CN102121084B - 低贝铸钢丸及其表面强化装置 - Google Patents

Abstract

低贝铸钢丸及其表面强化装置，属于金属磨料制造技术领域，具体涉及一种适用于工件表面清理和强化的低贝铸钢丸及其表面强化装置。其特征在于其质量百分组成为：C：0.10～0.20％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.35～0.65％，Cr：0.7～1.10％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。将回火后的铸钢丸以1～1.5t/时的进料速度加入表面强化装置内，加工强化3-5分钟，使低贝钢丸在保持高韧性的同时，硬度提高约3-5HRC，处理后的低贝钢丸具有硬度高、韧性好、耐磨损等优点，特别适用于钢材、铸件、锻件、热处理件的表面抛丸、喷丸清理和强化的要求。

Description

低贝铸钢丸及其表面强化装置

技术领域

低贝铸钢丸，属于金属磨料制造技术领域，具体涉及一种适用于工件表面清理和强化的低贝铸钢丸及其表面强化装置。

背景技术

目前，国内外使用的铸钢丸产品主要有低碳和高碳两大类。高碳铸钢丸因含碳量高(0.8-1.2wt.％C)，经离心或雾化成丸后冷却到室温形成高碳片状马氏体组织，并产生大量裂纹，虽经再次加热淬火和回火处理，裂纹仍会存在，因而脆性大，不耐冲击，在表面抛丸、喷砂清理和喷丸强化过程中容易破碎，耗损量大。低碳铸钢丸含碳量低(小于0.2wt.％C)，韧性高，但硬度低，不耐磨，而且由于熔点高，钢液流动性差，收缩大，造成钢丸疏松和空心缺陷多，尽管100％替代法测定的ERVIN循环寿命比高碳钢丸高，但在钢件清理时由于硬度低，清理效率低，清理时间长，清理相同量的钢件实际所消耗的低碳钢丸并没有减少，有时反而会增加。低碳钢丸虽经二次淬火和低温回火处理，其硬度仍然很低，无法满足对钢材、铸件、锻件、热处理件的表面抛丸、喷丸清理和强化的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种表面硬度高，不易破碎，耐磨性好的低贝铸钢丸。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该低贝铸钢丸，其特征在于其质量百分组成为：C：0.10～0.20％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.35～0.65％，Cr：0.7～1.10％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选的，质量百分组成为：C：0.19％，Si：0.17％，Mn：0.65％，Cr：0.83％，S≤0.030％，P≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明中，在传统铸钢丸成分中加入了合金元素Cr，使其在基体组织中形成了硬度更高，弥散效果更好的氧化铬，进一步起到了细化晶粒，提高淬透性，增加钢丸硬度和强度，以及提高耐磨性的作用。

该低贝铸钢丸采用如下工艺步骤制备：

1)将原料称量配料并在中频电炉或电弧炉中熔炼为钢液；

2)将步骤1)得到的钢液倒入中间包采用铝脱氧；

3)采用离心雾化或水冲击雾化法，将步骤2)脱氧后的钢液变为液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入冷却水池中凝固成铸态铸钢丸；

4)从冷却水池中捞出铸态铸钢丸烘干和筛分；

5)将烘干和筛分后的铸态铸钢丸在860-930℃加热，保温30-40分钟后在水中冷却进行淬火处理，制得由板条马氏体和贝氏体组成的复相组织铸钢丸；

6)将淬火后的铸钢丸在150-480℃温度下保温30-60分钟进行回火处理；

7)将回火后的铸钢丸以1～1.5t/时的进料速度加入表面强化装置内，加工强化3-5分钟；

8)将强化处理后的铸钢丸包装。

一种低贝铸钢丸的表面强化装置，其特征在于：包括电机、传动装置、主机和支撑主机的支撑装置，所述主机为一向右下方倾斜的中空圆筒，中心设有中心轴，中心轴上套装有叶片，主机上方左端设有进料口、右端设有吸尘口，右端下方设有出料口。

所述主机向右下方倾斜角度为1～2.5°。主机与水平面之间有1～2.5°的倾斜度的目的在于使金属磨料在强化装置内自动流向出料口，通过调整倾斜度，可以调整金属磨料强化的时间。

所述主机横向长度为1.0～1.5m，直径为500～700mm。

所述支撑装置为安装在主机两侧的左、右轴承座，中心轴左右两端分别装入左、右轴承座的轴承孔内，左、右轴承座的底面下方分别设有高度调节支架。左、右轴承为调心轴承。

所述叶片转速为1000～1500转/分。

所述传动装置为链条或皮带传动。

表面强化装置的工作原理及工作过程如下：

启动电机，电机通过传动装置带动主机内的叶片旋转，待转动平稳后将本发明成品低贝铸钢丸以1～1.5t/时的进料速度加入进料口中，经过旋转的叶片打击，使钢丸之间、钢丸与内衬之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，低贝铸钢丸在主机内滚动强化2～5分钟后，从出料口流出。同时由于撞击和摩擦使钢丸表面的氧化皮去除并从吸尘口用吸尘器吸出。主机与水平面之间有1～2.5度的倾斜度的目的是使钢丸在强化装置内自动流向出料口，通过调整倾斜度，可以调整钢丸强化的时间。主机外壳设计为对开结构的目的是为了便于在其内侧安装内衬。

