CN104109794A - 一种中铬多元合金耐磨球 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中铬多元合金耐磨球，其组成包括：废钢、铬铁、钼铁、钒铁、锰铁、硅铁、金属锌；其制备工艺中，真空熔覆工艺参数：温度为1050-1250℃，时间为3-5h，真空度为5-6×10-4Pa，升温时冷却水进水水压为0.45-0.55MPa，降温前1min进水水压为2.2-2.5MPa，120-145℃空冷出炉；一次激光熔覆工艺参数：激光功率1800-2300W，离焦量+(20-45)，扫描速度250-290mm/min，送粉电压5-10V，送粉速度5-9.5g/min，氩气流量200-280L/h；二次激光熔覆工艺参数：输出功率1600-2500W，扫描速度20-50mm/s，光斑直径5-10mm，熔覆层厚度2-3mm。本发明所述的耐磨球具有优异的抗腐蚀性、硬度、冲击韧性、耐热性和耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种中铬多元合金耐磨球。
背景技术
耐磨球是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，目前已经被广泛应用于冶金矿山、水泥建材、火力发电、烟气脱硫、磁性材料、化工、水煤浆、球团矿、矿渣、超细粉、粉煤灰、碳酸钙、石英砂等行业球磨机中。
耐磨球作为一种磨损材料应该具有下列性质：(1)高的硬度，高硬度的基体可以抵抗磨粒对基体的微观切削作用，在一定程度上体现了材料的耐磨性；(2)较高的塑韧性、应变疲劳抗力、脆断抗力和剥层疲劳抗力，高的塑韧性可以减少或者抑制裂纹的萌生和扩展，特别是在高冲击作用的工况下具有优异的抗断裂破坏能力；(3)高的淬透性，材料的淬透性高才能保证在大尺寸条件下材料整体组织均匀、性能稳定，耐磨性得予保证。
现存耐磨球的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等性能欠佳，不能满足现代社会对耐磨球的要求，因此，选择合适的成分、控制制备的工艺过程得到综合性能强的耐磨球是目前研究的热点问题。
发明内容
本发明提出了一种中铬多元合金耐磨球，其具有优异的抗腐蚀性、硬度、冲击韧性、耐热性和耐磨性。
本发明提出了一种中铬多元合金耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁4-8份、钼铁1-1.5份、钒铁1-1.3份、锰铁0.1-0.3份、硅铁0.2-0.6份、金属锌2-5份；
根据上述原料配比，按照以下工艺进行制备中铬多元合金耐磨球：
S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1490-1510℃，保温25-50min后加入铬铁、钼铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁和金属锌，升温至1550-1600℃加热至完全熔化后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯；其中，一次热处理过程具体如下：在50-55min内从室温升温至780-800℃，保温30-60min，在25-30min内升温至980-1040℃，保温20-30min，在2-3min内升温至1050-1080℃，保温12-15min，在5min内降温至1000-1040℃，保温5-8min，在3-5min内升温至1050-1080℃，保温5-8min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下：加热至500-530℃，保温20-35min，水冷至室温；加热至500-530℃，保温10-25min，空冷至室温；
S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗后用乙醇清洗；
S4、将S3中清洗后的耐磨球坯放入马弗炉中，加热至500-650℃，保温15-30min取出，将取出后的耐磨球坯与底层粉末放入真空碳管烧结炉中进行真空熔覆；所述底层粉末其化学成分按质量分数包括：C：0.2-0.6％，B：0.2-0.5％，Si：1.9-2.3％，Cr:20-25％，Fe:4-6％，W：5-8％，余量为Co；所述真空熔覆的工艺参数具体如下：真空熔覆烧结温度为1050-1250℃，真空熔覆烧结时间为3-5h，真空度为5-6×10-4Pa，升温阶段冷却水进水水压为0.45-0.55MPa，真空熔覆结束降温前1min调节进水水压为2.2-2.5MPa，120-145℃空冷出炉；
