一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸及其制备方法及步骤

　　本发明属金属磨料

　　技术领域：

　　，具体涉及一种用于对钢材表面进行抛丸、喷丸清理和强化处理的合金钢丸及其制备方法。

　　背景技术：

　　：我国目前使用的铸钢丸一直为国标GB6484/6485-86产品，其重量百分组成为：0.85～1.20％C，0.40～1.50％Si，0.60～1.20％Mn，0～0.05％S，0～0.05％P，余量为Fe。一方面，含碳量高，在几周冷却成丸时，组织中存在严重的成分偏析现象，有大量二次渗碳体析出和高碳片状马氏体形成，铸钢丸表面产生大量的微裂纹，经再次淬火及回火后，其成分偏析也不能消除，而表面裂纹数量会继续增加，脆性仍较大，在对钢材表面抛丸或喷完清理和强化处理过程中易破碎，损耗量大，其使用寿命较短.根据国际通用的对钢丸疲劳寿命的检测方法-欧文(ERVIN)寿命试验法进行检测，S550(1.7mm)的寿命值仅为2600～2800次循环。在用于高强度钢材的抛丸清理及强化处理时，其性能缺陷更加明显。为了解决上述技术问题，众多研究者通过在铸钢丸基础上添加合金元素，以提高其强度和硬度，延长使用循环次数和使用寿命。例如，申请号为200810158312.X的发明专利，将铸钢丸中的碳含量一下子降低到了0.1～0.30％，制成了铸钢丸，提高了产品钢丸的韧性，可以使其试验寿命值提高到3500～3600次，延长了30％。但实验证明，该铸钢丸由于硬度和强度下降，使得表面强化处理的总效率有所下降。申请号为00129412.1的专利，将碳含量降低到0.60～0.85％中碳的水平，锰的含量降低到0.15～0.4％，在其中加入了铬、钒、钼等元素，以增强产品强度，改善韧性。在此基础上，申请号为201010602821.4的专利进一步将铬的含量由0.10～0.20％提高到0.70～1.20％，制备了低碳高铬合金强化铸钢丸，强度和硬度均得到了进一步的提高，ERVIN标准试验机循环实验次数最高达到了4130次。但是在这样的元素组成下进一步增加ERVIN标准试验机循环实验次数的难度很大，因为在调整钢丸合金元素过程中，合金钢丸的强度与其韧性是一个矛盾的两方面，往往不能很好地兼顾，这也是现有技术没有很好解决的问题，因此同时提高合金钢丸的强度和韧性是进一步提高钢丸的性能需要解决的技术问题。技术实现要素：本发明为解决现有技术中的问题，提供一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸及其制备方法，本发明方法在大幅度提高合金钢丸强度、硬度的同时，进一步改善其韧性，提高其使用性能。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实施：一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其元素重量百分比如下：碳0.10～0.40％，硅0.10～0.50％，锰0.60～1.80％，铬0.5～1.50％，铜0.30～0.80％，钼0.10～0.45％，钒0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。优选的，所述的钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其元素重量百分比如下：碳0.20～0.30％，硅0.20～0.35％，锰0.80～1.20％，铬0.7～1.20％，铜0.40～0.60％，钼0.20～0.35％，钒0.20～0.25％，硼0.004～0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。更优选的，所述的钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸，其元素重量百分比如下：碳0.25％，硅0.30％，锰1.00％，铬0.8％，铜0.50％，钼0.30％，钒0.22％，硼0.005％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质。上述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，包括以下步骤：k.先测定所用的原料碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、硼铁和紫铜的元素组成，然后按照所述各元素重量百分比，分别计算出所需原料碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、硼铁和紫铜的重量，称好备用；l.将称好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉，开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一；m.将称好的硼铁加入到步骤b的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀得钢熔融液二；n.将称好的紫铜加入到步骤c的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三；o.将步骤d的钢熔融液三倒入中间包，然后将重量百分比为0.020％的纯铝采用插入的方法加入到所述中间包的钢熔融液三中，进行脱氧，得脱氧后的钢熔融液四；p.将步骤e的钢熔融液四采用水雾化方法，使钢液形成小液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入水池中，冷却凝固后得到半成品合金钢丸；q.从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，经热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，控制含水量小于1.0％(重量百分比)，得到合金钢丸干品；r.将所述的合金钢丸干品加入连续式加热炉，加热炉温度控制在810～850℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为30～40分钟，随后采用低于35℃的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸；s.将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在400～450℃，停留时间为30～40分钟，得到回火合金钢丸；t.将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品。优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述步骤b中，所述中频感应电炉加热炉内物料的温度为1630℃。优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述步骤g中，控制合金钢丸的含水量小于0.91％。优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述步骤h中，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为35分钟，随后采用低于30℃的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述步骤i中，回火炉的温度控制在420℃，停留时间为35分钟。更优选的，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，包括以下具体步骤：按入炉总重量为1000kg，各元素重量百分比：碳0.15％，硅0.35％，锰1.20％，铬1.2％，铜0.60％，钼0.35％，钒0.25％，硼0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁，计算所用原料的重量，其中硅铁0.65kg、锰铁8.64kg、铬铁14.48kg、紫铜3.56kg、钼铁5.67kg、钒铁3.13kg、硼铁0.27kg，所述碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为15的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.143％、硅0.27％、锰0.45％、铬0.25％、铜0.25％，所需重量为970kg；将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一。