一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔及其制備方法
【專利摘要】發明公開了一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔，該工作腔材料由主成分和添加劑組成，主成分的組成配方按質量百分含量為84.5-86.5%Fe，8.6~9.6%Gr，2.9~3.1%Ni，0.6~0.65%Mn，0.5~0.6%Si，0.5~0.6%Yi，0.25~0.3%Ti，0.25~0.3%Nb，0.12~0.15%N，0.05~0.07%C，0.005~0.006%P，0.0035~0.0045%S；添加劑的組成配方按質量百分含量為8~22%CaO，10~24%Na2O，1~9%K2O，2~11%SiO2，1~10%Al2O3，1.5~9%Fe2O3，0.5~3%TiO2。本發明還公開了一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔的制備方法。該珍珠磨工作腔具有高耐磨性、高韌性，而且該不銹鋼還具有一定的硬度，能達到材料的最佳力學性能。
【專利說明】一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔，尤其涉及一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔。
[0002]本發明還涉及一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔的制備方法。
【背景技術】
[0003]伴隨現代高技術和新材料產業，如微電子和信息工程，高技術陶瓷，高技術陶瓷和耐火材料，高聚物基復合材料，生物化工，航天技術，新能源等以及傳統產業技術進步和資源綜合利用及深加工等行業的蓬勃發展。超細粉碎現已成為最重要的工礦物及其他原材料深加工技術之一，對現代高新技術產業的發展具有重要的意義。雖然超細粉碎可以通過不同的方式得到，但是利用機械設備進行加工粉碎無疑是最簡單、最經濟的一種，珍珠磨正是其中比較簡單實用的一種粉碎設備。
[0004]現在，普遍使用的粉碎工藝一般為干法加工和濕法加工，但無論哪種加工，都對粉碎設備有著很高的要求。粉碎設備最核心的技術，就是粉碎工作腔內部的結構和工作腔制造時材料的選擇。珍珠磨使用的是濕法加工工藝，在工作時是通過粉碎介質與物料、粉碎腔之間的碰撞、摩擦對物料進行粉碎，珍珠磨工作時會產生很高的熱量和摩擦力，工作腔在工作時也在不斷地磨損，所以對工作腔的內壁要求很高。現在珍珠磨的工作腔大多使用不銹鋼制作，由于工作腔屬于易耗品，在使用一段時間后就需更換，造成生產的中斷和生產成本的增加。這就要求我們開發一種高耐磨性、高韌性,且成本相對低廉的工作腔,保證生產的連續性和生產成本的降低。
[0005]綜上所述，隨著新型材料產業的不斷發展，對粉碎設備的要求也會越來越高，所以在制造時對工作腔材料的選擇很重要。所選材料既要有很高的耐磨性、高韌性，又要有一定的經濟性，但我國在不銹鋼材料領域和世界發達國家還存在著一定的差距，且大多數優質不銹鋼需通過進口。因此，如何利用現有的資源開發一種既有很高的耐磨性、高韌性，價格又相對低廉的不銹鋼工作腔是亟需本領域科技人員所要解決的一個難題。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔。該珍珠磨工作腔既有很高的耐磨性、高韌性，價格又相對低廉。
[0007]本發明還提供一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔的制備方法。
[0008]本發明采用的技術方案是:
一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔，該工作腔材料由主成分和添加劑組成，所述主成分的組成配方按質量百分含量為84.5-86.5%Fe,8.6^9.6%Gr，2.9~3.1% Ni,0.6~0.65%Μη,0.5~0.6%Si,0.5~0.6%Yi,0.25~0.3%Ti,0.25~0.3%Nb,
