CN103602881B

CN103602881B - 一种高铬七元高合金耐磨球及其制造方法

Info

Publication number: CN103602881B
Application number: CN201310569196.1A
Authority: CN
Inventors: 韩建国
Original assignee: Angang Group Mining Co Ltd
Current assignee: Angang Group Mining Co Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: CN103602881A

Abstract

本发明公开一种高铬七元高合金耐磨球，各化学成分按重量百分比为：C:3.4～3.7%、Si:1.2～1.6%、Mn：0.5～1.0%、P≤0.03%、S≤0.03%、Cu:0.5～1.2%、Cr:11.0～12.0%、Ti:0.05～0.1%、余量为Fe。热处理将室温状态下的耐磨球装入热处理炉中，在500℃以下时，升温速度不高于80℃/h；升温达到500℃时保温2～3小时；再加热从500℃到920℃时的升温速度为100～110℃/h；达到920℃后保温1～2小时，此时温度控制在910～930℃；转入油中淬火至150℃～室温，重装入热处理炉，炉温控制在300～360℃，保温2～6小时后空冷。

Description

一种高铬七元高合金耐磨球及其制造方法

技术领域

本发明涉及选矿技术领域中耐磨材料，尤其涉及一种高铬七元高合金耐磨球及其制造方法。

背景技术

现有球磨机的耐磨球，其成分主要以低铬合金和高铬合金为主，低合金元素中含贵重合金成分，如大多低合金耐磨球都含Mo、Ni等元素，理论上可以增加耐麿性，但使用效果并不明显。

如：申请号CN200510096337.8一种低成本高耐磨性的过共晶高铬铸铁及其制造方法C:3.5～4.5%,Mn:1.0～3.0%,Cr:17～30%,Si:0.5～1.5%,Cu:1.0～2.0%,P:≤0.06%,S:≤0.06%,Ni:≤1%,余量为铁。C、 Cr、Cu都略高还含有Ni，不能用于淬火等高温热处理，如果经过淬火等处理时可能会碎裂。Cu:过高可能造成不耐磨等不利因素。

申请号CN92113221.2强韧性高铬多元合金铸铁胶囊形(圆形)磨球及其制造方法其特征在于,磨球化学成分(重量百分数)为:1.5～2.6%C,1.0～2.0%Si,0.4～0.6%Mn,0.01～0.1%P,0.01～0.1%S,12～16%Cr,0.01～0.5%Mo,0.01～0.6%Cu,0.01～0.2%W,0.002～0.01%B,0.01～0.6%V,0.01～0.4%Ti,0.01～0.1%RE,余为Fe。其C 、Mn较低，相应的硬度也偏低，不利于耐磨；Cu低于0.5%对改善耐腐蚀性作用不明显，还有其它合金元素多，成本也随之增高。同时没有热处理，对其晶体组织成分也没有约束，会对球的总体机械性有相应的影响。

发明内容

鉴于上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种成本相对较低、具有高硬度、高耐磨性、不易开裂等优良性能的高铬七元高合金耐磨球及其制造方法。

本发明是一种高铬七元高合金耐磨球，各化学成分按重量百分比为：C:3.4～3.7%、Si:1.2～1.6%、Mn：0.5～1.0%、P≤0.03%、S≤0.03%、Cu:0.5～1.2%、Cr:11.0～12.0%、Ti:0.05～0.1%、P≤0.03%、S≤0.03%、余量为Fe及不可避免杂质。

碳的作用是基体能够达到硬度，在高铬铸铁中与铁、铬合金共同作用形成高硬度的MC碳化物，本发明选择3.4～3.7%；

铬：在高铬球中和碳、铁形成化合物，铬元素还可溶入基体提高淬透性，铬、碳比在合适时可提高淬透性，同时提高耐磨度；在本成分中铬超过一定数量对耐磨性能的提高表现并太不明显，为更好的提高质量和降低成本的合理比例，与考虑到其它成分和热处理方面的影响选择11.0～12.0%比较合适；

锰：是形成奥氏体的有效元素，可提高淬透性，但对耐磨球中不可过高，根据本成分的综合要求选择0.5～1.0%较为合理；

铜：在湿磨状态游离的单质铜可改善磨球本身的电离电位差，并减弱白口倾向，有利于本成分在热处理时产生开裂倾向，在合适成分时提高抗腐蚀性能，所以对耐磨有一定作用。超过0.5%较为明显，但过高又对硬度影响较大，从而降低综合耐磨性能，铜加入量不可超1.5%，本成分中优选Cu:0.5～1.2%较为恰当；