S5、将S4中进行真空熔覆后的耐磨球坯放入马弗炉中，升温至350-550℃保温5-15min取出；将取出后的耐磨球坯和过渡层粉末放入激光熔覆装置中进行一次激光熔覆；所述过渡层粉末其成分按质量分数包括：C：0.5-1.5％，B：0.2-0.4％，Si:1.1-1.5％，Cr：25-28％，W：7-10％，Ni：1-2％，Fe:1-2％，Mo:2.5-3％，余量为Co；所述一次激光熔覆的工艺参数具体如下：激光功率1800-2300W，离焦量+(20-45)，扫描速度250-290mm/min，送粉电压5-10V，送粉速度5-9.5g/min，氩气流量200-280L/h；
S6、将1-5份的Ni/WC粉末与80-100份的钴基合金粉末放入球磨机中研磨5-8h后在150-180℃的条件下保温5-6h得到熔覆粉末；所述Ni/WC粉末的化学成分按质量分数包括：C：0.5-1.3％，Cr：14-16％，B：0.5-1.2％，Si：0.2-0.8％，Fe：5-8％，W：34-36％，余量为Ni；所述钴基合金粉末的化学组成按质量分数包括：C：0.8-1.0％，Cr：15-19％，W：5-12％，B：0.1-0.6％，Si：1.5-3.0％，Fe：4-6％，余量为Co；
S7、将S6中得到的熔覆粉末与粘接剂混合调制成糊状，均匀的涂抹在S5中经一次激光熔覆后的耐磨球坯表面，厚度为1.5-1.8mm，然后放入烘箱中，设置烘箱的温度为250-350℃，保温3-5h，得到预处理球；
S8、将S7中得到的预处理球放入激光熔覆装置进行二次激光熔覆得到所述耐磨球；所述二次激光熔覆的工艺参数具体如下：输出功率1600-2500W，扫描速度20-50mm/s，光斑直径5-10mm，熔覆层厚度2-3mm。
优选地，上述中铬多元合金耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁6-9份、钼铁1-1.4份、钒铁1-1.2份、锰铁0.1-0.2份、硅铁0.2-0.5份、金属锌2-3份；进一步优选为：废钢100份、铬铁7份、钼铁1.3份、钒铁1.1份、锰铁0.16份、硅铁0.42份、金属锌2.2份。
优选地，在S2中，一次热处理过程具体如下：在53min内从室温升温至795℃，保温55min，在25min内升温至1020℃，保温25min，在2.5min内升温至1065℃，保温13min，在5min内降温至1010℃，保温6min，在4.5min内升温至1065℃，保温6.5min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下：加热至520℃，保温25min，水冷至室温；加热至520℃，保温20min，空冷至室温。
优选地，在S4中，所述底层粉末其化学成分按质量分数包括：C：0.5％，B：0.22％，Si：2.1％，Cr:23％，Fe:4.8％，W：6.5％，余量为Co。
优选地，在S4中，所述真空熔覆的工艺参数具体如下：真空熔覆烧结温度为1155℃，真空熔覆烧结时间为4h，真空度为5.4×10-4Pa，升温阶段冷却水进水水压为0.5MPa，真空熔覆结束降温前1min调节进水水压为2.3MPa，138℃空冷出炉。
优选地，在S5中，所述过渡层粉末其成分按质量分数包括：C：1.2％，B：0.33％，Si:1.35％，Cr：26％，W：8.5％，Ni：1.4％，Fe:1.6％，Mo:2.7％，余量为Co。
优选地，在S5中，所述一次激光熔覆的工艺参数具体如下：激光功率2256W，离焦量+35，扫描速度268mm/min，送粉电压8V，送粉速度7.3g/min，氩气流量256L/h。
优选地，在S6中，将3份的Ni/WC粉末与95份的钴基合金粉末放入球磨机中研磨6.5h后在155℃的条件下保温5.3h得到熔覆粉末；所述Ni/WC粉末的化学成分按质量分数包括：C：1.1％，Cr：15％，B：0.9％，Si：0.7％，Fe：6.3％，W：35.2％，余量为Ni。
优选地，在S6中，所述钴基合金粉末的化学组成按质量分数包括：C：0.92％，Cr：16.3％，W：7.3％，B：0.2％，Si：2.2％，Fe：4.8％，余量为Co。
优选地，在S8中，所述二次激光熔覆的工艺参数具体如下：输出功率2358W，扫描速度35mm/s，光斑直径8mm，熔覆层厚度2.5mm。
