专利名称：在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂及其处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于金属表面处理技术领域，具体是涉及一种在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂及其处理工艺。
背景技术：
在黑色金属和有色金属选矿行业、火电能源行业、高炉炼铁行业以及水泥生产行业中，磨段是一种用于磨制精细粉末(如金属矿粉、高炉煤粉、水泥生产制粉等)的粉磨磨段。现有的磨段一般是低铬合金铸造磨段，由于这种低铬合金铸造磨段的生产厂家的配料成份没有一定的控制标准，甚至含铬量极微，致使磨段硬度低、耐磨性差，作为精粉研磨用的研磨体，在磨机中工况恶劣的作业中，使用寿命很低，消耗大，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂及其处理工艺，其用含碳量<0. 2%的普通低碳钢制成磨段，然后在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层，大大提高了低碳钢磨段的耐磨性和使用寿命，可以替代以往的低铬合金铸造磨段，具有极高的性价比高。按照本发明提供的技术方案在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂，其特征在于包括下述组分，各组分按重量份数计为硼，5 10份；填充剂，85-90份；活化剂， 4-5 份。作为本发明的进一步改进，所述填充剂为碳化硅(SiC)或三氧化二铝(A1203)。作为本发明的进一步改进，所述活化剂为氟硼酸钾(KBF4)或氯化铵(NH4C1)。在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的处理工艺，其特征在于包括如下步骤
(1)装箱密封按重量份数配比取下述组分硼，5 10份；碳化硅或三氧化二铝，85-90 份；氟硼酸钾或氯化铵，4-5份；将它们混合均勻，制成约100目的粉末状的渗硼剂，将所述渗硼剂装入按一定容量设计的钢制渗箱中；然后将待处理的低碳钢磨段埋入混勻后的渗硼剂中，相邻低碳钢磨段之间保持l_2cm间距，盖紧渗箱盖，并用水玻璃调制火泥密封；
(2)渗硼处理将密封后的钢制渗箱置于加热炉中加热，先升温至500°C，保温2小时， 再升温至800°C，保温2小时，继续升温至900-1050°C，保温5_6小时，然后停止加热，随炉降温至850°C以下，连渗箱一起出炉空冷至室温；
(3)共晶层处理打开渗箱，取出低碳钢磨段，重新装入加热炉在氮气保护气氛下加热， 进行渗硼后的共晶层处理，共晶层处理的加热温度为1140-1150°C，保温时间根据装炉量设定，当温控仪表检测到炉温到达设定温度后，观察低碳钢磨段与炉膛温度颜色基本一致时， 再保温0. 5-1小时，然后随炉降温到920°C，进行下一阶段处理；
(4)淬火、回火处理把低碳钢磨段进行淬火，淬火温度为920°C，冷却介质为10%的 NaCl水溶液，淬火后再把低碳钢磨段在180°C下保温3小时，进行回火处理。作为所述处理工艺的进一步改进，所述低碳钢磨段中的碳元素百分含量小于0. 2%ο作为所述处理工艺的进一步改进，所述低碳钢磨段的基体组织为板条马氏体， 基体组织硬度达HRC40;低碳钢磨段的表层组织为!^e2B共晶层，！^e2B共晶层的厚度为 0. 5-5mm，表面硬度达HV0. 1 1600-2000，冲击韧度达30J/cm2以上。本发明中，所述的低碳钢磨段是由低碳钢圆钢(直径根据工艺要求而定)锯段而成或直接由低碳钢铸段而成。本发明与现有技术相比，优点在于
本发明用含碳量<0. 2%的普通低碳钢制成磨段，然后在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层，处理后的低碳钢磨段的基体组织为板条马氏体，基体组织硬度达HRC40 ；低碳钢磨段的表层组织为I^e2B共晶层，表面硬度达HV0. 1 1600-2000，冲击韧度达30J/cm2以上；大大提高了低碳钢磨段的耐磨性和使用寿命，可以替代以往的低铬合金铸造磨段，大大节省金属材料耗损，显著降低生产成本，具有极高的性价比高。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例1