硅：在本成分中由于硅的原子比例较大可提高基体的固溶强度，选择Si:1.2～1.6%比较合适。

钛：在本成分中能发挥细化晶粒的作用，在热处理后使基体强度有一定的增强，减少晶粒粗大，提高韧性，在淬火时不易开裂，从而提高耐磨性能，成分控制在0.05～0.1%较为合理。

磷、硫都不得超过本成分要求，过高会在热处理时会产生热裂和冷裂后产生脆裂，应控制到0.03%以下。

一种高铬七元高合金耐磨球的制造方法，包括冶炼、浇注和热处理，热处理工艺为分段升温～保温～淬火～回火，将室温状态下的耐磨球装入热处理炉中，在500℃以下时，升温速度不高于80℃/h；升温达到500℃时保温2～3小时；再加热从500℃到920℃时的升温速度为100～110℃/h；达到920℃后保温1～2小时，此时温度控制在910～930℃；保温完成后转入油中淬火至150℃～室温，再重装入热处理炉中，炉温控制在300～360℃，保温2～6小时后空冷。

现有技术低温退火的时效处理，只起到消除内应力的作用，本发明淬火加低温回火的热处理方式，组织成分主要获得较多的回火屈氏体组织并在一部分渗碳体等组织，有较高的硬度和韧性使磨球获得较好综合性能，成本也相对较低。

本发明在高铬磨球的成分上优选了合金元素，也避免在热处理环节对耐磨性能的干扰；并通过特殊的热处理方法进行生产；不仅降低球的用量，还可以提高球磨机生产效率，而且有较高的经济效益。耐磨球，使用不开裂，其硬度达到59～62（HRC），碎球率小于0.3%，球耗0.3～0.5kg/t。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明，实施例仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

表1为各实施例化学成分表；

表1为各实施例化学成分表（Wt%）

	C	Si	Mn	P	S	Cu	Cr	Ti	Fe
										实施例1	3.4	1.3	0.6	0.001	0.002	0.8	11.1	0.09	余量
实施例2	3.6	1.2	0.8	0.002	0.001	0.6	11.5	0.07	余量
										实施例3	3.5	1.6	1.0	0.001	0.003	1.1	11.9	0.05	余量
实施例4	3.7	1.5	0.9	0.003	0.001	0.9	11.7	0.06	余量

生产工艺：本发明的生产工序为：冶炼—浇注—热处理；冶炼—浇注均采用常规工艺生产，热处理工艺为分段升温～保温～淬火～回火，将室温状态下的耐磨球装入热处理炉中，在500℃以下时，升温速度不高于80℃/h；升温达到500℃时保温2～3小时；再加热从500℃到920℃时的升温速度为100～110℃/h；达到920℃后保温1～2小时，此时温度控制在910～930℃；保温完成后转入油中淬火至150℃～室温，再重装入热处理炉中，炉温控制在300～360℃，保温2～6小时后空冷。

热处理工艺的要求：所用热处理炉，炉内各区域内温差要小于10℃；表温和炉内实际温度有差异时，要用标准热电偶测定清楚，制定热处理工艺时，以炉内的实际温度制定工艺，随时校正表温；铸件出炉时，一是要快速出炉〔1分钟内〕，二是把球快速分散开。

质量检验：表面质量和尺寸公差应符合国家标准，内部质量：硬度HRC59～62，经解剖后，中心部位经着色探伤结果不得存在显微疏松等任何铸造缺陷，使用不开裂，碎球率小于0.3%，球耗0.3～0.5kg/t。

Claims

1.一种高铬七元高合金耐磨球的制造方法，包括冶炼、浇注和热处理，其特征在于各化学成分按重量百分比为：C: 3.6%、Si:1.2%、Mn：0.8%、Cu:0.6%、Cr:11.5%、Ti:0.07%、P≤0.002%、S≤0.001%、余量为Fe及不可避免杂质，

其热处理工艺为分段升温～保温～淬火～回火，将室温状态下的耐磨球装入热处理炉中，在500℃以下时，升温速度不高于80℃/h；升温达到500℃时保温2～3小时；再加热从500℃到920℃时的升温速度为100～110℃/h；达到920℃后保温1～2小时，此时温度控制在910～930℃；保温完成后转入油中淬火至150℃～室温，再重装入热处理炉中，炉温控制在300～360℃，保温2～6小时后空冷。