本发明所述中铬多元合金耐磨球的热处理工艺中，采取了不同的升温速率，防止了奥氏体中析出较多的碳化物，同时防止了奥氏体大量分解为共析组织，提高了耐磨球的性能；热处理之后进行了真空熔覆和激光熔覆对耐磨球的表面进行了改性处理，合理的采用了不同的底层粉末、过渡层粉末和熔覆层粉末，在维持耐磨球硬度的同时提高了各层之间的粘着性，提高了各层的平整度；底层粉末中含有少量的Si、B元素，在底层中含有少量的硼化物和碳化物硬质相，降低了B元素的晶间偏聚，减少了裂纹的产生；在过渡层的熔覆过程中，底层会再次熔化，造成底层和过渡层中的合金元素扩散、互熔，形成对流传质的效果，提高了两者的结合强度；之后的熔覆粉末中添加了Ni/WC粉末，熔覆层内的残余应力变小，单位长度上的裂纹密度变小，抑制了裂纹的产生并最终消除了裂纹的产生；同时Ni/WC对钴基熔覆层起到了弥散强化的作用，抵御了试样对熔覆层的滑擦推碾力，使熔覆层的抗磨损能力显著升高，同时提高了耐磨球的性能；采用底层、过渡层和熔覆层的工艺，实现了底层、过渡层和熔覆层显微硬度的平稳过渡，得到了综合性能好的耐磨球。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明所述中铬多元合金耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁5份、钼铁1.35份、钒铁1.3份、锰铁0.1份、硅铁0.35份、金属锌2份；
根据上述原料配比，按照以下工艺进行制备中铬多元合金耐磨球：
S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1498℃，保温30min后加入铬铁、钼铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁和金属锌，升温至1583℃加热至完全熔化后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯；其中，一次热处理过程具体如下：在50min内从室温升温至792℃，保温42min，在26min内升温至1000℃，保温26min，在2min内升温至1080℃，保温12min，在5min内降温至1040℃，保温5min，在3min内升温至1065℃，保温6.5min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下：加热至513℃，保温31min，水冷至室温；加热至530℃，保温10min，空冷至室温；
S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗后用乙醇清洗；
S4、将S3中清洗后的耐磨球坯放入马弗炉中，加热至500℃，保温30min后取出，将取出后的耐磨球坯与底层粉末放入真空碳管烧结炉中进行真空熔覆；所述底层粉末其化学成分按质量分数包括：C：0.33％，B：0.5％，Si：2.1％，Cr:20％，Fe:4％，W：8％，余量为Co；所述真空熔覆的工艺参数具体如下：真空熔覆烧结温度为1250℃，真空熔覆烧结时间为3h，真空度为6×10-4Pa，升温阶段冷却水进水水压为0.55MPa，真空熔覆结束降温前1min调节进水水压为2.35MPa，132℃空冷出炉；
S5、将S4中进行真空熔覆后的耐磨球坯放入马弗炉中，升温至350℃保温15min取出，将取出后的耐磨球坯和过渡层粉末放入激光熔覆装置中进行一次激光熔覆；所述过渡层粉末其成分按质量分数包括：C：0.5％，B：0.4％，Si:1.5％，Cr：25％，W：8％，Ni：1％，Fe:1.7％，Mo:2.5％，余量为Co；所述一次激光熔覆的工艺参数具体如下：激光功率2086W，离焦量+20，扫描速度263mm/min，送粉电压10V，送粉速度9.5g/min，氩气流量280L/h；
S6、将5份的Ni/WC粉末与100份的钴基合金粉末放入球磨机中研磨6.3h后在180℃的条件下保温5h得到熔覆粉末；所述Ni/WC粉末的化学成分按质量分数包括：C：0.5％，Cr：16％，B：0.83％，Si：0.71％，Fe：5％，W：35.3％，余量为Ni；所述钴基合金粉末的化学组成按质量分数包括：C：1.0％，Cr：16.7％，W：5％，B：0.1％，Si：1.5％，Fe：4％，余量为Co；
S7、将S6中得到的熔覆粉末与粘接剂混合调制成糊状，均匀的涂抹在S5中经一次激光熔覆后的耐磨球坯表面，厚度为1.6mm，然后放入烘箱中，设置烘箱的温度为350℃，保温3h，得到预处理球；
S8、将S7中得到的预处理球放入激光熔覆装置进行二次激光熔覆得到所述耐磨球；所述二次激光熔覆的工艺参数具体如下：输出功率2500W，扫描速度50mm/s，光斑直径6mm，熔覆层厚度2mm。
实施例2
本发明所述中铬多元合金耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁7.6份、钼铁1份、钒铁1.25份、锰铁0.3份、硅铁0.2份、金属锌3份；
根据上述原料配比，按照以下工艺进行制备中铬多元合金耐磨球：
