[发明专利]一种抛丸机用钢丸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种抛丸机用钢丸的制备方法。

背景技术

目前铸钢丸广泛应用于机械、造船、汽车、飞机及集装箱制造业零部件的表面清理、除锈、去漆及强化。随着航天、航空及特殊领域对结构件表面质量要求的日益提高以及人们的环境保护意识的增强，特种钢丸的研究开发是近年来研究的热点。原来用酸洗处理的大量钢件，目前大部分改为用抛喷丸清理代替以减少废酸和污水等的排放，使抛喷丸清理用铸钢丸的用量进一步增加。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，尽管通过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低碳铸钢丸硬度低，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。容易破碎和磨损的钢丸在继续抛打的过程中还会产生粉尘，使被清理钢件的表面清洁度降低。在进行喷丸强化处理提高疲劳强度时，破碎的高碳钢丸还会划伤工件的表面而使疲劳强度降低。中国专利200910016072.4公开了一种中碳铸钢丸，其原料组成为碳0.35-0.65％，硅0-0.3％，锰0.35-1.5％，磷0-0.05％，硫0-0.05％，其余为铁。相应的，其制备方法中，半成品铸态中碳铸钢丸加热温度为820-860℃，水冷淬火后回火温度为150-550℃。实验发现，通过该工艺中较高温度回火时，制备的中碳铸钢丸硬度较低；当采用较低温度回火时，硬度高但韧性明显不足，循环使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于提出一种抛丸机用钢丸的制备方法，该钢丸既具有高硬度，又具有适当的韧性，可避免在使用时破碎。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种抛丸机用钢丸的制备方法，所述钢丸的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.65-0.75，Si：0.05-0.15，Mn：1.5-1.7，P：≤0.020，S：≤0.020，Cr：0.6-0.8，Ni：0.3-0.5，V：0.06-0.08，Al：0.02-0.04，Cu：0.3-0.5，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：

1）熔炼：将配比好的原料组合物熔炼成钢水，倒入中间包，采用脱氧剂脱氧；

2）离心成型法成丸：将脱氧后的钢水浇入高速旋转的离心盘内，在离心力的作用下甩出落入冷却水池，捞出后烘干得成型的铸态钢丸；

3）热处理：将成型的铸态钢丸加热到890-910℃保持10-15分钟后水冷淬火，然后在200-210℃下进行回火处理25-35分钟，回火后采用钢板振动筛水冷法快速冷却即可。

本发明钢丸适当降低碳含量，并配合适当的合金元素，其中铬、锰、钒是主要的硬化元素和提高淬透性的元素，铝是细化晶粒元素，有害元素硫、磷的含量均限制在较低的水平，添加适量的镍以提高强韧性。本发明的钢丸含碳量既可以保证钢丸具有高的硬度，又可以避免离心成型和加热淬火过程中产生裂纹，从而增加韧性。同时铸钢丸中的铬，使钢丸中的碳化物类型由Fe3C型渗碳体变成(Fe，Cr)₃C型合金渗碳体，这种合金渗碳体的硬度高，因而耐磨性好。此外，合金元素Cr的加入提高了钢丸的抗回火稳定性。

本发明具有如下有益效果：

本发明钢丸具有高强度、高硬度、高耐磨性、耐冲击的特性。本发明的耐磨钢球的硬度高，其表面硬度可达HRC63-65，而且硬度分布均匀、内外硬度差较小，同一剖面硬度差HRC2-5，无淬火软点等缺陷。本耐磨钢球的冲击性能良好，磨球的冲击值可以达到20-25J/cm²。

具体实施方式

实施例一

一种抛丸机用钢丸的制备方法，所述钢丸的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.65，Si：0.15，Mn：1.5，P：≤0.020，S：≤0.020，Cr：0.8，Ni：0.3，V：0.08，Al：0.02，Cu：0.5，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤：

1）熔炼：将配比好的原料组合物熔炼成钢水，倒入中间包，采用脱氧剂脱氧；