与现有技术相比，本发明低贝铸钢丸所具有的有益效果是：使低贝钢丸在保持高韧性的同时，硬度提高约3-5HRC，处理后的低贝钢丸具有硬度高、韧性好、耐磨损等优点，特别适用于钢材、铸件、锻件、热处理件的表面抛丸、喷丸清理和强化的要求。此外，钢丸被强化的同时，表面氧化皮也被去除了，使经强化的钢丸更清洁，有利于提高钢丸清理钢件时钢件的表面清洁度。

附图说明

图1是本发明表面强化装置结构示意图。

图2是图1A-A截面剖视示意图。

其中：1、电动机，2、左轴承座，3进料口，4、主机，5、主机外壳，6、叶片，7、内衬材料，8、出料口，9、吸尘口，10、左轴承座，11、中心轴 12、高度调节支架。

图1～2是本发明表面强化装置的最佳实施例，下面结合附图1～2对本发明做进一步说明：

具体实施方式

实施例1

1)将质量百分比为：C：0.19％，Si：0.17％，Mn：0.65％，Cr：0.83％，S≤0.030％，P≤0.025％，其余为Fe的铸钢丸原料称量配料并在电弧炉中熔炼为钢水；

2)将步骤1)得到的钢水倒入中间包，采用加入0.015Wt％铝脱氧；

3)用离心成型法将步骤2)钢水变为水液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入冷却丸水池中形成半成品铸态低贝的铸钢丸；

4)从水池中捞出半成品铸态低贝铸钢丸，经烘干炉烘干，含水量小于0.2Wt％；

5)将烘干后的钢丸进行筛分，获得不同规格的粗料半成品；

6)将烘干的半成品铸态低贝钢丸在900℃加热，保温30分钟后，在水中冷却进行淬火，淬火后将低贝钢丸在300℃加热，保温60分钟进行回火得到回火板条马氏体+贝氏体的钢丸检测硬度为44.6HRC；

7)将低贝钢丸用磨料强化装置强化，用吹风机吹去杂质或吸尘器吸去杂质，5分钟，产品1/3直径处硬度达到50HRC，得到外硬里韧的低贝强化钢丸。用Almen试片测试规格为S550的钢丸，强化后试片弧高值为0.33mm。用100％替代法测得ERVIN寿命值为3680次。此种钢丸即耐冲击又有韧性，可用于铸件、锻件、热处理件等的表面强化、抛丸等。

8)精筛包装制得成品。

对比例1：

将质量百分比为：C：0.19％，Si：0.17％，Mn：0.65％，S≤0.030％，P≤0.025％，其余为Fe的原料称量配料并在电弧炉中熔炼为钢水后按实施例1工艺步骤1)～5)制作成铸钢丸，经检测，未添加Cr元素，且没有经过磨料强化装置强化加工的铸钢丸硬度为HRC35～39。用Almen试片测试规格为S550的钢丸，试片弧高值为0.25mm。用100％替代法测得ERVIN寿命值为3250次。

实施例2

1)将质量百分比为：C：0.15％，Si：0.31％，Mn：0.51％，S：0.028％，P：0.019％，Cr：0.88％，其余为Fe的原料称量配料并在电弧炉中熔炼为钢水；

2)将步骤1)得到的钢水倒入中间包，采用加入0.015Wt％铝脱氧；

3)用离心成型法将步骤2)钢水变为水液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入冷却丸水池中形成半成品铸态低贝的铸钢丸；

4)从水池中捞出半成品铸态低贝铸钢丸，经烘干炉烘干，含水量小于0.2Wt％；

5)将烘干后的钢丸进行筛分，获得不同规格的粗料半成品；

6)将烘干后的钢丸在880℃加热，保温30-40分钟后，在水中冷却进行淬火，淬火后将钢丸在260-280℃回火保温60分钟得到低贝钢丸，检测硬度为41HRC；

7)将低贝钢丸用磨料强化装置强化5分钟，吸尘器吸出杂质，加工后产品1/3直径处的硬度达到45HRC。制得耐破碎、耐冲击、又有韧性的低贝钢丸。用Almen试片测试规格为S550的钢丸，试片弧高值为0.31mm，用100％替代法测得ERVIN寿命值为3890次。可用于铸件、锻件、热处理件等的表面强化、抛丸等。

