %，碳含量低，鑄態(tài)凝固成丸后，組織為低碳馬氏體+貝氏體混合組織，硬度< HRC50，硬度較低，且無法破碎制成低碳鑄鋼砂，無法適應(yīng)高硬度工件表面的拋噴丸清理與強化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足而提供一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂及其制備方法，利用該方法生產(chǎn)的低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂具有強度高、韌性好、耐沖擊、耐磨損、使用壽命長等優(yōu)點。本發(fā)明提供了一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂，該低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的組成成份及各成份的重量百分比如下c 0. 09 O. 2wt. %、Si 0 I. Iwt. %、Mn :0. 8 I. 7wt. %、V 0. 02 O. 15wt. %、Nb :0. 015 O. 06wt. %、Ti :0. 02 O. 20wt. %、S 和P 彡 O. 045wt. %、余量為 Fe。本發(fā)明還提供了所述低合金鋼鑄鋼丸的制備方法，具體步驟如下( I)將原材料按配比稱重，熔煉成鋼水；(2)將步驟(I)得到的鋼水中加入適量的鋁脫氧；(3)采用離心霧化法將步驟(2)脫氧后的鋼水利用離心力使其霧化為小液滴,液滴在其表面張力和重力的作用下變?yōu)榍蛐危淙肜鋮s水池中，凝固成半成品低合金鋼鑄鋼丸；(4)從冷卻水池中將半成品低合金鋼鑄鋼丸撈出，烘干；(5)將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在800°C 860°C下加熱，保溫30 40分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，然后將半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸在350°C 550°C下，保溫40 60分鐘，進行回火處理，制得低合金鋼鑄鋼丸。
本發(fā)明還提供了所述低合金鋼鑄鋼砂的制備方法，具體步驟如下(I)將原材料按配比稱重，熔煉成鋼水；(2)將步驟(I)得到的鋼水中加入適量的鋁脫氧；(3)采用離心霧化法將步驟(2)脫氧后的鋼水利用離心力使其霧化為小液滴,液滴在其表面張力和重力的作用下變?yōu)榍蛐危淙肜鋮s水池中，凝固成半成品低合金鋼鑄鋼丸；(4)從冷卻水池中將半成品低合金鋼鑄鋼丸撈出，烘干；(5)將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在80 0°C 860°C下加熱，保溫30 40分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸；將粒度> 2. Omm的烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸或半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，進行破碎，分別制成半成品低合金鋼鑄鋼砂、半成品淬火低合金鋼鑄砂，將半成品低合金鋼鑄鋼砂或半成品淬火低合金鋼鑄砂在350°C 500°C下，保溫30 60分鐘，進行回火處理，制得低合金鋼鑄鋼砂。本發(fā)明提供的低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的制備方法，所述步驟(2)中鋁的用量為鋼液質(zhì)量的O. 015wt. % ;所述步驟(4)中的烘干為控制含水量小于O. 20wt. %。所述步驟(5)中的淬火處理的冷卻介質(zhì)為50°C以下的流動水。本發(fā)明提供的低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的制備方法，所述低合金鋼鑄鋼砂粒度為O. I 2. 4mm。本發(fā)明所述的低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂，可改善韌性，提高耐沖擊性和耐磨損性，等同硬度下比現(xiàn)有高碳鑄鋼砂產(chǎn)品使用壽命延長15 40%，按SEAJ445-1996金屬丸砂性能測試中規(guī)定的ERVIN歐文壽命100%替代法測定，可達到3000 4000次；比現(xiàn)有低碳鑄鋼砂產(chǎn)品的硬度提高HRC10-15，可提高清理速度10 30%。特別適用于現(xiàn)有的拋噴丸清理與強化的需求。
