[发明专利]贝氏体钢丸及制作工艺

说明书

技术领域

贝氏体钢丸及制作工艺，本发明属于金属表面清理材料领域。

背景技术

普通的钢丸，多采用如下加工工序：熔炼造粒--粗分--选圆--淬火--回火--精分--包装。而调整钢丸硬度和韧性的主要工艺在于回火工序，根据客户对钢丸硬度的要求调整回火温度或者回火时间，得到不同硬度的钢丸。根据国家标准GB6484-86和GB6485-86以及美国SAEJ444的规定，普通钢丸的硬度为HRC40-50，随着科学技术的发展、产业结构的变化以及新钢种的不断涌现，传统的钢丸、钢砂已经远远不能满足客户高效率、低成本的要求。要提高金属结构件的清理效率，除了调整清理设备的工艺参数以外，主要手段是提高钢丸的表面硬度。传统钢丸的加工工艺提高钢丸表面硬度采用的方法主要是降低回火温度或者缩短回火时间，降低回火温度或者缩短回火时间钢丸的硬度虽然是提高了，但同时带来的也是韧性的降低，钢丸的破碎率高循环使用次数减少；要提高钢丸的使用寿命降低消耗，主要采用的方法是提高钢丸的韧性，从而增加循环使用次数。而提高钢丸韧性主要采用的是升高回火温度的方法，升高回火温度钢丸的韧性虽然会有不同程度的提高，但同时带来的也是钢丸硬度的降低，同时钢丸硬度的降低也就带来了清理效率的降低。总的说，用传统工艺生产钢丸、钢砂，在一定的范围内硬度和韧性是相互矛盾的，是彼长此消的关系。

近年来，随着科学技术的发展、产业结构的变化以及新钢种的不断涌现，客户对钢丸、钢砂质量的要求也有了新的变化，前几年大多数客户看重的是使用寿命，只要不破碎、消耗量少就可以，至于清理时间不太看重。近几年，为了提高生产效率，清理设备大多采用在线连续式清理方式，就要求在规定的时间内必须完成清理工作，达到清理效果，因此越来越多的客户越来越看重钢丸的硬度。现在客户选用的钢丸硬度一般在HRC43-50，用传统工艺生产钢丸，当硬度提高到HRC43以上时，随着硬度的升高钢丸的破碎率明显提高，而破碎钢丸的棱角也影响了清理效果(被清理的表面粗糙度超标)，虽然清理效率提高了，但客户的生产成本也增加了。根据客户对清理材料钢丸、钢砂既要清理效率高(即硬度高)又要消耗低(即韧性要好)的需求，针对传统钢丸存在的韧性好而硬度低或硬度达标而韧性差破碎率高的现状，我们研制出了这种新型的清理材料“贝氏体钢丸”。普通钢丸由于传统的热处理方式决定了它的金相组织一般以如下三种形式存在，回火索氏体、回火屈氏体、回火马氏体加残余奥氏体，回火索氏体硬度一般在HRC30左右，硬度很低，现在很多小的生产企业由于设备原因(回火温度不均匀)生产的产品中金相组织大部分是回火索氏体和回火屈氏体的混合物，而大多数企业生产的钢丸金相是回火屈氏体加弥散碳化物分布，有的企业根据客户要求生产高硬度钢丸HRC50左右，回火温度低，形成回火马氏体加弥散碳化物分布的金相组织。在实际应用中虽然清理效率提高了，但破碎率太高，很难满足用户要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种清理效率高(即硬度高)，消耗低(即韧性好)的贝氏体钢丸，及先进、使用的贝氏体钢丸的制作工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该贝氏体钢丸，其特征在于：金相组织为下贝氏体加马氏体的复相结构。

硬度HRC为43-48。

化学组成按重量比为：碳0.85-1.20％，硅0.60-1.50％，锰0.60-1.50％，钼0.10-0.40％，钨0.10-0.40％，磷不大于0.04％，硫不大于0.04％。

先进、使用的贝氏体钢丸的制作工艺如下：

熔炼造粒--粗分--选圆--淬火--精分--包装，淬火温度800±20℃。

淬火介质为机械油。

淬火介质温度300--350℃，保温时间15分钟，空冷。

本发明通过调整钢丸的化学成分，加入了少量的锰、硅、钨、钼进行微合金化；与先进、使用的淬火热处理新工艺，得到了金相组织为“贝氏体”的钢丸。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：在原钢丸化学成分的基础上加入了少量的锰、硅、钨、钼进行微合金化，不仅细化了金属晶粒，提高了强度，钢丸的淬透性更好。采用的淬火热处理工艺，得到了金相组织为“贝氏体”的钢丸。贝氏体钢丸能够满足客户对清理材料钢丸、钢砂既要清理效率高(即硬度高)又要消耗低(即韧性好)的需求。填补了本领域的一项空白。实验结果如下：

清理效率的实验：

用符合GB6485-86标准要求传统工艺生产的钢丸S460做抛丸处理时，需要平均11分钟的时间才能将配件清理合格。