[发明专利]用于铸造磨球、磨段的非油介质淬火工艺

说明书

技术领域

本发明属于机械产品热处理技术领域，具体涉及耐磨介质材料铸造磨球、铸造磨段的一种淬火工艺。

背景技术

铸造磨球、铸造磨段是广泛用于建材、矿山、化工、火电等行业粉体工程的一种消耗性研磨介质，通过铸造的方法大批量生产。为了使铸造磨球、铸造磨段具有优异的硬度、韧性、耐磨、抗蚀等综合机械性能，选择与之相适宜的热处理方法是质量控制的关键工序。

目前国内外耐磨材料行业的铬合金铸造磨球、磨段在热处理工艺上大多采用空冷淬火(亦称风淬)。风淬工艺简单，技术成熟可靠，工件淬后应力低，产生裂纹的倾向较小。但风淬工艺的生产效率低下，产品存在淬火不透、硬度不匀、使用过程中易发生失圆、剥落、破碎现象。同时，受风淬工艺的过冷度所限，高铬合金磨球、磨段的淬火平均硬度难以达到60 HRc，制约了其耐磨性能和使用寿命的进一步提高。为此，国内外耐磨材料行业一直积极地寻求新的淬火工艺，以提高铸造磨球、磨段的强韧性和耐磨抗蚀能力。

中国专利《合金耐磨铸件双介质油风淬火新工艺》ZL200410041168.3及《高铬合金铸球油淬工艺》ZL200410041736.X公开了两种采用油加风双介质淬火工艺及油介质淬火工艺对铬合金铸造磨球、磨段进行热处理的专利技术。这两种热处理技术克服了风淬工艺的部分不足，进一步提高了铸造磨球、磨段的综合机械性能及生产效率，其淬火硬度指标可达60 HRc及以上，耐磨性能和使用寿命得以显著提高。与空冷淬火工艺相比，油加风双介质淬火工艺及油介质淬火工艺进一步提高了铸造磨球、磨段的质量指标和生产效率，但在生产实践中又产生新的弊端与不足。具体表现为：1、油介质淬火剂易燃烧，加热到淬火温度（一般为900-1200℃）后的磨球、磨段浸入油介质淬火剂中产生浓烟及燃烧，热处理车间的淬火油槽是多发火灾并产生大量有害油烟的场所。 2、油淬后的铸造磨球、磨段表面附着的油质很难清除，在后续回火工序中又产生大量油烟，严重恶化现场生产环境，损害操作工人的健康。3、油介质淬火剂在使用过程中易产生老化及变质，严重影响淬火质量及稳定性。 4、由于各类油品的价格不断攀升，导致淬火成本不断提高。

发明内容

为了克服上述油介质淬火存在的淬火剂易产生老化及变质、操作过程生产环境污染严重等问题，本发明提供一种用于铸造磨球、磨段的非油介质淬火工艺。

实现上述目的的技术解决方案如下：

用于铸造磨球、磨段的非油介质淬火工艺包括以下操作步骤：

1、根据铸造磨球或铸造磨段的规格、元素成分及淬火工艺要求，在淬火池内配制浓度为10-25％的水溶性的淬火液，水溶性淬火液的温度控制在10-90℃之间；所述淬火液为烯类高分子聚合物水溶液；

2、将铸造磨球或铸造磨段装在淬火筐中放入加热炉内加热至淬火温度900-1150℃，出炉均匀摊开在活动的淬火摇篮里；

3、将活动的淬火摇篮浸没于淬火池的水溶性淬火液中，并使淬火摇篮摆动，以确保铸造磨球或铸造磨段能够在淬火摇篮上滚动自如、充分均匀冷却；淬火时间5-10分钟；

4、当铸造磨球或铸造磨段的表面温度降至250-350℃时，升起活动的淬火摇篮，离开淬火池，完成淬火作业。

本发明工艺可进一步提高铬合金磨球、磨段的综合机械性能及生产效率、显著降低成本，同时从根本上解决了热处理生产现场的安全隐患及环境污染问题。采用本发明工艺处理的铸造铬合金磨球或磨段，各项技术指标均高于现行的国家标准、行业标准以及ZL200410041168.3及ZL200410041736.X公开的技术指标。其中淬火硬度稳定在62---66HRc之间，中心与表面硬度差小于1.5HRc。

由于水溶性淬火液属非易燃品，不会象油淬时起火、冒烟。因而可以减少必要的防火设施，如惰性气体防护帘及灭火系统等。

采用本发明工艺使生产环境更加清洁、安全。在淬火或回火过程中无烟雾，工件上不留油污和焦斑，保持工作场地清洁。

淬火冷速灵活可控，通常可以配制成5%--30%的水溶液使用，改变温度和搅拌，可以处理很宽范围内的不同材料和工件。

减少软点，减少应力及变形。由于在工件上包围均匀的聚合物膜，可以避免加热后水淬时经常出现的软点、蒸汽泡问题。均匀一致的聚合物膜还可以减少水淬时出现的温度梯度及残余应力，因而减少工件热处理中的变形。

降低成本，在淬火槽内已稀释的聚合物淬火液的成本，较使用淬火油为低。水溶液粘度低，在大量生产中，可以明显减少淬火液的损耗量，浓度可在现场测定。