【摘 要】
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在大规格磨球生产中,采用余热淬火工艺不仅可以提高磨球性能和生产效率,更可以显著降低生产成本,对磨球生产企业具有重要的实际意义。本文以中高碳低合金磨球用钢GN-6A与GN-3
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在大规格磨球生产中,采用余热淬火工艺不仅可以提高磨球性能和生产效率,更可以显著降低生产成本,对磨球生产企业具有重要的实际意义。本文以中高碳低合金磨球用钢GN-6A与GN-3A锻后余热淬火大规格磨球为研究对象,以磨球淬火温度场计算为指导,分别就磨球余热淬火过程中不同预冷时间、淬火温度、水温、水中时间磨球温度场及平均冷速进行了计算,并进行了磨球热处理工艺试验,通过对其微观组织及力学性能分析,确定了不同材质大规格磨球锻后余热淬火的合理生产工艺。通过对GN-6A材质Φ125 mm规格磨球淬火时温度场的计算,确定以45℃水冷,心部降至400℃用时作为水冷时间。试验表明,当余热淬火温度为860℃时,始锻温度950℃较1050℃相比,体积硬度从58 HRC提高至59 HRC,冲击值提高50%以上;原始奥氏体晶粒度级数由4.5级提高至6.5级。当始锻温度为1050℃,预冷时间缩短至30 s、60 s时,磨球体积硬度均高于59 HRC,1/2R处冲击功高于12 J,基体组织为混合马氏体,原始奥氏体晶粒度级数5~6级,性能较860℃(预冷95 s)淬火时有明显提升。在GN-6A材质Φ125 mm规格磨球的试生产中,采取双温度区间淬火,即终锻温度920℃~950℃时860℃~865℃淬火;终锻温度951℃~980℃时890℃~895℃淬火,45℃水中冷却210 s余热淬火工艺,表层硬度均高于59 HRC,心部均高于57 HRC,1/2R处冲击功为13 J~15 J,8 m落球疲劳寿命超过5000次。通过对GN-3A材质Φ125 mm和Φ140 mm规格磨球余热淬火时温度场的计算,确定45℃水冷,心部降至300℃用时作为水冷时间。并对Φ125 mm规格磨球当始锻温度为950℃和1050℃时,分别就预冷不同时间进行了试验,磨球性能均达到:体积硬度高于58 HRC,1/2R处冲击功高于40 J,基体组织为细小马氏体,可知锻后预冷时间对磨球性能无明显影响,而淬火温度影响较大,确定最佳工艺为860℃~880℃淬火,45℃水中冷却180 s。对Φ140 mm规格磨球进行试验,淬火温度为840℃~880℃,45℃水中冷却210 s,试验磨球性能均达到:表面硬度高于60 HRC,心部硬度50 HRC左右,中心及1/2R处冲击值均高于30 J,心部组织中存在大量非马氏体组织。本课题的研究结果对GN-6A和GN-3A材质锻后余热淬火大规格磨球生产具有重要意义。
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