專利名稱：一種拋丸器耐磨葉片及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋丸器耐磨葉片及制備方法，具體為一種利用行星球磨法誘導(dǎo)軋制 ZGMnl3表面強(qiáng)化的新型耐磨葉片及制備方法。
背景技術(shù)：
鑄鐵耐磨材料的發(fā)展經(jīng)歷了白口鑄鐵，中錳球鐵，高鉻鑄鐵三個(gè)階段。目前大部分拋 丸機(jī)、磨機(jī)等都采用高鉻鑄鐵材料。這種鑄鐵的特點(diǎn)是Cr/C》5，碳化物為M7C3[(Cr Fe)7C3]型，碳化物硬度1200 1600HV，比Fe3C(M3C)的硬度高，更抗磨。但是高鉻鑄鐵 耐磨件鉻含量高，成本高，鑄造缺陷高，在沖擊摩擦磨損情況下很容易從鑄造缺陷部位層 層剝落，造成材料的磨損失效。而鑄鋼耐磨材料一直沿用高錳鋼耐磨材料。
高錳鋼的研究與使用歷史悠久，它最早是由英國(guó)的RobertHadfield于1882年發(fā)明的。其 鑄態(tài)組織是奧氏體+馬氏體+碳化物，水韌處理后為單一奧氏體組織，高錳鋼有良好的加工 硬化性能，在工件經(jīng)受強(qiáng)烈沖擊或重力擠壓的工況條件下，其表面迅速硬化，而心部依舊 保持原有的硬度和良好的韌性。高錳鋼廣泛用于制造抗沖擊磨損的工件，所制成的構(gòu)件， 在高沖擊負(fù)荷下，既安全可靠，又耐磨，廣泛用于冶金、礦山、建材、鐵路、農(nóng)機(jī)及軍工 等各個(gè)部門。但是ZGMnl3只有在較大擠壓力或較大沖擊載荷作用下，工作表面才會(huì)發(fā)生 加工硬化，其表面硬度迅速由HB180-220硬化到HB500-550左右，才能具備良好的耐磨性。 但是高錳鋼在鑄造過(guò)程中不可避免地存在著各式各樣的鑄造缺陷，如疏松、縮孔、微裂紋、 晶粒粗大及成分組織偏析等，這些缺陷在使用過(guò)程中將很容易在鑄件中引起縱向水平裂 紋、垂直裂紋、壓塌、剝離掉塊等而發(fā)生早期失效,造成高錳鋼使用壽命降低。另外，ZGMn13 材料實(shí)際工況使用下由于沒(méi)有足夠的加工硬度，當(dāng)丸料與拋丸器耐磨葉片表面接觸時(shí)，每 個(gè)顆粒像一把微小的切刀一樣把材料表面切削掉，所以，磨料與拋丸器耐磨葉片接觸的過(guò)
3程就是不斷因微觀切削而沖擊磨損和耐磨材料表面不斷形變強(qiáng)化的過(guò)程，二者是矛盾對(duì)立 統(tǒng)一體，需要控制合理的速度和撞擊力，如果這個(gè)過(guò)程很難控制，耐磨材料會(huì)像普通材料 一樣被很快摩擦磨損掉。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種拋丸器耐磨葉片，本發(fā)明是在以ZGMnl3 為主要原料熔煉而成的鑄造成型后的拋丸器耐磨葉片的基礎(chǔ)上，通過(guò)水韌處理提高韌性， 通過(guò)高能行星球磨法獲得形變強(qiáng)化的表層組織，從而得到高耐磨拋丸器耐磨葉片。本發(fā)明 采用鑄鍛工藝，密實(shí)了材料組織，消除了鑄造缺陷，然后在高能球磨下使材料的表面發(fā)生 預(yù)形變強(qiáng)化，使表面組織迅速?gòu)?qiáng)化，大幅提高拋丸器耐磨葉片的耐磨性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種拋丸器耐磨葉片制備方法，其特征是，包括以下步驟
(1) 將鑄造成型的拋丸器耐磨葉片經(jīng)過(guò)熱鍛處理，利用熱作模具鋼提供模具，在500T 壓力機(jī)上進(jìn)行模鍛成型，始鍛溫度1150 1200 °C，終鍛溫度960 98(TC，然后修邊，去 毛刺，精整，再經(jīng)水韌處理轉(zhuǎn)變?yōu)閱我粖W氏體組織，提高其韌性；
(2) 將上述做好的拋丸器耐磨葉片放入球罐內(nèi)，按重量比磨球拋丸器耐磨葉片-h 10的比例加入Al2O3磨球，對(duì)稱的旋緊螺母確保球罐的密封性；然后向球罐內(nèi)充入氬氣以 趕出罐內(nèi)空氣，充氣時(shí)間半小時(shí)；將充氣后密封的球罐在行星式高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球 磨，球磨2小時(shí)停機(jī)，將拋丸器耐磨葉片取(ii，空冷；