S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1490℃，保温50min后加入铬铁、钼铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁和金属锌，升温至1550℃加热至完全熔化后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯；其中，一次热处理过程具体如下：在55min内从室温升温至780℃，保温60min，在25min内升温至980℃，保温30min，在2.3min内升温至1050℃，保温15min，在5min内降温至1010℃，保温7min，在5min内升温至1080℃，保温5min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下：加热至500℃，保温35min，水冷至室温；加热至522℃，保温13min，空冷至室温；
S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗后用乙醇清洗；
S4、将S3中清洗后的耐磨球坯放入马弗炉中，加热至580℃，保温19min后取出，将取出后的耐磨球坯与底层粉末放入真空碳管烧结炉中进行真空熔覆；所述底层粉末其化学成分按质量分数包括：C：0.6％，B：0.42％，Si：1.9％，Cr:25％，Fe:4.3％，W：5％，余量为Co；所述真空熔覆的工艺参数具体如下：真空熔覆烧结温度为1203℃，真空熔覆烧结时间为4.2h，真空度为5×10-4Pa，升温阶段冷却水进水水压为0.51MPa，真空熔覆结束降温前1min调节进水水压为2.5MPa，120℃空冷出炉；
S5、将S4中进行真空熔覆后的耐磨球坯放入马弗炉中，升温至550℃保温5min取出，将取出后的耐磨球坯和过渡层粉末放入激光熔覆装置中进行一次激光熔覆；所述过渡层粉末其成分按质量分数包括：C：0.8％，B：0.32％，Si:1.1％，Cr：28％，W：7％，Ni：1.6％，Fe:2％，Mo:3％，余量为Co；所述一次激光熔覆的工艺参数具体如下：激光功率2300W，离焦量+32，扫描速度290mm/min，送粉电压5V，送粉速度5g/min，氩气流量200L/h；
S6、将3.6份的Ni/WC粉末与80份的钴基合金粉末放入球磨机中研磨8h后在165℃的条件下保温5.6h得到熔覆粉末；所述Ni/WC粉末的化学成分按质量分数包括：C：1.3％，Cr：14.9％，B：0.5％，Si：0.8％，Fe：7％，W：34％，余量为Ni；所述钴基合金粉末的化学组成按质量分数包括：C：0.88％，Cr：15％，W：7％，B：0.23％，Si：2.3％，Fe：6％，余量为Co；
S7、将S6中得到的熔覆粉末与粘接剂混合调制成糊状，均匀的涂抹在S5中经一次激光熔覆后的耐磨球坯表面，厚度为1.8mm，然后放入烘箱中，设置烘箱的温度为250℃，保温5h，得到预处理球；
S8、将S7中得到的预处理球放入激光熔覆装置进行二次激光熔覆得到所述耐磨球；所述二次激光熔覆的工艺参数具体如下：输出功率2200W，扫描速度20mm/s，光斑直径10mm，熔覆层厚度3mm。
实施例3
本发明所述中铬多元合金耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁6.5份、钼铁1.5份、钒铁1份、锰铁0.22份、硅铁0.6份、金属锌5份；
根据上述原料配比，按照以下工艺进行制备中铬多元合金耐磨球：
S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1510℃，保温25min后加入铬铁、钼铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁和金属锌，升温至1600℃加热至完全熔化后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯；其中，一次热处理过程具体如下：在52.3min内从室温升温至800℃，保温30min，在30min内升温至1040℃，保温20min，在3min内升温至1075℃，保温12.5min，在5min内降温至1000℃，保温8min，在4min内升温至1050℃，保温8min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下：加热至530℃，保温20min，水冷至室温；加热至500℃，保温25min，空冷至室温；
S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗后用乙醇清洗；