具體實施例方式以下實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。實施例I一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂，組成為C 0. 2wt. %、Si 0. 85wt. %、Mn :0. 85wt. %、V 0. 15wt. %、Nb 0. 05wt. %、Ti :0. 12wt. %、S :0. 025wt. %、P :0. 025wt. %、余量為 Fe。制備方法( I)將原材料稱量配比，并在中頻冶煉爐中熔煉成鋼水；(2)將步驟(I)得到的鋼水轉(zhuǎn)移到中間包，并加入O. 015wt. %的鋁脫氧；(3)采用離心霧化法將步驟(2)脫氧后的鋼水利用離心力使其霧化為小液滴,液滴在其表面張力和重力的作用下變?yōu)榍蛐危淙肜鋮s水池中，凝固成半成品低合金鋼鑄鋼丸；(4)利用相關(guān)設(shè)備從冷卻水池中將半成品低合金鋼鑄鋼丸撈出，烘干，控制含水量小于 O. 2wt. % ；(5)將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在820°C下加熱，保溫40分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，然后將半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸在300°C下，保溫40分鐘，進行回火處理，制得粒度為O. I 4. Omm的回火馬氏體組織(HRC56)低合金鋼鑄鋼丸。或者將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在820°C下加熱，保溫40分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸；將粒度> 2. Omm的烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸或半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，進行破碎，分別制成半成品低合金鋼鑄鋼砂、半成品淬火低合金鋼鑄砂，將半成品低合金鋼鑄鋼砂或半成品淬火低合金鋼鑄砂在300°C下，保溫40分鐘，進行回火處理，制得粒度為O. I 2. 4mm的回火馬氏體組織(HRC56)低合金鋼鑄鋼砂。實施例2一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂，組成為C :0. 09wt. %、Si 1. lwt. %、Mn :1. 7wt. %、V 0. 02wt. %、Nb 0. 015wt. %、Ti :0. 02wt. %、S :0. 045wt. %、P :0. 045wt. %、余量為 Fe。制備方法( I)將原材料稱量配比，并在中頻冶煉爐中熔煉成鋼水；(2)將步驟(I)得到的鋼水轉(zhuǎn)移到中間包，并加入O. 015wt. %的鋁脫氧；(3)采用離心霧化法將步驟(2)脫氧后的鋼水利用離心力使其霧化為小液滴,液滴在其表面張力和重力的作用下變?yōu)榍蛐危淙肜鋮s水池中，凝固成半成品低合金鋼鑄鋼丸；(4)利用相關(guān)設(shè)備從冷卻水池中將半成品低合金鋼鑄鋼丸撈出，烘干，控制含水量小于 O. 2wt. % ；(5)將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在860°C下加熱，保溫30分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，然后將半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸在550°C下，保溫60分鐘，進行回火處理，制得粒度為O. I 4. Omm的回火馬氏體組織(HRC56)低合金鋼鑄鋼丸。或者將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在860°C下加熱，保溫30分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸；將粒度> 2. Omm的烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸或半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，進行破碎，分別制成半成品低合金鋼鑄鋼砂、半成品淬火低合金鋼鑄砂，將半成品低合金鋼鑄鋼砂或半成品淬火低合金鋼鑄砂在550°C下，保溫60分鐘，進行回火處理，制得粒度為O. I 2. 4mm的回火馬氏體組織(HRC56)低合金 鋼鑄鋼砂。實施例3一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂，組成為C 0. 15wt. %、Mn :1. 7wt. %、V :0. 09wt. %、Nb 0. 03wt. %、Ti 0. 20wt. %、P :0. 035wt. %、余量為 Fe。制備方法( I)將原材料稱量配比，并在中頻冶煉爐中熔煉成鋼水；(2)將步驟(I)得到的鋼水轉(zhuǎn)移到中間包，并加入O. 015wt. %的鋁脫氧；(3)采用離心霧化法將步驟(2)脫氧后的鋼水利用離心力使其霧化為小液滴,液滴在其表面張力和重力的作用下變?yōu)榍蛐危淙肜鋮s水池中，凝固成半成品低合金鋼鑄鋼丸；(4)利用相關(guān)設(shè)備從冷卻水池中將半成品低合金鋼鑄鋼丸撈出，烘干，控制含水量小于 O. 2wt. % ；
(5)將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在840°C下加熱，保溫35分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，然后將半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸在150°C下，保溫30分鐘，進行回火處理，制得粒度為O. I 4mm的回火馬氏體組織(HRC56)低合金鋼鑄鋼丸。或者將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在840°C下加熱，保溫35分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸；將粒度> 2. Omm的烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸或半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，進行破碎，分別制成半成品低合金鋼鑄鋼砂、半成品淬火低合金鋼鑄砂，將半成品低合金鋼鑄鋼砂或半成品淬火低合金鋼鑄砂在150°C下，保溫30分鐘，進行回火處理，制得粒度為O. I 2. 4mm的回火馬氏體組織(HRC56)低合金鋼鑄鋼砂。
