本發明屬金屬磨料

　　技術領域：

　　，具體涉及一種用于對鋼材表面進行拋丸、噴丸清理和強化處理的合金鋼丸及其制備方法。

　　背景技術：

　　：我國目前使用的鑄鋼丸一直為國標GB6484/6485-86產品，其重量百分組成為：0.85～1.20％C，0.40～1.50％Si，0.60～1.20％Mn，0～0.05％S，0～0.05％P，余量為Fe。一方面，含碳量高，在幾周冷卻成丸時，組織中存在嚴重的成分偏析現象，有大量二次滲碳體析出和高碳片狀馬氏體形成，鑄鋼丸表面產生大量的微裂紋，經再次淬火及回火后，其成分偏析也不能消除，而表面裂紋數量會繼續增加，脆性仍較大，在對鋼材表面拋丸或噴完清理和強化處理過程中易破碎，損耗量大，其使用壽命較短.根據國際通用的對鋼丸疲勞壽命的檢測方法-歐文(ERVIN)壽命試驗法進行檢測，S550(1.7mm)的壽命值僅為2600～2800次循環。在用于高強度鋼材的拋丸清理及強化處理時，其性能缺陷更加明顯。為了解決上述技術問題，眾多研究者通過在鑄鋼丸基礎上添加合金元素，以提高其強度和硬度，延長使用循環次數和使用壽命。例如，申請號為200810158312.X的發明專利，將鑄鋼丸中的碳含量一下子降低到了0.1～0.30％，制成了鑄鋼丸，提高了產品鋼丸的韌性，可以使其試驗壽命值提高到3500～3600次，延長了30％。但實驗證明，該鑄鋼丸由于硬度和強度下降，使得表面強化處理的總效率有所下降。申請號為00129412.1的專利，將碳含量降低到0.60～0.85％中碳的水平，錳的含量降低到0.15～0.4％，在其中加入了鉻、釩、鉬等元素，以增強產品強度，改善韌性。在此基礎上，申請號為201010602821.4的專利進一步將鉻的含量由0.10～0.20％提高到0.70～1.20％，制備了低碳高鉻合金強化鑄鋼丸，強度和硬度均得到了進一步的提高，ERVIN標準試驗機循環實驗次數最高達到了4130次。但是在這樣的元素組成下進一步增加ERVIN標準試驗機循環實驗次數的難度很大，因為在調整鋼丸合金元素過程中，合金鋼丸的強度與其韌性是一個矛盾的兩方面，往往不能很好地兼顧，這也是現有技術沒有很好解決的問題，因此同時提高合金鋼丸的強度和韌性是進一步提高鋼丸的性能需要解決的技術問題。技術實現要素：本發明為解決現有技術中的問題，提供一種鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸及其制備方法，本發明方法在大幅度提高合金鋼丸強度、硬度的同時，進一步改善其韌性，提高其使用性能。為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實施：一種鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸，其元素重量百分比如下：碳0.10～0.40％，硅0.10～0.50％，錳0.60～1.80％，鉻0.5～1.50％，銅0.30～0.80％，鉬0.10～0.45％，釩0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵和不可避免的雜質。優選的，所述的鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸，其元素重量百分比如下：碳0.20～0.30％，硅0.20～0.35％，錳0.80～1.20％，鉻0.7～1.20％，銅0.40～0.60％，鉬0.20～0.35％，釩0.20～0.25％，硼0.004～0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵和不可避免的雜質。更優選的，所述的鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸，其元素重量百分比如下：碳0.25％，硅0.30％，錳1.00％，鉻0.8％，銅0.50％，鉬0.30％，釩0.22％，硼0.005％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵和不可避免的雜質。上述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，包括以下步驟：k.先測定所用的原料碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵、硼鐵和紫銅的元素組成，然后按照所述各元素重量百分比，分別計算出所需原料碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵、硼鐵和紫銅的重量，稱好備用；l.將稱好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐，開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液一；m.將稱好的硼鐵加入到步驟b的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻得鋼熔融液二；n.將稱好的紫銅加入到步驟c的鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三；o.將步驟d的鋼熔融液三倒入中間包，然后將重量百分比為0.020％的純鋁采用插入的方法加入到所述中間包的鋼熔融液三中，進行脫氧，得脫氧后的鋼熔融液四；p.將步驟e的鋼熔融液四采用水霧化方法，使鋼液形成小液滴，液滴在鋼液表面張力的作用下變為球形，落入水池中，冷卻凝固后得到半成品合金鋼丸；q.從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，經熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，控制含水量小于1.0％(重量百分比)，得到合金鋼丸干品；r.將所述的合金鋼丸干品加入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在810～850℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為30～40分鐘，隨后采用低于35℃的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸；s.將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在400～450℃，停留時間為30～40分鐘，得到回火合金鋼丸；t.將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品。優選的，所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，所述步驟b中，所述中頻感應電爐加熱爐內物料的溫度為1630℃。優選的，所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，所述步驟g中，控制合金鋼丸的含水量小于0.91％。優選的，所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，所述步驟h中，加熱爐溫度控制在830℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為35分鐘，隨后采用低于30℃的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。優選的，所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，所述步驟i中，回火爐的溫度控制在420℃，停留時間為35分鐘。更優選的，所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，包括以下具體步驟：按入爐總重量為1000kg，各元素重量百分比：碳0.15％，硅0.35％，錳1.20％，鉻1.2％，銅0.60％，鉬0.35％，釩0.25％，硼0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵，計算所用原料的重量，其中硅鐵0.65kg、錳鐵8.64kg、鉻鐵14.48kg、紫銅3.56kg、鉬鐵5.67kg、釩鐵3.13kg、硼鐵0.27kg，所述碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為15的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.143％、硅0.27％、錳0.45％、鉻0.25％、銅0.25％，所需重量為970kg；將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液一。