上述步驟(1)中的所述的鑄造成型的拋丸器耐磨葉片的元素組分及重量百分含量為
C 1.0 1.2%， Mn 11.0 14%， Cr 1.0 1.5%， Mo 0.1 0.15o/o， Si 0.3 0.8%, 0<S^0.05%, 0<P^0.09%，其余為鐵，它是以ZGMnl3為主要原料熔煉而成。
在上述步驟(2)中，磨球直徑為10mm、 5 mm或3 mm;球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為280-370r/min; 所述球磨過(guò)程中使用4只球磨罐；選用304 (1CnsNi9)不銹鋼罐，釆用氬氣保護(hù)以防氧化。
本發(fā)明由鑄造成型的拋丸器耐磨葉片經(jīng)熱鍛處理、水韌處理及高能行星球磨制得的拋 丸器耐磨葉片表面硬度為HB500-550，斷裂韌性為11.0-12.8 Mpa/m2。
本發(fā)明拋丸器耐磨葉片鑄造成型方法為現(xiàn)有技術(shù)，其常用方法為采用電弧爐熔煉ZGMnl3，期間選擇S、 P含量較低的廢鋼加入電弧爐熔煉，用螢石和生石灰調(diào)整爐渣組分， 除渣后加入錳鐵合金、硅鐵合金進(jìn)行合金化，出鋼前往鋼液中插入純鋁除氧，在澆包包底 加入混合稀土變質(zhì)劑，當(dāng)溫度達(dá)到1600 'C時(shí)出鋼，將鋼液澆入到砂型鑄造型腔中鑄造成 型。
本發(fā)明通過(guò)高能球磨法，通過(guò)磨球與材料表面的沖擊和碰撞，使材料迅速產(chǎn)生加工硬 化，硬度快速提升，以達(dá)到使材料表面迅速形變強(qiáng)化的目的。高能行星球磨法是在磨球高 速碰撞的作用下，拋丸器耐磨葉片表面不斷受到強(qiáng)烈的磨球沖擊，在其表面迅速出現(xiàn)加工 硬化現(xiàn)象，隨球磨時(shí)間的增加，硬化層不斷增加，從而大大提高表面硬度，提高耐磨性。
本發(fā)明采用高能行星球磨方法，是高錳鋼表面形變強(qiáng)化的的最新方法，它的主要作用 進(jìn)行預(yù)形變強(qiáng)化，消除拋丸器耐磨葉片表面微觀缺陷，密實(shí)組織，大大提高了其提高表面 硬度，表面硬度由HB180-220硬化到HB500-550。經(jīng)本發(fā)明處理的拋丸器耐磨葉片在實(shí)際 應(yīng)用過(guò)程中會(huì)在丸料的高速?zèng)_擊下越大越硬，大大提高使用壽命，使用壽命可達(dá)4000小 時(shí)，是高鉻鑄鐵(使用壽命為200 400小時(shí))的10倍。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
(1) 鑄造成型的拋丸器耐磨葉片再經(jīng)過(guò)熱鍛處理，利用熱作模具鋼提供模具，在500T 壓力機(jī)上進(jìn)行模鍛成型，始鍛溫度1150 'C，終鍛溫度960 'C，然后修邊，去毛刺，精整， 再經(jīng)水韌處理轉(zhuǎn)變?yōu)閱我粖W氏體組織，提高其韌性。
(2) 將上述做好的拋丸器耐磨葉片放入球罐內(nèi)，按重量比磨球拋丸器耐磨葉片=1: 10的比例加入Al2O3磨球，對(duì)稱的旋緊螺母確保球罐的密封性；然后向球罐內(nèi)充入氬氣以 趕出罐內(nèi)空氣，充氣時(shí)間半小時(shí)；將充氣后密封的球罐在行星式高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球
磨，球磨l小時(shí)停機(jī)，將拋丸器耐磨葉片取出，空冷。制得的拋丸器耐磨葉片，其表面硬
度為HB550， 斷裂韌性為12.8 Mpa/m2。
步驟(1)中所用的鑄造成型的拋丸器耐磨葉片的元素組分及重量百分含量為C 1.0%， Mnl2.0%, Crl.5%， Mo0.1%， Si 0.5%， S 0.045%， P 0.065%，其余為鐵。在上述步驟(2)中，磨球直徑為10mm;球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為280r/min;所述球磨過(guò)程中 使用4只球磨罐；選用304 (lCr18Ni9)不銹鋼罐，采用氬氣保護(hù)以防氧化。 實(shí)施例2:
除步驟(1)中所述鑄造成型的拋丸器耐磨葉片的元素組分及重量百分含量為C 1.0%， Mnll.0%， Crl.l%， Mo 0.15%， Si 0.5%， S 0.05%， P 0.065%，其余為鐵。步驟 (1)中所述始鍛溫度1200 'C，終鍛溫度為98(TC，步驟(2)中磨球直徑為5mm;球磨 機(jī)轉(zhuǎn)速均為300 r/min;其余同實(shí)施例1。本實(shí)施例制得的拋丸器耐磨葉片表面硬度為 HB500， 斷裂韌性為11.8Mpa/m2。
實(shí)施例3:
除步驟(1)中所用的鑄造成型的拋丸器耐磨葉片的元素組分及重量百分含量為C
1.2%， Mn 12%， Cr 1.0 %， Mo 0.15%， Si 0.8%， S 0.04%, P 0.07%,其
余為鐵；步驟(1)中始鍛溫度為1180 °C，終鍛溫度為970°C，步驟(2)中磨球直徑為 3mm;球磨機(jī)轉(zhuǎn)速均為320 r/min外，其余同實(shí)施例1。本實(shí)施例制得的拋丸器耐磨葉片表 面硬度為HB520,斷裂韌性為12.5 MpaAn2。
權(quán)利要求
1、一種拋丸器耐磨葉片，其特征是，所述拋丸器耐磨葉片是由鑄造成型的拋丸器耐磨葉片經(jīng)熱鍛處理、水韌處理及高能行星球磨制得，表面硬度為HB500-550，斷裂韌性為11.0-12.8Mpa/m2，所述鑄造成型的拋丸器耐磨葉片是以ZGMn13為主要原料熔煉而成，所述鑄造成型的拋丸器耐磨葉片元素組分及重量百分含量為C 1.0～1.2％，Mn 11.0～14％，Cr 1.0～1.5％，Mo 0.1～0.15％，Si 0.3～0.8％，0＜S≤0.05％，0＜P≤0.09％，其余為鐵。
2、 權(quán)利要求1所述的一種拋丸器耐磨葉片的制備方法，其特征是，包括以下步驟(1) 將權(quán)利要求1所述的鑄造成型的拋丸器耐磨葉片經(jīng)過(guò)熱鍛處理，利用熱作模具鋼提供模具，在500T壓力機(jī)上進(jìn)行模鍛成型，始鍛溫度1150 1200 °C，終鍛溫度960 980°C，然后修邊，去毛刺，精整，再經(jīng)水韌處理轉(zhuǎn)變?yōu)閱我粖W氏體組織，提高其韌性；(2) 將上述做好的拋丸器耐磨葉片放入球罐內(nèi)，按重量比磨球拋丸器耐磨葉片=1: 10的比例加入Ab03磨球，對(duì)稱的旋緊螺母確保球罐的密封性；然后向球罐內(nèi)充入氬氣以趕出罐內(nèi)空氣，充氣時(shí)間半小時(shí)；將充氣后密封的球罐在行星式高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球磨，球磨2小時(shí)停機(jī)，將拋丸器耐磨葉片取出，空冷；在上述步驟(2)中，磨球直徑為10mm、 5 mm或3 mm;球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為280-370r/min;所述球磨過(guò)程中使用4只球磨罐；使用304 (lCr18Ni9)不銹鋼罐，采用氬氣保護(hù)以防氧化。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種拋丸器耐磨葉片及其制備方法，本發(fā)明拋丸器耐磨葉片是由鑄造成型的拋丸器耐磨葉片經(jīng)熱鍛處理、水韌處理及高能行星球磨得到，其表面硬度為HB500-550，斷裂韌性為11.0-12.8MPa/m²。經(jīng)本發(fā)明處理的拋丸器耐磨葉片在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)在丸料的高速?zèng)_擊下越大越硬，大大提高使用壽命可達(dá)4000小時(shí)，是高鉻鑄鐵的10倍。
文檔編號(hào)C22C38/38GK101670559SQ20091001916
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者吳成民, 戴勛章, 王守仁, 王瑞國(guó) 申請(qǐng)人:山東開(kāi)泰拋丸機(jī)械有限公司