[發明專利]低偏析低碳鑄造鋼丸

無效

• 申請號: 201010112134.4
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101760693A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 韓慶吉
• 申請（專利權）人: 淄博大亞金屬科技股份有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C21C5/52;B22D13/00;C21D1/18
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 張瑞林

技術領域

低偏析低碳鑄造鋼丸，屬于金屬磨料生產技術領域，具體涉及一種表面噴丸和清理用低偏析低碳鑄造鋼丸。

背景技術

國際海事組織于2006年11月29日～12月8日在土耳其伊斯坦布爾召開第82屆海上安全委員會會議并通過了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處所保護涂層性能標準》(PSPC標準)。為保證保護涂層性能的要求，PSPC標準對涂裝前的表面清理質量包括粗糙度、灰塵和鹽分值提出了更高的要求：表面粗糙度30～75um，鹽分值相當于氯化鈉≤50mg/m²，清潔度達到Sa2.5級以上。Sa2.5級清潔度要求工件表面應不可見油膩、污垢、氧化皮、銹皮、油漆、氧化物、腐蝕物和其它外來物質(疵點除外)，但疵點限定為不超過每平方米表面的3％。

目前清理鋼板表面用的鑄鋼丸內部組織缺陷較多，在使用的時候容易破碎或不耐磨，因而使用壽命短。高碳鋼丸因含碳量高脆性大，100％替代法測定的ERVIN循環壽命只有2000～2800次，低碳鋼丸盡管韌性高，但不耐磨，100％替代法測定的ERVIN循環壽命也只有2971次[高洪舉等，拋噴丸清理用低碳鑄鋼丸ERVIN循環壽命的研究，中國鑄造裝備與技術，2009年，第3期，第11頁]。破碎的鋼丸和容易磨損的鋼丸在繼續拋打的過程中就會產生粉塵，粉塵量大使鋼板的表面清潔度達不到要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種內部缺陷少，無縮松、裂紋等缺陷，金相組織為低碳板條狀回火馬氏體，具有高的強度和韌性以及耐沖擊破碎性，使用壽命長的低偏析低碳鑄造鋼丸。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該低偏析低碳鑄造鋼丸，其特征在于：其質量百分組成為碳0.08％～0.20％，硅0.10％～0.20％，錳1.0％～1.5％，硫≤0.020％，磷≤0.025％，其余為鐵和不可避免的雜質。

所述鋼丸的洛氏硬度為44～47HRC。

其質量百分組成為碳0.16％，硅0.14％，錳1.3％，硫0.011％，磷0.013％，其余為鐵和不可避免的雜質。

通過控制鋼中易偏析的元素硫和磷的含量，使硫≤0.020％，磷≤0.025％，從而合金凝固偏析程度大大降低，避免了鋼丸內部裂紋的產生，提高鋼丸的性能。在傳統的低碳鑄造鋼丸中，其雜質元素硫和磷的質量百分比含量都是控制在0.050％以下，在鋼丸成型過程中，硫和磷偏聚在鋼丸內最后凝固區造成疏松和開裂。硫和磷在凝固過程中偏析到最后凝固區，降低最后凝固區的凝固溫度，在晶界上形成FeS與γ～Fe的低熔點(985℃)共晶。在鋼丸落入水中時，硫和磷的偏聚區如果沒有凝固，奧氏體向馬氏體轉變產生的相變應力就可能使該區域開裂造成裂紋。當硫含量質量百分數大于0.020％，磷含量的質量百分數大于0.025％時，就容易產生硫和磷的偏聚區，降低鋼丸使用壽命。

采用如下工藝步驟制造：

1將鋼水在電弧爐內進行熔煉，熔煉溫度為1650℃；

2采用離心成型法成丸，離心盤距離水面高度為1.5m～2.5m，離心盤轉速為700轉/分～1000轉/分，鋼水的澆注溫度為1600℃～1630℃，通過控制離心盤距離水面高度，使鋼丸成型后在空中的飛行時間恰好冷卻到硫、磷偏聚區的凝固溫度以下，從而抑制由于入水后奧氏體向馬氏體轉變產生的相變應力引起的開裂。如果離心盤距離水面高度低于1.5m，鋼丸成型后在空中的飛行時間短，鋼丸入水時，鋼丸內部硫、磷的偏聚區處于液相狀態，強度低，易開裂，降低鋼丸使用壽命；

3成丸后熱處理：將鋼丸加熱到890℃～920℃，保溫15～40min后水冷淬火，然后在180℃～260℃保溫60～80min回火處理，回火后空冷，經回火處理的鋼丸金相組織為低碳板條狀回火馬氏體，具有較高的硬度(43～48HRC)和良好的韌性。淬火溫度選取890～920℃范圍，其目的是為了在淬火加熱時獲得全部奧氏體，冷卻后獲得全部板條狀馬氏體，保證鋼丸具有高的硬度和耐磨性。淬火后的低溫回火是為了增加韌性，提高鋼丸的抗沖擊破碎能力。如果淬火溫度低于890℃，淬火后的顯微組織中會出現塊狀鐵素體，降低鋼丸的硬度和耐磨性，從而縮短其使用壽命。