將稱量好的硼鐵加入所述的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻,得鋼熔融液二。將稱量好的紫銅加入所述的得鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三；將鋼熔融液三倒入中間包，然后采用插入的方法將0.2kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧，得鋼熔融液四。將鋼熔融液四采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.72％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在830℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為35分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在420℃，停留時間為35分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品。在本發明中，首先，將合金鋼中的碳含量調整為0.10～0.40％，在該含量下，可以減少熔融液凝固成球形丸后的成分偏析及表面微裂紋，在經淬火和回火處理后，可以完全消除成分偏析所導致的網絡碳化物，降低脆性，改善韌性，降低破碎率和磨損量，同時由于碳含量不至于太低，因此對產品強度和硬度的損失不大；其次，添加的鉻、釩和鉬，可提高淬透性，并在晶體中起彌散強化作用，抵消碳含量降低造成的硬度降低的問題，提高了淬火和回火后的硬度，提高耐沖擊性和耐磨損性，延長使用壽命；再次，本發明在合金鋼中進一步加入銅和硼合金元素。由于銅不依賴碳、氮元素即可在鋼中產生顯著的析出強化作用，銅的加入可利用其時效硬化效應獲得良好的綜合性能；銅的含量控制在0.3～0.8％范圍內，其在鋼中將接近飽和狀態，可析出ε-Cu相，產生沉淀強化，可顯著提高鋼的強度，同時由于裂紋擴展路徑收到細小的富銅顆粒的阻礙，使得鋼具有搞得抗疲勞裂紋生長能力，增強其韌性。硼作為微合金元素加入到鋼中后，對獲得細小的微觀組織很有利，可獲得板條貝氏體和粒狀貝氏體微觀結構，有利于增強合金鋼產品的韌性，改善合金鋼產品的綜合力學性能。另外，硼的加入可以使得回火溫度在較低的溫度400℃～450℃下進行。尤其是銅和硼與其他合金元素形成了良好的協同作用，提高了本發明產品作為鋼鑄件表面強化處理的抗磨綜合性能。本發明與現有技術相比具有以下顯著的效果：(1)在提高產品強度和硬度的同時，增強了其韌性，較好地解決了提高強度和增加韌性不能兼顧的問題。(2)產品的使用壽命得到了大幅度的延長，從普通鑄鋼丸的試驗機2600～2800次左右，一下子增加到4350-4600次，也比其他經合金化改進的合金鑄鋼丸的使用次數多出近1000次以上。(3)相比于其他改進型鑄鋼丸產品，本發明產品的生產成本基本持平，使得本發明產品的性價比較高。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步的說明。實施例1入爐總重量為1000kg，合金鋼丸產品元素重量百分組成：碳0.25％，硅0.30％，錳1.00％，鉻0.8％，銅0.50％，鉬0.30％，釩0.22％，硼0.005％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵。根據所述元素重量百分組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中硅鐵0.14kg、錳鐵4.12kg、鉻鐵8.40kg、紫銅2.53kg、鉬鐵4.86kg、釩鐵2.76kg、硼鐵0.22kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為25的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.25％、硅0.27％、錳0.65％、鉻0.25％、銅0.25％，所需重量為980kg。將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入到中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液一。將稱量好的硼鐵加入所述的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液二。將稱量好的紫銅加入所述的鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三。將鋼熔融液三倒入中間包，然后采用插入的方法將0.2kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧，得鋼熔融液四。將鋼熔融液四采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.83％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在850℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為40分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在450℃，停留時間為40分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重954kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。實施例2入爐總重量為1000kg，合金鋼丸產品元素重量百分組成：碳0.15％，硅0.35％，錳1.20％，鉻1.2％，銅0.60％，鉬0.35％，釩0.25％，硼0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵。根據所述元素重量百分組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中硅鐵0.65kg、錳鐵8.64kg、鉻鐵14.48kg、紫銅3.56kg、鉬鐵5.67kg、釩鐵3.13kg、硼鐵0.27kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為15的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.143％、硅0.27％、錳0.45％、鉻0.25％、銅0.25％，所需重量為970kg。將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1630℃，使其熔煉為鋼熔融液一。將稱量好的硼鐵加入所述的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻,得鋼熔融液二。將稱量好的紫銅加入所述的得鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三。將鋼熔融液三倒入中間包，然后采用插入的方法將0.2kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧，得鋼熔融液四。將鋼熔融液四采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.72％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在830℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為35分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在420℃，停留時間為35分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重963kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。實施例3入爐總重量為1000kg，合金鋼丸產品元素重量百分組成：碳0.30％，硅0.25％，錳0.80％，鉻0.75％，銅0.40％，鉬0.20％，釩0.20％，硼0.004％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵。根據所述元素重量百分組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中硅鐵0.41kg、錳鐵4.04kg、鉻鐵7.62kg、紫銅1.53kg、鉬鐵3.24kg、釩鐵2.51kg、硼鐵0.18kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為30的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.300％、硅0.20％、錳0.45％、鉻0.25％、銅0.25％，所需重量為983kg。將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液一。將稱量好的硼鐵加入所述的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液二。將稱量好的紫銅加入所述的鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三。將鋼熔融液三倒入中間包，然后采用插入的方法將0.25kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧，得鋼熔融液四。將鋼熔融液四采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.68％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在820℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為40分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在430℃，停留時間為40分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重958kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。實施例4入爐總重量為1000kg，合金鋼丸產品元素重量百分組成：碳0.40％，硅0.45％，錳0.70％，鉻1.50％，銅0.30％，鉬0.15％，釩0.20％，硼0.007％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵。根據所述元素重量百分組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中硅鐵2.26kg、錳鐵2.97kg、鉻鐵19.00kg、紫銅0.56kg、鉬鐵2.43kg、釩鐵2.51kg、硼鐵0.31kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為40的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.41％、硅0.25％、錳0.45％、鉻0.25％、銅0.25％，所需重量為970kg。將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液一。將稱量好的硼鐵加入所述的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液二。將稱量好的紫銅加入所述的鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三。將鋼熔融液三倒入中間包，然后采用插入的方法將0.25kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧得鋼熔融液四。將鋼熔融液四采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.91％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在810℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為40分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在450℃，停留時間為36分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重951kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。實施例5入爐總重量為1000kg，合金鋼丸產品元素重量百分組成：碳0.15％，硅0.30％，錳1.70％，鉻1.30％，銅0.80％，鉬0.45％，釩0.30％，硼0.005％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵。根據所述元素重量百分組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中錳鐵14.31kg、鉻鐵16.01kg、紫銅5.56kg、鉬鐵7.29kg、釩鐵3.76kg、硼鐵0.22kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為15的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分組成為碳0.143％、硅0.27％、錳0.45％、鉻0.25％、銅0.25％，所需重量為960kg。將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液一。將稱量好的硼鐵加入所述的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液二。將稱量好的紫銅加入所述的鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三。將鋼熔融液三倒入中間包，然后采用插入的方法將0.3kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧，得鋼熔融液四。將鋼熔融液四采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.91％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在850℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為38分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在440℃，停留時間為40分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重967kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。對照例1：根據國標GB6484/6485-86鑄鋼丸的元素重量百分組成要求：0.85～1.20％C，0.40～1.50％Si，0.60～1.20％Mn，0～0.05％S，0～0.05％P，余量為Fe，本對照例的合金鋼元素重量百分組成選定為：碳1.00％，硅0.80％，錳1.00％，硫<0.05％，磷<0.05％，余量為鐵，入爐總重量為1000kg。根據所述的元素重量百分組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中硅鐵7.27、錳鐵6.28kg、增碳劑1.56kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為85的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.86％、硅0.25％、錳0.45％、鉻0.25％，所需重量為985kg。將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、增碳劑加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液。將熔融液倒入中間包，然后采用插入的方法將0.25kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧。采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.89％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在830℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為40分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在430℃，停留時間為40分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重974kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。對照例2：本對照例在對照例1國標GB6484/6485-86鑄鋼丸合金組成及基礎上加入銅和硼元素，選定的合金鋼丸的元素重量百分組成：碳1.00％，硅0.80％，錳1.00％，銅0.25％，硼0.006％，硫<0.05％，磷<0.05％，余量為鐵，入爐總重量為1000kg。根據所述元素組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中硅鐵7.27％、錳鐵6.28kg、紫銅0.04kg、硼鐵0.22kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為85的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.86％、硅0.25％、錳0.45％、鉻0.25％，所需重量為985kg。將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、增碳劑等加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液。將熔融液倒入中間包，然后采用插入的方法將0.25kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧。采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.92％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在830℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為40分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在430℃，停留時間為40分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重968kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。對照例3：本對照例參照ZL00129412.1發明專利的合金鋼丸元素重量百分組成：碳0.60～0.85％，硅0.40～1.50％，錳0.50～1.20％，鉻0.15～0.40％，釩0.10～0.20％，鉬0.10～0.20％，硫<0.05％，磷<0.05％，余量為鐵，將本對照例合金鋼丸的元素重量百分組成選定為碳0.75％，硅0.90％，錳0.85％，鉻0.28％，釩0.15％，鉬0.15％，硫<0.05％，磷<0.05％，余量為鐵。入爐總重量為1000kg。根據所述元素組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中硅鐵8.54kg、錳鐵4.59kg、鉻鐵0.51kg、鉬鐵2.43kg、釩鐵1.88kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為75的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.75％、硅0.25％、錳0.45％、鉻0.25％，所需重量為983kg。將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液。將熔融液倒入中間包，然后采用插入的方法將0.20kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧。采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.94％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在830℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為40分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在430℃，停留時間為40分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重958kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。對照例4：本對照例參照ZL20101060281.4發明專利的合金鋼元素重量百分組成：碳0.10～0.20％，硅0.17～0.37％，錳0.35～0.65％，鉻0.70～1.10％，硫<0.035％，磷<0.035％，余量為鐵，將本對照例的合金鋼丸元素重量百分組成選定為碳0.15％，硅0.27％，錳0.50％，鉻0.90％，硫<0.035％，磷<0.035％，余量為鐵。入爐總重量為1000kg。根據所述元素組成要求和表1中所列各原料的元素組成計算所用原料的重量，其中錳鐵0.62kg、鉻鐵9.86kg。碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為15的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.143％、硅0.27％、錳0.45％、鉻0.25％，所需重量為990kg。將稱量好的碳鋼廢料、錳鐵、鉻鐵等加入中頻感應電爐。開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液。將熔融液倒入中間包，然后采用插入的方法將0.20kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧。采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸。從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.84％(重量百分比)的合金鋼丸干品。將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在830℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為40分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在430℃，停留時間為40分鐘，得到回火合金鋼丸。將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品，各種型號大小的成品總重954kg。產品采用經直讀光譜儀和硫磷分析儀對組分進行測定，采用ERVIN標準疲勞循環試驗機進行疲勞循環次數實驗。結果見表2。表1各種原料元素組成表原料國標牌號CSiMnCrVMoCuBPS硅鐵GB/T2272-2009FeSi75AI1.0-B0.275.30.50.50.040.02錳鐵GB/T3795-2014FeMn88C0.20.2188.60.150.02鉻鐵GB/T5683-2008FeCr65C0.150.251.566.20.030.025釩鐵GB/T4139-2012FeV80-A0.151.579.80.050.04鉬鐵GB/T3649-2008FeMo60-A0.1161.70.50.080.04硼鐵GB/T5682-2015FeB22C0.10.1422.40.030.01紫銅GB/T5231-2001T399.7增碳劑96.0表2各實施例組分分析、硬度及循環次數等檢測結果注：合金元素分析采用德國斯派克SPECTROMAXx直讀光譜儀，碳硫含量采用北京萬聯達信科儀器CS-903高頻碳硫分析儀，疲勞試驗循環次數采用ERVIN標準試驗機，所用的各實施例和對照例的產品型號為S550(1.7mm)。本發明中加入了鉻、錳、釩、鉬、銅和硼等多種合金元素，在提高產品強度和硬度的同時，增強了其韌性，較好地解決了提高強度和增加韌性不能兼顧的問題。尤其是銅和硼與其他合金元素形成了良好的協同作用，提高了本發明產品作為鋼鑄件表面強化處理的抗磨綜合性能，使產品的使用壽命得到了大幅度的延長，ERVIN試驗機循環次數從普通鑄鋼丸的試驗機2800次和其他專利技術改進的3980，增加到本發明申請的4350-4600次。當前第1頁1 2 3 

