CN103276280A

CN103276280A - 钒钛高铬合金球及其制造方法

Info

Publication number: CN103276280A
Application number: CN 201310223149
Authority: CN
Inventors: 康彦晨; 杨瑞峰
Original assignee: HEBEI JINLEI CASTING GRINDING BALL Co Ltd
Current assignee: HEBEI JINLEI CASTING GRINDING BALL Co Ltd
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明提供一种钒钛高铬合金球，按重量配比其化学成分为（百分比）:2.1~3.1C；0＜Si≤1.5；0.3~0.6Mn；14~18Cr；0.03~0.07V；0.006~0.03Ti；0.002~0.0035B；余量为铁和不可避免的杂质。本发明还公开了一种钒钛高铬合金球的制造方法。所获得的钒钛高铬合金球耐磨性高、冲击韧度好，提高材料的综合力学性能。

Description

钒钛高铬合金球及其制造方法

技术领域

本发明属于铸铁合金技术领域，尤其涉及一种钒钛高铬合金球及其制造方法。

背景技术

现有用于冶金、矿山、建筑等行业的耐磨金属材料主要为普通耐磨铸钢和普通合金耐磨铸铁。普通耐磨铸钢抗冲击性能较好，但是其耐磨性能比耐磨铸铁差；普通合金耐磨铸铁抗冲击性能差，使用中容易断裂。这两种耐磨材料在常温下均具有一定的耐磨性能，但在中、高温的工况下，由于氧化和磨损的双重作用，材料的使用寿命很低。

鉴于此，有必要提供一种新型的磨球。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钒钛高铬合金球及其制造方法，所获得的钒钛高铬合金球耐磨性高、冲击韧度好，提高材料的综合力学性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钒钛高铬合金球，按重量配比其化学成分为（百分比）:

一种钒钛高铬合金球，其特征在于，按重量百分比包含如下成分：

2.1~3.1%的C；

不超过1.5%的Si；

0.3~0.6%的Mn；

14~18%的Cr；

0.03~0.07%的V；

0.006~0.03%的Ti；

0.002~0.0035%的B。

优选的，所述钒钛高铬合金球还包含不超过0.1%的P及0.06%的S。

相应地，本发明还公开了一种钒钛高铬合金球的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）熔炼：配制原料，原料中按重量百分比包含如下成分：

2.1~3.1%的C；

不超过1.5%的Si；

0.3~0.6%的Mn；

14~18%的Cr；

0.03~0.07%的V；

0.006~0.03%的Ti；

0.002~0.0035%的B；

余量为铁和杂质；

将上述成分所组成的原料进行熔炼，得到铁水；

（2）孕育：将获得的铁水倒入浇包中进行包内孕育；

（3）浇铸，获得钒钛高铬合金球。

优选的，所述杂质包含不超过0.1%的P及0.06%的S。

与现有技术相比，本发明通过添加微量合金元素，来细化铸件的组织，改变某析出相的形态和分布以及尺寸。在高铬磨球中通过孕育+变质处理细化组织（增加形核率）改善共晶碳化物形态（控制择优成长晶向）分布，减少尺寸以提高材料的综合力学性能，所获得的钒钛高铬合金球耐磨性高、冲击韧度好。

具体实施方式

本发明基于怎样降低研磨体的磨耗和能源的浪费而研发钒钛高铬合金球，加入钒、钛、硼等合金来提高磨球的综合性能并能孕育+变质处理和细化晶粒的效果。

钒钛是强碳化物形成元素，在白口铸铁生产中常用作孕育和变质剂，这些元素加入铁液中会形成Tic、Vc碳化物，或碳氮化合物，高熔点相可作为共晶碳化物的形核质点，细化碳化物和晶粒，研究表明加入一定量的强碳化物形成元素是高铬磨球获得高耐磨性和冲击韧度的可行的工艺措施之一。

有鉴于此，本发明实施例提供一种钒钛高铬合金球，按重量配比其化学成分为（百分比）:

2.1~3.1C；

0＜Si≤1.5；

0.3~0.6Mn；

14~18Cr；

0.03~0.07V；

0.006~0.03Ti；

0.002~0.0035B；

余量为铁和不可避免的杂质。

在上述的钒钛高铬合金球中，所述的不可避免的杂质包括：

P≤0.1；

0.06S。

合金材质的性能是由金相组织决定的，而一定的组织取决于化学成分的合理选择。

碳（C）：是影响高铬铸铁硬度和耐磨性的主要元素，其含量高，组织中碳化物数量多，基体硬度高，耐磨性好。若其含量超过3.5%，会产生粗大片状碳化物，使材质变得硬而脆，而且由于粗大片状碳化物易碎裂剥落，致使耐磨性下降。若其含量过小，共晶碳化物数量减少，基体硬度下降，耐磨性也下降。

硅（Si）：一定量的硅起脱氧作用，对流动性也有利，较高的硅有利于屈氏体组织的形成，而且较高的硅溶于基体后，提高基体的电极电位，提高抗蚀性能。同时，在高铬铸铁中随硅的增加，硅化物数量增加，硬度和耐磨性也增加。但是硅的含量大于2.5之后，韧性明显下降。

猛（Mn）：是形成奥氏体的元素，对碳化物的形成也起作用。过高的猛将使组织中出现奥氏体，奥氏体组织不易做磨球，因为奥氏体磨球不论在干磨和湿磨中，都会造成大量破碎和剥落。