權(quán)利要求
1.一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂，其特征在于該低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的化學(xué)成分為C 0. 09 O. 2wt. %、Si 0 I. Iwt. %、Mn 0. 8 I. 7wt. %、V :0. 02 O. 15wt. %、Nb O.015 O. 06wt. %、Ti 0. 02 O. 20wt. %、S 和 P 彡 O. 045wt. %、余量為 Fe。
2.權(quán)利要求I所述低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)將原材料按配比稱重,熔煉成鋼水； (2)將步驟(I)得到的鋼水中加入適量的鋁脫氧； (3 )采用旋轉(zhuǎn)盤離心法將步驟(2 )脫氧后的鋼水利用離心力使其霧化為小液滴,液滴在其表面張力和重力的作用下形成球形，落入冷卻水池中，凝固成半成品低合金鋼鑄鋼丸； (4)從冷卻水池中將半成品低合金鋼鑄鋼丸撈出，烘干； (5)將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在800°C 860°C下加熱，保溫30 40分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理。制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，然后將半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸在350°C 550°C下，保溫40 60分鐘，進行回火處理，制得低合金鋼鑄鋼丸。
3.權(quán)利要求I所述低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)將原材料按配比稱重，熔煉成鋼水； (2)將步驟(I)得到的鋼水中加入適量的鋁脫氧； (3 )采用離心霧化法將步驟(2 )脫氧后的鋼水利用離心力使其霧化為小液滴,液滴在其表面張力和重力的作用下變?yōu)榍蛐危淙肜鋮s水池中，凝固成半成品低合金鋼鑄鋼丸； (4)從冷卻水池中將半成品低合金鋼鑄鋼丸撈出，烘干； (5)將烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸在800°C 860°C下加熱，保溫30 40分鐘后，在水中冷卻，進行淬火處理，制得半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸；將粒度> 2. Omm的烘干的半成品低合金鋼鑄鋼丸或半成品淬火低合金鋼鑄鋼丸，進行破碎，分別制成半成品低合金鋼鑄鋼砂、半成品淬火低合金鋼鑄砂，將半成品低合金鋼鑄鋼砂或半成品淬火低合金鋼鑄砂在350°C 500°C下，保溫40 60分鐘，進行回火處理，制得低合金鋼鑄鋼砂。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中鋁的用量為鋼液質(zhì)量的O. 015wt. %。
5.按照權(quán)利要求2或3所述的低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中的烘干為控制含水量小于O. 2wt. %。
6.按照權(quán)利要求2或3所述的低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中的淬火處理的冷卻介質(zhì)為50°C以下的流動水。
7.按照權(quán)利要求3所述的低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中低合金鋼鑄鋼砂粒度為O. I 2. 4mm。
全文摘要
一種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂及其制備方法，該低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂的化學(xué)成分組成為C0.09～0.2wt.%、Si0～1.1wt.%、Mn0.8～1.7wt.%、V0.02～0.15wt.%、Nb0.015～0.06wt.%、Ti0.02～0.20wt.%、S和P≤0.045wt.%、余量為Fe。組成中含有微量合金元素V、Nb、Ti，增強了鑄鋼丸強度，改善了韌性，提高了耐沖擊性和耐磨損性，使該種低合金鋼鑄鋼丸或鑄鋼砂具有強度高、韌性好、耐沖擊、耐磨損、使用壽命長等特點。
文檔編號C21D9/36GK102766828SQ20121028904
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者于海雙, 劉越, 李寶軍, 葛德彪, 辛啓斌 申請人:遼寧龍源實業(yè)有限公司