将称量好的硼铁加入所述的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀,得钢熔融液二。将称量好的紫铜加入所述的得钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三；将钢熔融液三倒入中间包，然后采用插入的方法将0.2kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧，得钢熔融液四。将钢熔融液四采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.72％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为35分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在420℃，停留时间为35分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品。在本发明中，首先，将合金钢中的碳含量调整为0.10～0.40％，在该含量下，可以减少熔融液凝固成球形丸后的成分偏析及表面微裂纹，在经淬火和回火处理后，可以完全消除成分偏析所导致的网络碳化物，降低脆性，改善韧性，降低破碎率和磨损量，同时由于碳含量不至于太低，因此对产品强度和硬度的损失不大；其次，添加的铬、钒和钼，可提高淬透性，并在晶体中起弥散强化作用，抵消碳含量降低造成的硬度降低的问题，提高了淬火和回火后的硬度，提高耐冲击性和耐磨损性，延长使用寿命；再次，本发明在合金钢中进一步加入铜和硼合金元素。由于铜不依赖碳、氮元素即可在钢中产生显著的析出强化作用，铜的加入可利用其时效硬化效应获得良好的综合性能；铜的含量控制在0.3～0.8％范围内，其在钢中将接近饱和状态，可析出ε-Cu相，产生沉淀强化，可显著提高钢的强度，同时由于裂纹扩展路径收到细小的富铜颗粒的阻碍，使得钢具有搞得抗疲劳裂纹生长能力，增强其韧性。硼作为微合金元素加入到钢中后，对获得细小的微观组织很有利，可获得板条贝氏体和粒状贝氏体微观结构，有利于增强合金钢产品的韧性，改善合金钢产品的综合力学性能。另外，硼的加入可以使得回火温度在较低的温度400℃～450℃下进行。尤其是铜和硼与其他合金元素形成了良好的协同作用，提高了本发明产品作为钢铸件表面强化处理的抗磨综合性能。本发明与现有技术相比具有以下显著的效果：(1)在提高产品强度和硬度的同时，增强了其韧性，较好地解决了提高强度和增加韧性不能兼顾的问题。(2)产品的使用寿命得到了大幅度的延长，从普通铸钢丸的试验机2600～2800次左右，一下子增加到4350-4600次，也比其他经合金化改进的合金铸钢丸的使用次数多出近1000次以上。(3)相比于其他改进型铸钢丸产品，本发明产品的生产成本基本持平，使得本发明产品的性价比较高。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例1入炉总重量为1000kg，合金钢丸产品元素重量百分组成：碳0.25％，硅0.30％，锰1.00％，铬0.8％，铜0.50％，钼0.30％，钒0.22％，硼0.005％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁。根据所述元素重量百分组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中硅铁0.14kg、锰铁4.12kg、铬铁8.40kg、紫铜2.53kg、钼铁4.86kg、钒铁2.76kg、硼铁0.22kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为25的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.25％、硅0.27％、锰0.65％、铬0.25％、铜0.25％，所需重量为980kg。将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入到中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一。将称量好的硼铁加入所述的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液二。将称量好的紫铜加入所述的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三。将钢熔融液三倒入中间包，然后采用插入的方法将0.2kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧，得钢熔融液四。将钢熔融液四采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.83％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在850℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为40分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在450℃，停留时间为40分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重954kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。实施例2入炉总重量为1000kg，合金钢丸产品元素重量百分组成：碳0.15％，硅0.35％，锰1.20％，铬1.2％，铜0.60％，钼0.35％，钒0.25％，硼0.006％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁。根据所述元素重量百分组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中硅铁0.65kg、锰铁8.64kg、铬铁14.48kg、紫铜3.56kg、钼铁5.67kg、钒铁3.13kg、硼铁0.27kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为15的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.143％、硅0.27％、锰0.45％、铬0.25％、铜0.25％，所需重量为970kg。将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1630℃，使其熔炼为钢熔融液一。将称量好的硼铁加入所述的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀,得钢熔融液二。将称量好的紫铜加入所述的得钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三。将钢熔融液三倒入中间包，然后采用插入的方法将0.2kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧，得钢熔融液四。将钢熔融液四采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.72％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为35分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在420℃，停留时间为35分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重963kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。实施例3入炉总重量为1000kg，合金钢丸产品元素重量百分组成：碳0.30％，硅0.25％，锰0.80％，铬0.75％，铜0.40％，钼0.20％，钒0.20％，硼0.004％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁。根据所述元素重量百分组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中硅铁0.41kg、锰铁4.04kg、铬铁7.62kg、紫铜1.53kg、钼铁3.24kg、钒铁2.51kg、硼铁0.18kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为30的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.300％、硅0.20％、锰0.45％、铬0.25％、铜0.25％，所需重量为983kg。将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一。将称量好的硼铁加入所述的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液二。将称量好的紫铜加入所述的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三。将钢熔融液三倒入中间包，然后采用插入的方法将0.25kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧，得钢熔融液四。将钢熔融液四采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.68％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在820℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为40分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在430℃，停留时间为40分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重958kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。实施例4入炉总重量为1000kg，合金钢丸产品元素重量百分组成：碳0.40％，硅0.45％，锰0.70％，铬1.50％，铜0.30％，钼0.15％，钒0.20％，硼0.007％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁。根据所述元素重量百分组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中硅铁2.26kg、锰铁2.97kg、铬铁19.00kg、紫铜0.56kg、钼铁2.43kg、钒铁2.51kg、硼铁0.31kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为40的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.41％、硅0.25％、锰0.45％、铬0.25％、铜0.25％，所需重量为970kg。将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一。将称量好的硼铁加入所述的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液二。将称量好的紫铜加入所述的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三。将钢熔融液三倒入中间包，然后采用插入的方法将0.25kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧得钢熔融液四。将钢熔融液四采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.91％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在810℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为40分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在450℃，停留时间为36分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重951kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。实施例5入炉总重量为1000kg，合金钢丸产品元素重量百分组成：碳0.15％，硅0.30％，锰1.70％，铬1.30％，铜0.80％，钼0.45％，钒0.30％，硼0.005％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁。根据所述元素重量百分组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中锰铁14.31kg、铬铁16.01kg、紫铜5.56kg、钼铁7.29kg、钒铁3.76kg、硼铁0.22kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为15的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分组成为碳0.143％、硅0.27％、锰0.45％、铬0.25％、铜0.25％，所需重量为960kg。将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一。将称量好的硼铁加入所述的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液二。将称量好的紫铜加入所述的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三。将钢熔融液三倒入中间包，然后采用插入的方法将0.3kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧，得钢熔融液四。将钢熔融液四采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.91％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在850℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为38分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在440℃，停留时间为40分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重967kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。对照例1：根据国标GB6484/6485-86铸钢丸的元素重量百分组成要求：0.85～1.20％C，0.40～1.50％Si，0.60～1.20％Mn，0～0.05％S，0～0.05％P，余量为Fe，本对照例的合金钢元素重量百分组成选定为：碳1.00％，硅0.80％，锰1.00％，硫<0.05％，磷<0.05％，余量为铁，入炉总重量为1000kg。根据所述的元素重量百分组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中硅铁7.27、锰铁6.28kg、增碳剂1.56kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为85的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.86％、硅0.25％、锰0.45％、铬0.25％，所需重量为985kg。将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、增碳剂加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液。将熔融液倒入中间包，然后采用插入的方法将0.25kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧。采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.89％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为40分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在430℃，停留时间为40分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重974kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。对照例2：本对照例在对照例1国标GB6484/6485-86铸钢丸合金组成及基础上加入铜和硼元素，选定的合金钢丸的元素重量百分组成：碳1.00％，硅0.80％，锰1.00％，铜0.25％，硼0.006％，硫<0.05％，磷<0.05％，余量为铁，入炉总重量为1000kg。根据所述元素组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中硅铁7.27％、锰铁6.28kg、紫铜0.04kg、硼铁0.22kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为85的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.86％、硅0.25％、锰0.45％、铬0.25％，所需重量为985kg。将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、增碳剂等加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液。将熔融液倒入中间包，然后采用插入的方法将0.25kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧。采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.92％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为40分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在430℃，停留时间为40分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重968kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。对照例3：本对照例参照ZL00129412.1发明专利的合金钢丸元素重量百分组成：碳0.60～0.85％，硅0.40～1.50％，锰0.50～1.20％，铬0.15～0.40％，钒0.10～0.20％，钼0.10～0.20％，硫<0.05％，磷<0.05％，余量为铁，将本对照例合金钢丸的元素重量百分组成选定为碳0.75％，硅0.90％，锰0.85％，铬0.28％，钒0.15％，钼0.15％，硫<0.05％，磷<0.05％，余量为铁。入炉总重量为1000kg。根据所述元素组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中硅铁8.54kg、锰铁4.59kg、铬铁0.51kg、钼铁2.43kg、钒铁1.88kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为75的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.75％、硅0.25％、锰0.45％、铬0.25％，所需重量为983kg。将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液。将熔融液倒入中间包，然后采用插入的方法将0.20kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧。采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.94％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为40分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在430℃，停留时间为40分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重958kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。对照例4：本对照例参照ZL20101060281.4发明专利的合金钢元素重量百分组成：碳0.10～0.20％，硅0.17～0.37％，锰0.35～0.65％，铬0.70～1.10％，硫<0.035％，磷<0.035％，余量为铁，将本对照例的合金钢丸元素重量百分组成选定为碳0.15％，硅0.27％，锰0.50％，铬0.90％，硫<0.035％，磷<0.035％，余量为铁。入炉总重量为1000kg。根据所述元素组成要求和表1中所列各原料的元素组成计算所用原料的重量，其中锰铁0.62kg、铬铁9.86kg。碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为15的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.143％、硅0.27％、锰0.45％、铬0.25％，所需重量为990kg。将称量好的碳钢废料、锰铁、铬铁等加入中频感应电炉。开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液。将熔融液倒入中间包，然后采用插入的方法将0.20kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧。采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸。从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.84％(重量百分比)的合金钢丸干品。将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为40分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在430℃，停留时间为40分钟，得到回火合金钢丸。将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品，各种型号大小的成品总重954kg。产品采用经直读光谱仪和硫磷分析仪对组分进行测定，采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表2。表1各种原料元素组成表原料国标牌号CSiMnCrVMoCuBPS硅铁GB/T2272-2009FeSi75AI1.0-B0.275.30.50.50.040.02锰铁GB/T3795-2014FeMn88C0.20.2188.60.150.02铬铁GB/T5683-2008FeCr65C0.150.251.566.20.030.025钒铁GB/T4139-2012FeV80-A0.151.579.80.050.04钼铁GB/T3649-2008FeMo60-A0.1161.70.50.080.04硼铁GB/T5682-2015FeB22C0.10.1422.40.030.01紫铜GB/T5231-2001T399.7增碳剂96.0表2各实施例组分分析、硬度及循环次数等检测结果注：合金元素分析采用德国斯派克SPECTROMAXx直读光谱仪，碳硫含量采用北京万联达信科仪器CS-903高频碳硫分析仪，疲劳试验循环次数采用ERVIN标准试验机，所用的各实施例和对照例的产品型号为S550(1.7mm)。本发明中加入了铬、锰、钒、钼、铜和硼等多种合金元素，在提高产品强度和硬度的同时，增强了其韧性，较好地解决了提高强度和增加韧性不能兼顾的问题。尤其是铜和硼与其他合金元素形成了良好的协同作用，提高了本发明产品作为钢铸件表面强化处理的抗磨综合性能，使产品的使用寿命得到了大幅度的延长，ERVIN试验机循环次数从普通铸钢丸的试验机2800次和其他专利技术改进的3980，增加到本发明申请的4350-4600次。当前第1页1 2 3 