S4、将S3中清洗后的耐磨球坯放入马弗炉中，加热至650℃，保温15min后取出，将取出后的耐磨球坯与底层粉末放入真空碳管烧结炉中进行真空熔覆；所述底层粉末其化学成分按质量分数包括：C：0.2％，B：0.2％，Si：2.3％，Cr:23％，Fe:6％，W：6.3％，余量为Co；所述真空熔覆的工艺参数具体如下：真空熔覆烧结温度为1050℃，真空熔覆烧结时间为5h，真空度为6×10-4Pa，升温阶段冷却水进水水压为0.45MPa，真空熔覆结束降温前1min调节进水水压为2.2MPa，145℃空冷出炉；
S5、将S4中进行真空熔覆后的耐磨球坯放入马弗炉中，升温至423℃保温8min取出，将取出后的耐磨球坯和过渡层粉末放入激光熔覆装置中进行一次激光熔覆；所述过渡层粉末其成分按质量分数包括：C：1.5％，B：0.2％，Si:1.4％，Cr：26.3％，W：10％，Ni：2％，Fe:1％，Mo:2.7％，余量为Co；所述一次激光熔覆的工艺参数具体如下：激光功率1800W，离焦量+45，扫描速度250mm/min，送粉电压7V，送粉速度6g/min，氩气流量245L/h；
S6、将1份的Ni/WC粉末与82份的钴基合金粉末放入球磨机中研磨5h后在150℃的条件下保温6h得到熔覆粉末；所述Ni/WC粉末的化学成分按质量分数包括：C：0.68％，Cr：16％，B：1.2％，Si：0.2％，Fe：8％，W：36％，余量为Ni；所述钴基合金粉末的化学组成按质量分数包括：C：0.8％，Cr：19％，W：5％，B：0.6％，Si：3.0％，Fe：5％，余量为Co；
S7、将S6中得到的熔覆粉末与粘接剂混合调制成糊状，均匀的涂抹在S5中经一次激光熔覆后的耐磨球坯表面，厚度为1.5mm，然后放入烘箱中，设置烘箱的温度为286℃，保温3.8h，得到预处理球；
S8、将S7中得到的预处理球放入激光熔覆装置进行二次激光熔覆得到所述耐磨球；所述二次激光熔覆的工艺参数具体如下：输出功率1600W，扫描速度33mm/s，光斑直径5mm，熔覆层厚度2.5mm。
实施例4
本发明所述中铬多元合金耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁5.4份、钼铁1.3份、钒铁1.1份、锰铁0.16份、硅铁0.42份、金属锌2.2份；
根据上述原料配比，按照以下工艺进行制备中铬多元合金耐磨球：
S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1500℃，保温45min后加入铬铁、钼铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁和金属锌，升温至1568℃加热至完全熔化后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯；其中，一次热处理过程具体如下：在53min内从室温升温至795℃，保温55min，在25min内升温至1020℃，保温25min，在2.5min内升温至1065℃，保温13min，在5min内降温至1010℃，保温6min，在4.5min内升温至1065℃，保温6.5min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下：加热至520℃，保温25min，水冷至室温；加热至520℃，保温20min，空冷至室温；
S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗后用乙醇清洗；
S4、将S3中清洗后的耐磨球坯放入马弗炉中，加热至589℃，保温19min后取出，将取出后的耐磨球坯与底层粉末放入真空碳管烧结炉中进行真空熔覆；所述底层粉末其化学成分按质量分数包括：C：0.5％，B：0.22％，Si：2.1％，Cr:23％，Fe:4.8％，W：6.5％，余量为Co；所述真空熔覆的工艺参数具体如下：真空熔覆烧结温度为1155℃，真空熔覆烧结时间为4h，真空度为5.4×10-4Pa，升温阶段冷却水进水水压为0.5MPa，真空熔覆结束降温前1min调节进水水压为2.3MPa，138℃空冷出炉；
S5、将S4中进行真空激光熔覆后的耐磨球坯放入马弗炉中，升温至456℃保温7.3min取出，将取出后的耐磨球坯和过渡层粉末放入激光熔覆装置中进行一次激光熔覆；所述过渡层粉末其成分按质量分数包括：C：1.2％，B：0.33％，Si:1.35％，Cr：26％，W：8.5％，Ni：1.4％，Fe:1.6％，Mo:2.7％，余量为Co；所述一次激光熔覆的工艺参数具体如下：激光功率2256W，离焦量+35，扫描速度268mm/min，送粉电压8V，送粉速度7.3g/min，氩气流量256L/h；