8)精筛包装制得成品。

实施例3

1)将质量百分比为：C：0.17％，Si：0.20％，Mn：0.55％，S：0.019％，P：0.023％，Cr：0.75％，其余为Fe的原料称量配料并在电弧炉中熔炼为钢水；

2)将步骤1)得到的钢水倒入中间包，采用加入0.015Wt％铝脱氧；

3)用离心成型法将步骤2)钢水变为水液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入冷却丸水池中形成半成品铸态低贝的铸钢丸；

4)从水池中捞出半成品铸态低贝铸钢丸，经烘干炉烘干，含水量小于0.2Wt％；

5)将烘干后的钢丸进行筛分，获得不同规格的粗料半成品；

6)将烘干后的钢丸在880℃加热，保温30-40分钟后，在水中冷却进行淬火，淬火后将钢丸在280-300℃回火保温60分钟得到低贝钢丸，检测硬度为43.8HRC；

7)将低贝钢丸用磨料强化装置强化5分钟，吸尘器吸出杂质，加工后产品1/3直径处的硬度达到49HRC。用Almen试片测试规格为S550的钢丸，试片弧高值为0.32mm，用100％替代法测得ERVIN寿命值为3750次。制得耐破碎、耐冲击、又有韧性的低贝钢丸。可用于铸件、锻件、热处理件等的表面强化、抛丸等。

8)精筛包装制得成品。

实施例4

1)将质量百分比为：C：0.13％，Si：0.15％，Mn：0.65％，S：0.022％，P：0.021％，Cr：0.79％，其余为Fe的原料称量配料并在电弧炉中熔炼为钢水；

2)将步骤1)得到的钢水倒入中间包，采用加入0.015Wt％铝脱氧；

3)用离心成型法将步骤2)钢水变为水液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入冷却丸水池中形成半成品铸态低贝的铸钢丸；

4)从水池中捞出半成品铸态低贝铸钢丸，经烘干炉烘干，含水量小于0.2Wt％；

5)将烘干后的钢丸进行筛分，获得不同规格的粗料半成品；

6)将烘干后的钢丸在880℃加热，保温30-40分钟后，在水中冷却进行淬火，淬火后将钢丸在160-180℃回火保温60分钟得到低贝钢丸，检测硬度为39.8HRC；

7)将低贝钢丸用磨料强化装置强化5分钟，吸尘器吸出杂质，加工后产品1/3直径处的硬度达到43HRC。用Almen试片测试规格为S550的钢丸，试片弧高值为0.30mm，用100％替代法测得ERVIN寿命值为4130次。制得耐破碎、耐冲击、又有韧性的低贝钢丸。可用于铸件、锻件、热处理件等的表面强化、抛丸等。

8)精筛包装制得成品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种低贝铸钢丸，其特征在于其质量百分组成为：C：0.10～0.20％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.35～0.65％，Cr：0.7～1.10％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质，所述低贝铸钢丸采用如下工艺步骤制备：

1)将原料称量配料并在中频电炉或电弧炉中熔炼为钢液；

2)将步骤1)得到的钢液倒入中间包采用铝脱氧；

3)采用离心雾化或水冲击雾化法，将步骤2)脱氧后的钢液变为液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入冷却水池中凝固成铸态铸钢丸；

4)从冷却水池中捞出铸态铸钢丸烘干和筛分；

5)将烘干和筛分后的铸态铸钢丸在860-930℃加热，保温30-40分钟后在水中冷却进行淬火处理，制得由板条马氏体和贝氏体组成的复相组织铸钢丸；

6)将淬火后的铸钢丸在150-480℃温度下保温30-60分钟进行回火处理；

7)将回火后的铸钢丸以1～1.5t/时的进料速度加入表面强化装置内，加工强化3-5分钟；

8)将强化处理后的铸钢丸包装；

其中，所述表面强化装置包括电机(1)、传动装置、主机(4)和支撑主机(4)的支撑装置，所述主机(4)为一向右下方倾斜的中空圆筒，中心设有中心轴(11)，中心轴(11)上套装有叶片(6)，主机(4)上方左端设有进料口(3)、右端设有吸尘口(9)，右端下方设有出料口(8)，所述主机(4)向右下方倾斜角度为1～2.5°，所述主机(4)横向长度为1.0～1.5m，直径为500～700mm。

2.根据权利要求1所述的低贝铸钢丸，其特征在于其质量百分组成为：C：0.19％，Si：0.17％，Mn：0.65％，Cr：0.83％，S≤0.030％，P≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的低贝铸钢丸，其特征在于：所述支撑装置为安装在主机(4)两侧的左、右轴承座(2、10)，中心轴(11)左右两端分别装入左、右轴承座(2、10)的轴承孔内，左、右轴承座(2、10)的底面下方分别设有高度调节支架(12)。

4.根据权利要求1所述的低贝铸钢丸，其特征在于：所述叶片(6)转速为1000～1500转/分。

Images