　　技术特征：

　　1.一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸中各元素重量百分比为，碳0.25～0.40％，硅0.10～0.50％，锰0.60～1.80％，铬0.5～1.50％，铜0.30～0.80％，钼0.10～0.45％，钒0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁和不可避免的杂质，其特征是该制备方法包括以下步骤：

　　a.先测定所用的原料碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、硼铁和紫铜的元素组成，然后按照所述各元素重量百分比，分别计算出所需原料碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、硼铁和紫铜的重量，称好备用；

　　b.将称好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉，开启中频电源将炉内物料加热到1630℃，使其熔炼为钢熔融液一；

　　c.将称好的硼铁加入到步骤b的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀得钢熔融液二；

　　d.将称好的紫铜加入到步骤c的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三；

　　e.将步骤d的钢熔融液三倒入中间包，然后将重量百分比为0.020％的纯铝采用插入的方法加入到所述中间包的钢熔融液三中，进行脱氧，得脱氧后的钢熔融液四；

　　f.将步骤e的钢熔融液四采用水雾化方法，使钢液形成小液滴，液滴在钢液表面张力的作用下变为球形，落入水池中，冷却凝固后得到半成品合金钢丸；

　　g.从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，经热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，控制含水量小于1.0％，得到合金钢丸干品；

　　h.将所述的合金钢丸干品加入连续式加热炉，加热炉温度控制在810～850℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为30～40分钟，随后采用低于35℃的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸；

　　i.将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在400～450℃，停留时间为30～40分钟，得到回火合金钢丸；

　　j.将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品。

　　2.如权利要求1所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，其特征是，所述步骤g中，控制合金钢丸的含水量小于0.91％。

　　3.如权利要求1所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，其特征是，所述步骤h中，加热炉温度控制在830℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为35分钟，随后采用低于30℃的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸。

　　4.如权利要求1所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，其特征是，所述步骤i中，回火炉的温度控制在420℃，停留时间为35分钟。

　　5.如权利要求1所述钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

　　入炉总重量为1000kg，合金钢丸产品元素重量百分组成：碳0.40％，硅0.45％，锰0.70％，铬1.50％，铜0.30％，钼0.15％，钒0.20％，硼0.007％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁，根据所述元素重量百分组成要求计算所用原料的重量，其中硅铁2.26kg、锰铁2.97kg、铬铁19.00kg、紫铜0.56kg、钼铁2.43kg、钒铁2.51kg、硼铁0.31kg，碳钢废料采用国标为GB/T699-1999、牌号为40的优质碳素结构钢废料，其主要元素重量百分含量为碳0.41％、硅0.25％、锰0.45％、铬0.25％、铜0.25％，所需重量为970kg；将称量好的碳钢废料、硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁加入中频感应电炉，开启中频电源将炉内物料加热到1600～1650℃，使其熔炼为钢熔融液一，将称量好的硼铁加入所述的钢熔融液一中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液二，将称量好的紫铜加入所述的钢熔融液二中，使其充分熔化并分散均匀，得钢熔融液三；

　　将钢熔融液三倒入中间包，然后采用插入的方法将0.25kg纯铝棒加入所述中间包的熔融液中，进行脱氧得钢熔融液四，将钢熔融液四采用水雾化方法进行造粒得到半成品合金钢丸，从水池中捞出所述的半成品合金钢丸，送入热源为液化气或天然气的流化床烘干炉进行快速烘干，得到水含量为0.91％的合金钢丸干品，将所述的合金钢丸干品送入连续式加热炉，加热炉温度控制在810℃，所述的合金钢丸干品在加热炉中停留时间为40分钟，随后采用30℃左右的冷水进行淬火处理，得到淬火合金钢丸，将所述的淬火合金钢丸加入回火炉，回火炉的温度控制在450℃，停留时间为36分钟，得到回火合金钢丸，将所述的回火合金钢丸采用风冷的方法进行降温处理，然后进行筛分获得钢铸件强化处理用耐磨合金钢丸产品。

　　技术总结

　　本发明属于金属磨料技术领域，涉及一种钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸及其制备方法，钢铸件表面强化处理用耐磨合金钢丸各组分的重量百分比为：碳0.10～0.40％，硅0.10～0.50％，锰0.60～1.80％，铬0.5～1.50％，铜0.30～0.80％，钼0.10～0.45％，钒0.20～0.30％，硼0.002～0.008％，硫<0.040％，磷<0.040％，余量为铁。本发明通过加入铬、锰、钒、钼、铜和硼等多种合金元素，在提高产品强度和硬度的同时，增强了其韧性，较好地解决了提高强度和增加韧性不能兼顾的问题。尤其是铜和硼与其他合金元素形成了良好的协同作用，提高了本发明产品作为钢铸件表面强化处理的抗磨综合性能。

　　技术研发人员：胡硕真;孟令光;郑兰君;王秀霞

　　受保护的技术使用者：连云港倍特超微粉有限公司;江苏日东机械装备有限公司

　　技术研发日：2016.11.29

　　技术公布日：2019.04.05