铬（Cr）：铬是碳化物形成元素，铬除与碳结合成碳化物外，其余部分溶解在基体内，从而提高基体的电极电位，对抗腐蚀是有利的。若其含量过小，可能会出现M₃C型碳化物，使硬度和韧性都降低，若含量过大，结晶时碳化物数量显著增多，使韧性明显下降，同时由于基体中含碳量降低，导致基体的硬度降低，从而耐磨性降低。钒（V）、钛（Ti）、硼（B）：属于微量合金元素，他们能形成硬度很高的碳氧化物，弥散在基体中，有利于提高基体的显微硬度和耐磨性，同时对晶粒的细化也是有利的。

不可避免的微量杂质是原料中带入的，其中有磷（P）和硫（S），均是有害元素。其含量越低越好。

相应地，本发明实施例还公开了一种钒钛高铬合金球的制造方法，包括：

（1）熔炼：配制原料，原料中各化学成分的重量为（百分比）:

2.1~3.1C；

0＜Si≤1.5；

0.3~0.6Mn；

14~18Cr；

0.03~0.07V；

0.006~0.03Ti；

0.002~0.0035B；

余量为铁和不可避免的杂质，

将配制的原料进行熔炼，得到铁水；

（2）孕育：将获得的铁水倒入浇包中进行包内孕育；

（3）浇铸，获得钒钛高铬合金球。

优选的，在上述的钒钛高铬合金球的制造方法中，所述的不可避免的杂质包括：

P≤0.1；

0.06S。

本实施例中加入钒、钛、硼等合金来提高磨球的综合性能并能孕育+变质处理和细化晶粒的效果。

高铬白口铸铁经过复合变质，减少了夹杂，改变了夹杂形态，避免或消除了碳化物的网状连续析出，细化了奥氏体枝晶，大大降低了铁液中氧、硫、氮的浓度含量，从而为孕育处理创造了良好的冶金条件。

在高铬白口铸铁的冶金处理中，变质与孕育应该是两个看似相仿，其实各自侧重的对材料施行改性处理的方法。在过程中，它们共同发挥着相辅相成的作用。

高铬白口铸铁复合孕育处理能在变质处理的基础上更进一步减少和消除碳化物的网状析出，在不平衡结晶条件下，组织中出现的块条状和粒状碳化物在很大程度上有利于提高铸件铸态的强韧性，减少了内应力，减轻了亚温处理调整组织的任务。导致这些变化的原因，主要是复合孕育在液态高温下和凝固过程所产生的动力学效应对其影响的结果。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

钒钛高铬合金球的制造方法，包括：

（1）熔炼：配制原料，原料中各化学成分的重量为（百分比）:2.1C；0.8Si；0.5Mn；18Cr；0.05V；0.02Ti；0.002B；0.05P；0.06S，余量为铁，其中变质剂为V- Ti- B。

熔炼工艺如下：在感应炉中进行熔炼，将铁合金、废钢和生铁按上述化学成分进行配合熔炼，得到化学成分符合要求的铁水。

（2）孕育：将获得的铁水出炉倒入浇包中，出炉温度控制在1480~1500℃，出炉前在浇包底部加入铁水重量的0.2~0.5%的75SiFe作为孕育剂进行包内孕育。

（3）浇铸，获得钒钛高铬合金球。

获得的材料的机械性能如下：

球心硬度（HRC）≥42；

球表面硬度（HRC）≥70；

冲击韧性（J/cm）≥6；

耐磨性（h/g）≥7。

所获得的材料具有明显的抗高温磨损性能，其使用寿命远远大于普通合金铸铁材料。

实施例2

（1）熔炼：配制原料，原料中各化学成分的重量为（百分比）: 3.1C；1.45Si；0.3Mn；14Cr；0.07V；0.03Ti；0.003B；0.1P；0.06S，余量为铁，其中变质剂为V- Ti- B。

（3）浇铸，获得钒钛高铬合金球。

实施例3

（1）熔炼：配制原料，原料中各化学成分的重量为（百分比）: 2.5C；0.1Si；0.6Mn；15Cr；0.03V；0.006Ti；0.0035B；0.01P；0.06S，余量为铁，其中变质剂为V- Ti- B。

（3）浇铸，获得钒钛高铬合金球。

综上所述，本发明实施例通过添加微量合金元素，来细化铸件的组织，改变某析出相的形态和分布以及尺寸。在高铬磨球中通过孕育+变质处理细化组织（增加形核率）改善共晶碳化物形态（控制择优成长晶向）分布，减少尺寸以提高材料的综合力学性能，所获得的钒钛高铬合金球耐磨性高、冲击韧度好。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种钒钛高铬合金球，其特征在于，按重量百分比包含如下成分：

2.1~3.1%的C；

不超过1.5%的Si；

0.3~0.6%的Mn；

14~18%的Cr；

0.03~0.07%的V；

0.006~0.03%的Ti；

0.002~0.0035%的B。

2.根据权利要求1所述的钒钛高铬合金球，其特征在于：所述钒钛高铬合金球还包含不超过0.1%的P及0.06%的S。

3. 一种钒钛高铬合金球的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）熔炼：配制原料，原料中按重量百分比包含如下成分：

2.1~3.1%的C；

不超过1.5%的Si；

0.3~0.6%的Mn；

14~18%的Cr；

0.03~0.07%的V；

0.006~0.03%的Ti；

0.002~0.0035%的B；

余量为铁和杂质；

将上述成分所组成的原料进行熔炼，得到铁水；

（2）孕育：将获得的铁水倒入浇包中进行包内孕育；

（3）浇铸，获得钒钛高铬合金球。

4. 根据权利要求3所述的钒钛高铬合金球的制造方法，其特征在于：

所述杂质包含不超过0.1%的P及0.06%的S。