(1)装箱密封按重量份数配比取下述组分硼，10份；碳化硅，85份；氟硼酸钾，5份； 将它们混合均勻，制成100目的粉末状的渗硼剂，然后将待处理的低碳钢磨段1埋入混勻后的渗硼剂中，相邻低碳钢磨段1之间保持Icm间距，装入按一定容量设计的钢制渗箱中，盖紧渗箱盖，并用水玻璃调制火泥密封；
(2)渗硼处理将密封后的钢制渗箱置于加热炉中加热，先升温至500°C，保温2小时， 再升温至800°C，保温2小时，继续升温至900°C，保温6小时，然后停止加热，随炉降温至 850°C以下，连渗箱一起出炉空冷至室温；
(3)共晶层处理打开渗箱，取出低碳钢磨段1，重新装入加热炉中在氮气保护气氛下加热，进行渗硼后的共晶层处理，共晶层处理的加热温度为1140°C，保温时间根据装炉量设定，当温控仪表检测到炉温到达设定温度后，观察低碳钢磨段1与炉膛温度颜色基本一致时，再保温1小时，然后随炉降温到920°C，进行下一阶段处理；
(4)淬火、回火处理把低碳钢磨段1进行淬火，淬火温度为920°C，冷却介质为10%的 NaCl水溶液，淬火后再把低碳钢磨段1在180°C下保温3小时，进行回火处理。处理后的低碳钢磨段1的结构如图1所示其基体组织为板条马氏体，基体组织硬度达HRC40 ；其表面形成了厚度为0. 5mm的渗硼共晶层2，表层组织为!^e2B共晶层2，表面硬度达HV0. 1 1600，冲击韧度达30J/cm2，具有优良的耐磨性。实施例2
(1)装箱密封按重量份数配比取下述组分硼，8份；碳化硅，88份；氟硼酸钾，4份；将它们混合均勻，制成100目的粉末状的渗硼剂，然后将待处理的低碳钢磨段1埋入混勻后的渗硼剂中，相邻低碳钢磨段1之间保持1. 5cm间距，装入按一定容量设计的钢制渗箱中，盖紧渗箱盖，并用水玻璃调制火泥密封；
(2)渗硼处理将密封后的钢制渗箱置于加热炉中加热，先升温至500°C，保温2小时， 再升温至800°C，保温2小时，继续升温至980°C，保温5小时，然后停止加热，随炉降温至 850°C以下，连渗箱一起出炉空冷至室温；
(3)共晶层处理打开渗箱，取出低碳钢磨段1，重新装入加热炉中在氮气保护气氛下加热，进行渗硼后的共晶层处理，共晶层处理的加热温度为1140°C，保温时间根据装炉量设定，当温控仪表检测到炉温到达设定温度后，观察低碳钢磨段1与炉膛温度颜色基本一致时，再保温45小时，然后随炉降温到920°C，进行下一阶段处理；
(4)淬火、回火处理把低碳钢磨段1进行淬火，淬火温度为920°C，冷却介质为10%的 NaCl水溶液，淬火后再把低碳钢磨段1在180°C下保温3小时，进行回火处理。处理后的低碳钢磨段1的结构如图1所示其基体组织为板条马氏体，基体组织硬度达HRC40 ；其表面形成了厚度为3mm的渗硼共晶层2，表层组织为!^e2B共晶层2，表面硬度达HV0. 1 1800，冲击韧度达30J/cm2，具有优良的耐磨性。实施例3
(1)装箱密封按重量份数配比取下述组分硼，5份；三氧化二铝，90份；氯化铵，5份； 将它们混合均勻，制成100目的粉末状的渗硼剂，然后将待处理的低碳钢磨段1埋入混勻后的渗硼剂中，相邻低碳钢磨段1之间保持2cm间距，装入按一定容量设计的钢制渗箱中，盖紧渗箱盖，并用水玻璃调制火泥密封；
(2)渗硼处理将密封后的钢制渗箱置于加热炉中加热，先升温至500°C，保温2小时， 再升温至800°C，保温2小时，继续升温至1050°C，保温6小时，然后停止加热，随炉降温至 850°C以下，连渗箱一起出炉空冷至室温；
(3)共晶层处理打开渗箱，取出低碳钢磨段1，重新装入加热炉中在氮气保护气氛下加热，进行渗硼后的共晶层处理，共晶层处理的加热温度为1150°C，保温时间根据装炉量设定，当温控仪表检测到炉温到达设定温度后，观察低碳钢磨段1与炉膛温度颜色基本一致时，再保温1小时，然后随炉降温到920°C，进行下一阶段处理；
(4)淬火、回火处理把低碳钢磨段1进行淬火，淬火温度为920°C，冷却介质为10%的 NaCl水溶液，淬火后再把低碳钢磨段1在180°C下保温3小时，进行回火处理。处理后的低碳钢磨段1的结构如图1所示其基体组织为板条马氏体，基体组织硬度达HRC40 ；其表面形成了厚度为5mm的渗硼共晶层2，表层组织为!^e2B共晶层2，表面硬度达HV0. 1 2000，冲击韧度达30J/cm2，具有优良的耐磨性。