　　技術特征：

　　1.一種鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸中各元素重量百分比為，碳0.25～0.40％，硅0.10～0.50％，錳0.60～1.80％，鉻0.5～1.50％，銅0.30～0.80％，鉬0.10～0.45％，釩0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵和不可避免的雜質，其特征是該制備方法包括以下步驟：

　　a.先測定所用的原料碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵、硼鐵和紫銅的元素組成，然后按照所述各元素重量百分比，分別計算出所需原料碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵、硼鐵和紫銅的重量，稱好備用；

　　b.將稱好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐，開啟中頻電源將爐內物料加熱到1630℃，使其熔煉為鋼熔融液一；

　　c.將稱好的硼鐵加入到步驟b的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻得鋼熔融液二；

　　d.將稱好的紫銅加入到步驟c的鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三；

　　e.將步驟d的鋼熔融液三倒入中間包，然后將重量百分比為0.020％的純鋁采用插入的方法加入到所述中間包的鋼熔融液三中，進行脫氧，得脫氧后的鋼熔融液四；

　　f.將步驟e的鋼熔融液四采用水霧化方法，使鋼液形成小液滴，液滴在鋼液表面張力的作用下變為球形，落入水池中，冷卻凝固后得到半成品合金鋼丸；

　　g.從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，經熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，控制含水量小于1.0％，得到合金鋼丸干品；

　　h.將所述的合金鋼丸干品加入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在810～850℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為30～40分鐘，隨后采用低于35℃的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸；

　　i.將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在400～450℃，停留時間為30～40分鐘，得到回火合金鋼丸；

　　j.將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品。

　　2.如權利要求1所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，其特征是，所述步驟g中，控制合金鋼丸的含水量小于0.91％。

