[發明專利]一種拋丸器耐磨葉片及制備方法

有效

• 申請號: 200910019167.1
• 申請日: 2009-09-28
• 公開（公告）號: CN101670559A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 王守仁;王瑞國;戴勛章;吳成民
• 申請（專利權）人: 山東開泰拋丸機械有限公司
• 主分類號: B24C5/06
• 分類號: B24C5/06;C22C38/38;C22C38/60;C21D7/06;C21D1/00;B23P15/02
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司
• 代理人: 王汝銀

技術領域

本發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軋制ZGMn13表面強化的新型耐磨葉片及制備方法。

背景技術

鑄鐵耐磨材料的發展經歷了白口鑄鐵，中錳球鐵，高鉻鑄鐵三個階段。目前大部分拋丸機、磨機等都采用高鉻鑄鐵材料。這種鑄鐵的特點是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，它最早是由英國的Robert?Hadfield于1882年發明的。其鑄態組織是奧氏體+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，在工件經受強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，所制成的構件，在高沖擊負荷下，既安全可靠，又耐磨，廣泛用于冶金、礦山、建材、鐵路、農機及軍工等各個部門。但是ZGMn13只有在較大擠壓力或較大沖擊載荷作用下，工作表面才會發生加工硬化，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、剝離掉塊等而發生早期失效，造成高錳鋼使用壽命降低。另外，ZGMn13材料實際工況使用下由于沒有足夠的加工硬度，當丸料與拋丸器耐磨葉片表面接觸時，每個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化的過程，二者是矛盾對立統一體，需要控制合理的速度和撞擊力，如果這個過程很難控制，耐磨材料會像普通材料一樣被很快摩擦磨損掉。

發明內容

為了克服上述技術問題，本發明提供一種拋丸器耐磨葉片，本發明是在以ZGMn13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上，通過水韌處理提高韌性，通過高能行星球磨法獲得形變強化的表層組織，從而得到高耐磨拋丸器耐磨葉片。本發明采用鑄鍛工藝，密實了材料組織，消除了鑄造缺陷，然后在高能球磨下使材料的表面發生預形變強化，使表面組織迅速強化，大幅提高拋丸器耐磨葉片的耐磨性。

本發明的技術方案是：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過熱鍛處理，利用熱作模具鋼提供模具，在500T壓力機上進行模鍛成型，始鍛溫度1150～1200℃，終鍛溫度960～980℃，然后修邊，去毛刺，精整，再經水韌處理轉變為單一奧氏體組織，提高其韌性；

(2)將上述做好的拋丸器耐磨葉片放入球罐內，按重量比磨球∶拋丸器耐磨葉片＝1∶10的比例加入Al₂O₃磨球，對稱的旋緊螺母確保球罐的密封性；然后向球罐內充入氬氣以趕出罐內空氣，充氣時間半小時；將充氣后密封的球罐在行星式高能球磨機中進行高能球磨，球磨2小時停機，將拋丸器耐磨葉片取出，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?0.1～0.15％，Si?0.3～0.8％，0＜S≤0.05％，0＜P≤0.09％，其余為鐵，它是以ZGMn13為主要原料熔煉而成。

在上述步驟(2)中，磨球直徑為10mm、5mm或3mm；球磨機轉速為280-370r/min；所述球磨過程中使用4只球磨罐；選用304(1Cr₁₈Ni₉)不銹鋼罐，采用氬氣保護以防氧化。

本發明由鑄造成型的拋丸器耐磨葉片經熱鍛處理、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11.0-12.8Mpa/m²。