0.12~0.15%N, 0.05~0.07%C, 0.005~0.006%P, 0.0035~0.0045%S ;所述添加劑的組成配方按質量百分含量為 8 ~22%CaO，10~24%Na20，I ~9%K20，2~ll%Si02，I ~10%A1203，1.5 ~9%Fe203，
0.5~3% TiO2 ;所述主成分中的合金成分為Gr、Mn、S1、Y1、T1、Nb。
[0009]所述合金成分的質量占主成份總質量的6-7%。
[0010]一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔的制備方法，包括配料、熔煉、澆鑄、熱處理和冷加工步驟，
a、配料:按權利要求1中的主成分和添加劑的組成配方配料；
b、熔煉:將a步驟中的主成分進行熔煉，熔煉過程中加入添加劑，升高爐溫，爐溫達到1600-1700°C時，進入熔煉中期后加入添加劑中的稀有金屬Ti，稀有金屬Ti全部熔化后進入熔煉后期，再加入添加劑中的稀有金屬Yi，最后主成分和添加劑全部熔煉成液態鋼水；
C、澆鑄:上述熔煉步驟得到的鋼水在熔煉爐中鎮靜1-2分鐘，澆鑄溫度為1700-1800°C，采用中速澆注，即480kg鋼水在I分到I分30秒內澆入模具內，使得珍珠磨工作腔鋼水凝固成鑄件；
d、熱處理:將上述澆注得到的鑄件進行熱處理，熱處理包括以下步驟:
完全退火溫度800-850°C，爐溫冷卻至400°C以下，出爐；
固溶處理溫度1100-1150°C，保溫1-2小時后，進行固溶操作；
沉淀硬化處理溫度500-520°C，保溫1-2小時后，出爐；
e、冷加工:熱處理后的粗毛坯，其局部硬度達不到洛氏硬度(HRC)43度，沖擊韌度(AKU)達不到50J/cm2，材料硬度不均勻，則需要再次進行上述熱處理后再進行冷加工。
[0011]本發明的有益效果:珍珠磨工作腔具有高耐磨性、高韌性，而且該不銹鋼還具有一定的硬度，能達到材料的最佳力學性能，即抗拉強度(Ob):≤llOOMPa，屈服極限(σ s):≥1050MPa，洛氏硬度(HRC) ^ 43度，伸長率(δ )≥11%，沖擊韌度(AKU)為50J/cm2。
【具體實施方式】
[0012]為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明的保護范圍的限定。
[0013]實施例1
本發明的一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔，該工作腔材料由主成分和添加劑組成，主成分的組成配方按質量百分含量為85.72%Fe,8.6%Gr，2.9% Ni，
0.6%Mn,0.5%Si，0.5%Yi，0.25%Ti，0.25%Nb,0.12%N,0.05%C,0.005%P,0.0035%S ；添加劑的組成配方按質量百分含量為 8%Ca0,10%Na20,1%K20, 2%Si02,1%A1203, 1.5%Fe203,0.5% TiO2 ；主成分中的合金成分為Gr、Mn、S1、Y1、T1、Nb，合金成分的質量占主成份總質量的6_7%。
[0014]一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔的制備方法，包括配料、熔煉、澆鑄、熱處理和冷加工步驟，
a、配料:按主成分和添加劑的組成配方配料；
b、熔煉:將a步驟中的主成分進行熔煉，熔煉過程中加入添加劑，升高爐溫，爐溫達到1600°C時，進入熔煉中期后加入添加劑中的稀有金屬質量百分含量0.25%的Ti，稀有金屬Ti全部熔化后進入熔煉后期，再加入添加劑中的稀有金屬質量百分含量0.5%的Yi，最后主成分和添加劑全部熔煉成液態鋼水；
C、澆鑄:上述熔煉步驟得到的鋼水在熔煉爐中鎮靜I分鐘，澆鑄溫度為1700°c，采用中速澆注，即480kg鋼水在I分到I分30秒內澆入模具內，使得珍珠磨工作腔鋼水凝固成鑄件；
d、熱處理:將上述澆注得到的鑄件進行熱處理，熱處理包括以下步驟:
完全退火溫度800°C，爐溫冷卻至400°C以下，出爐；
固溶處理溫度1100°C，保溫I小時后，進行固溶操作；
沉淀硬化處理溫度500°C，保溫I小時后，出爐。