　　3.如權利要求1所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，其特征是，所述步驟h中，加熱爐溫度控制在830℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為35分鐘，隨后采用低于30℃的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸。

　　4.如權利要求1所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，其特征是，所述步驟i中，回火爐的溫度控制在420℃，停留時間為35分鐘。

　　5.如權利要求1所述鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

　　入爐總重量為1000kg，合金鋼丸產品元素重量百分組成：碳0.40％，硅0.45％，錳0.70％，鉻1.50％，銅0.30％，鉬0.15％，釩0.20％，硼0.007％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵，根據所述元素重量百分組成要求計算所用原料的重量，其中硅鐵2.26kg、錳鐵2.97kg、鉻鐵19.00kg、紫銅0.56kg、鉬鐵2.43kg、釩鐵2.51kg、硼鐵0.31kg，碳鋼廢料采用國標為GB/T699-1999、牌號為40的優質碳素結構鋼廢料，其主要元素重量百分含量為碳0.41％、硅0.25％、錳0.45％、鉻0.25％、銅0.25％，所需重量為970kg；將稱量好的碳鋼廢料、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩鐵、鉬鐵加入中頻感應電爐，開啟中頻電源將爐內物料加熱到1600～1650℃，使其熔煉為鋼熔融液一，將稱量好的硼鐵加入所述的鋼熔融液一中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液二，將稱量好的紫銅加入所述的鋼熔融液二中，使其充分熔化并分散均勻，得鋼熔融液三；

　　將鋼熔融液三倒入中間包，然后采用插入的方法將0.25kg純鋁棒加入所述中間包的熔融液中，進行脫氧得鋼熔融液四，將鋼熔融液四采用水霧化方法進行造粒得到半成品合金鋼丸，從水池中撈出所述的半成品合金鋼丸，送入熱源為液化氣或天然氣的流化床烘干爐進行快速烘干，得到水含量為0.91％的合金鋼丸干品，將所述的合金鋼丸干品送入連續式加熱爐，加熱爐溫度控制在810℃，所述的合金鋼丸干品在加熱爐中停留時間為40分鐘，隨后采用30℃左右的冷水進行淬火處理，得到淬火合金鋼丸，將所述的淬火合金鋼丸加入回火爐，回火爐的溫度控制在450℃，停留時間為36分鐘，得到回火合金鋼丸，將所述的回火合金鋼丸采用風冷的方法進行降溫處理，然后進行篩分獲得鋼鑄件強化處理用耐磨合金鋼丸產品。

　　技術總結

　　本發明屬于金屬磨料技術領域，涉及一種鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸及其制備方法，鋼鑄件表面強化處理用耐磨合金鋼丸各組分的重量百分比為：碳0.10～0.40％，硅0.10～0.50％，錳0.60～1.80％，鉻0.5～1.50％，銅0.30～0.80％，鉬0.10～0.45％，釩0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量為鐵。本發明通過加入鉻、錳、釩、鉬、銅和硼等多種合金元素，在提高產品強度和硬度的同時，增強了其韌性，較好地解決了提高強度和增加韌性不能兼顧的問題。尤其是銅和硼與其他合金元素形成了良好的協同作用，提高了本發明產品作為鋼鑄件表面強化處理的抗磨綜合性能。

　　技術研發人員：胡碩真;孟令光;鄭蘭君;王秀霞

　　受保護的技術使用者：連云港倍特超微粉有限公司;江蘇日東機械裝備有限公司

　　技術研發日：2016.11.29

　　技術公布日：2019.04.05