权利要求
1.在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂，其特征在于包括下述组分，各组分按重量份数计为硼，5 10份；填充剂，85-90份；活化剂，4-5份。
2.如权利要求1所述的在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂，其特征在于所述填充剂为碳化硅或三氧化二铝。
3.如权利要求1所述的在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂，其特征在于所述活化剂为氟硼酸钾或氯化铵。
4.在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的处理工艺，其特征在于包括如下步骤(1)装箱密封按重量份数配比取下述组分硼，5 10份；碳化硅或三氧化二铝，85-90份；氟硼酸钾或氯化铵，4-5份；将它们混合均勻，制成粉末状的渗硼剂，将所述渗硼剂装入按一定容量设计的钢制渗箱中；然后将待处理的低碳钢磨段(1)埋入混勻后的渗硼剂中，相邻低碳钢磨段(1)之间保持l_2cm间距，盖紧渗箱盖，并用水玻璃调制火泥密封；(2)渗硼处理将密封后的钢制渗箱置于加热炉中加热，先升温至500°C，保温2小时，再升温至800°C，保温2小时，继续升温至900-1050°C，保温5_6小时，然后停止加热，随炉降温至850°C以下，连渗箱一起出炉空冷至室温；(3)共晶层处理打开渗箱，取出低碳钢磨段(1)，重新装入加热炉在氮气保护气氛下加热，进行渗硼后的共晶层处理，共晶层处理的加热温度为1140-1150°C，保温时间根据装炉量设定，当温控仪表检测到炉温到达设定温度后，观察低碳钢磨段(1)与炉膛温度颜色基本一致时，再保温0. 5-1小时，然后随炉降温到920°C，进行下一阶段处理；(4)淬火、回火处理把低碳钢磨段(1)进行淬火，淬火温度为920°C，冷却介质为10%的NaCl水溶液，淬火后再把低碳钢磨段(1)在180°C下保温3小时，进行回火处理。
5.如权利要求4所述的在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的处理方法，其特征在于所述低碳钢磨段(1)中的碳元素百分含量小于0. 1。
6.如权利要求4所述的在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的处理方法，其特征在于所述低碳钢磨段(1)的基体组织为板条马氏体，基体组织硬度达HRC40 ；低碳钢磨段(1)的表层组织为I^e2B共晶层(2)，！^e2B共晶层(2)的厚度为0. 5_5mm，表面硬度达HV0. 11600-2000，冲击韧度达30J/cm2以上。
7.如权利要求4所述的在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的处理方法，其特征在于所述的低碳钢磨段(1)是由低碳钢圆钢锯段而成或直接由低碳钢铸段而成。
全文摘要
本发明涉及一种在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂及其处理工艺。所述渗硼剂包括下述组分，各组分按重量份数计为硼，5~10份；填充剂，85-90份；活化剂，4-5份。本发明用含碳量<0.2%的普通低碳钢制成磨段，然后在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层，处理后的低碳钢磨段的基体组织为板条马氏体，基体组织硬度达HRC40；低碳钢磨段的表层组织为Fe2B共晶层，表面硬度达HV0.11600-2000，冲击韧度达30J/cm2以上；大大提高了低碳钢磨段的耐磨性和使用寿命，可以替代以往的低铬合金铸造磨段，大大节省金属材料耗损，显著降低生产成本，具有极高的性价比高。
文档编号C23C8/70GK102560332SQ20121006659
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者陈唯明 申请人:陈唯明