[0015]e、冷加工:熱處理后的粗毛坯，其局部硬度達不到洛氏硬度(HRC) 43度，沖擊韌度(AKU)達不到50J/cm2，材料硬度不均勻，則需要再次進行上述熱處理后再進行冷加工。
[0016]實施例2
本發明的本發明的一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔，該工作腔材料由主成分和添加劑組成，主成分的組成配方按質量百分含量為84.9%Fe，9.6%Gr,3%Ni，0.6%Mn,0.6%Si，0.55%Yi，0.28%Ti，0.28%Nb,0.13%N,0.06%C,0.0055%P,0.0040%S ；添加劑的組成配方按質量百分含量為15%Ca0，17%Na20, 5%K20,6%SiO2,6%AI2O3^ 6%Fe203，2%TiO2 ;主成分中的合金成分為Gr、Mn、S1、Y1、T1、Nb，合金成分的質量占主成份總質量的
6.5%ο
[0017]一種具有高韌 性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔的制備方法，包括配料、熔煉、澆鑄、熱處理和冷加工步驟，
a、配料:按主成分和添加劑的組成配方配料；
b、熔煉:將a步驟中的主成分進行熔煉，熔煉過程中加入添加劑，升高爐溫，爐溫達到1650°C時，進入熔煉中期后加入添加劑中的稀有金屬質量百分含量0.28%的Ti，稀有金屬Ti全部熔化后進入熔煉后期，再加入添加劑中的稀有金屬質量百分含量0.55%的Yi，最后主成分和添加劑全部熔煉成液態鋼水；
C、澆鑄:上述熔煉步驟得到的鋼水在熔煉爐中鎮靜1.5分鐘，澆鑄溫度為1750°C，采用中速澆注，即480kg鋼水在I分到I分30秒內澆入模具內，使得珍珠磨工作腔鋼水凝固成鑄件；
d、熱處理:將上述澆注得到的鑄件進行熱處理，熱處理包括以下步驟:
完全退火溫度825°C，爐溫冷卻至400°C以下，出爐；
固溶處理溫度1130°C，保溫1.5小時后，進行固溶操作；
沉淀硬化處理溫度510°C，保溫1.5小時后，出爐。
[0018]e、冷加工:熱處理后的粗毛坯，其局部硬度達不到洛氏硬度(HRC) 43度，沖擊韌度(AKU)達不到50J/cm2，材料硬度不均勻，則需要再次進行上述熱處理后再進行冷加工。
[0019]實施例3
本發明的本發明的一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔，該工作腔材料由主成分和添加劑組成，主成分的組成配方按質量百分含量為86.l%Fe，8.6%Gr,
2.9% Ni,0.6%Μη，0.5%Si, 0.6%Yi,0.3%Ti,0.25%Nb，0.12%N，0.05%C,0.006%P,0.0045%S ；添加劑的組成配方按質量百分含量為22%Ca0，24%Na20，9%K20，ll%Si02,10%A1203，9%Fe203，3% TiO2 ;所述主成分中的合金成分為Gr、Mn、S1、Y1、T1、Nb，合金成分的質量占主成份總質量的7%。
[0020]一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔的制備方法，包括配料、熔煉、澆鑄、熱處理和冷加工步驟，
a、配料:按主成分和添加劑的組成配方配料；
b、熔煉:將a步驟中的主成分進行熔煉，熔煉過程中加入添加劑，升高爐溫，爐溫達到1700°C時，進入熔煉中期后加入添加劑中的稀有金屬質量百分含量0.3%的Ti，稀有金屬Ti全部熔化后進入熔煉后期，再加入添加劑中的稀有金屬質量百分含量0.6%的Yi，最后主成分和添加劑全部熔煉成液態鋼水；
C、澆鑄:上述熔煉步驟得到的鋼水在熔煉爐中鎮靜2分鐘，澆鑄溫度為1800°C，采用中速澆注，即480kg鋼水在I分到I分30秒內澆入模具內，使得珍珠磨工作腔鋼水凝固成鑄件；
d、熱處理:將上述澆注得到的鑄件進行熱處理，熱處理包括以下步驟:
完全退火溫度850°C，爐溫冷卻至400°C以下，出爐；
固溶處理溫度1150°C，保溫2小時后，進行固溶操作；
沉淀硬化處理溫度520 °C，保溫2小時后，出爐。
[0021]e、冷加工:熱處理后的粗毛坯，其局部硬度達不到洛氏硬度(HRC) 43度，沖擊韌度(AKU)達不到50J/cm2，材料硬度不均勻，則需要再次進行上述熱處理后再進行冷加工。
[0022]以上實施例中 的添加劑配方中的各組成的質量百分比是相對主成份的總質量計算而得。
[0023]在熔煉時加入了稀有金屬T1、Yi，以改善材料的力學性能和工藝性能，添加劑在合金液中呈熔融狀態，能迅速吸附合金液中的非金屬夾渣物，構成復雜化合物，熔點降低，密度下降，顆粒變大上浮，然后被扒除，從而獲得了更優質的產品。
[0024]上述熔煉步驟得到的鋼水在熔煉爐中鎮靜1-2分鐘，確保鋼水組織和合金充分熔化，澆鑄溫度在1700°C以上，確保合金元素完全熔化，并有效去除大部分雜質，采用中速澆注，使得珍珠磨工作腔鋼水順序凝固成鑄件。
[0025]冷加工中，要嚴格按照熱處理標準加工，加工到一定程度如發現有局部硬度韌性度不達標，材料硬度不均勻，則不能結束冷加工，需要再次進行熱處理后再進行冷加工。因為材料軟硬不均勻的話，珍珠磨工作腔在使用過程中會出現磨損不均，從而影響使用壽命，這就是冷加工中特殊的地方。
[0026]該珍珠磨工作腔具有高耐磨性、高韌性，而且該不銹鋼還具有一定的硬度，能達到材料的最佳力學性能，即抗拉強度Cob):^ llOOMPa，屈服極限(σ s).) 1050MPa，洛氏硬度(HRC) ^ 43度，伸長率(δ )≥11%，沖擊韌度(AKU)為50J/cm2。
【權利要求】
1.一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔，其特征在于:該工作腔材料由主成分和添加劑組成，所述主成分的組成配方按質量百分含量為84.5-86.5%Fe,8.6~9.6%Gr, 2.9~3.1% Ni, 0.6~0.65%Mn,0.5~0.6%Si,0.5~0.6%Yi,0.25~0.3%Ti,0.25~0.3%Nb,0.12~0.15%Ν，0.05~0.07%C,0.005~0.006%Ρ，0.0035~0.0045%S ;所述添加劑的組成配方按質量百分含量為8~22%CaO，10~24%Na20，I~9%K20，2~ll%Si02，?0%Α1203,1.5~9%Fe203，0.5~3% TiO2 ;所述主成分中的合金成分為Gr、Mn、S1、Y1、T1、Nb。
2.根據權利要求1所述的一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔，其特征在于:所述合金成分的質量占主成份總質量的6-7%。
3.根據權利要求1所述的一種具有高韌性、高耐磨的沉淀硬化型不銹鋼珍珠磨工作腔的制備方法，包括配料、熔煉、澆鑄、熱處理和冷加工步驟，其特征在于: a、配料:按權利要求1中的主成分和添加劑的組成配方配料； b、熔煉:將a步驟中的主成分進行熔煉，熔煉過程中加入添加劑,升高爐溫,爐溫達到1600-1700°C時，進入熔煉中期后加入添加劑中的稀有金屬Ti，稀有金屬Ti全部熔化后進入熔煉后期，再加入添加劑中的稀有金屬Yi，最后主成分和添加劑全部熔煉成液態鋼水； C、澆鑄:上述熔煉步驟得到的鋼水在熔煉爐中鎮靜1-2分鐘，澆鑄溫度為1700-1800°C，采用中速澆注，即480kg鋼水在I分到I分30秒內澆入模具內，使得珍珠磨工作腔鋼水凝固成鑄件； d、熱處理:將上述澆注得到的鑄件進行熱處理，熱處理包括以下步驟: 完全退火溫度800-850°C，爐溫冷卻至400°C以下，出爐； 固溶處理溫度1100-1150°C，保溫1-2小時后，進行固溶操作； 沉淀硬化處理溫度500-520°C，保溫1-2小時后，出爐； e、冷加工:熱處理后的粗毛坯，其局部硬度達不到洛氏硬度(HRC)43度，沖擊韌度(AKU)達不到50J/cm2，材料硬度不均勻，則需要再次進行上述熱處理后再進行冷加工。
【文檔編號】B02C17/22GK103469100SQ201310408316
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】陸葉, 陳元峻, 徐輝宇, 錢愛敏, 陸建軍, 季雯赟, 狄亮亮 申請人:寶鋼磁業（江蘇）有限公司