S6、将3份的Ni/WC粉末与95份的钴基合金粉末放入球磨机中研磨6.5h后在155℃的条件下保温5.3h得到熔覆粉末；所述Ni/WC粉末的化学成分按质量分数包括：C：1.1％，Cr：15％，B：0.9％，Si：0.7％，Fe：6.3％，W：35.2％，余量为Ni；所述钴基合金粉末的化学组成按质量分数包括：C：0.92％，Cr：16.3％，W：7.3％，B：0.2％，Si：2.2％，Fe：4.8％，余量为Co；
S7、将S6中得到的熔覆粉末与粘接剂混合调制成糊状，均匀的涂抹在S5中经一次激光熔覆后的耐磨球坯的表面，厚度为1.6mm，然后放入烘箱中，设置烘箱的温度为323℃，保温4.6h，得到预处理球；
S8、将S7中得到的预处理球放入激光熔覆装置进行二次激光熔覆得到所述耐磨球；所述二次激光熔覆的工艺参数具体如下：输出功率2358W，扫描速度35mm/s，光斑直径8mm，熔覆层厚度2.5mm。
Claims (10)
1.一种中铬多元合金耐磨球，其特征在于，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁4-8份、钼铁1-1.5份、钒铁1-1.3份、锰铁0.1-0.3份、硅铁0.2-0.6份、金属锌2-5份；
根据上述原料配比，按照以下工艺进行制备中铬多元合金耐磨球：
S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1490-1510℃，保温25-50min后加入铬铁、钼铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁和金属锌，升温至1550-1600℃加热至完全熔化后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯；其中，一次热处理过程具体如下：在50-55min内从室温升温至780-800℃，保温30-60min，在25-30min内升温至980-1040℃，保温20-30min，在2-3min内升温至1050-1080℃，保温12-15min，在5min内降温至1000-1040℃，保温5-8min，在3-5min内升温至1050-1080℃，保温5-8min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下：加热至500-530℃，保温20-35min，水冷至室温；加热至500-530℃，保温10-25min，空冷至室温；
S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗后用乙醇清洗；
S4、将S3中清洗后的耐磨球坯放入马弗炉中，加热至500-650℃，保温15-30min取出，将取出后的耐磨球坯与底层粉末放入真空碳管烧结炉中进行真空熔覆；所述底层粉末其化学成分按质量分数包括：C：0.2-0.6％，B：0.2-0.5％，Si：1.9-2.3％，Cr:20-25％，Fe:4-6％，W：5-8％，余量为Co；所述真空熔覆的工艺参数具体如下：真空熔覆烧结温度为1050-1250℃，真空熔覆烧结时间为3-5h，真空度为5-6×10-4Pa，升温阶段冷却水进水水压为0.45-0.55MPa，真空熔覆结束降温前1min调节进水水压为2.2-2.5MPa，120-145℃空冷出炉；
S5、将S4中进行真空熔覆后的耐磨球坯放入马弗炉中，升温至350-550℃保温5-15min取出；将取出后的耐磨球坯和过渡层粉末放入激光熔覆装置中进行一次激光熔覆；所述过渡层粉末其成分按质量分数包括：C：0.5-1.5％，B：0.2-0.4％，Si:1.1-1.5％，Cr：25-28％，W：7-10％，Ni：1-2％，Fe:1-2％，Mo:2.5-3％，余量为Co；所述一次激光熔覆的工艺参数具体如下：激光功率1800-2300W，离焦量+(20-45)，扫描速度250-290mm/min，送粉电压5-10V，送粉速度5-9.5g/min，氩气流量200-280L/h；
S6、将1-5份的Ni/WC粉末与80-100份的钴基合金粉末放入球磨机中研磨5-8h后在150-180℃的条件下保温5-6h得到熔覆粉末；所述Ni/WC粉末的化学成分按质量分数包括：C：0.5-1.3％，Cr：14-16％，B：0.5-1.2％，Si：0.2-0.8％，Fe：5-8％，W：34-36％，余量为Ni；所述钴基合金粉末的化学组成按质量分数包括：C：0.8-1.0％，Cr：15-19％，W：5-12％，B：0.1-0.6％，Si：1.5-3.0％，Fe：4-6％，余量为Co；
S7、将S6中得到的熔覆粉末与粘接剂混合调制成糊状，均匀的涂抹在S5中经一次激光熔覆后的耐磨球坯表面，厚度为1.5-1.8mm，然后放入烘箱中，设置烘箱的温度为250-350℃，保温3-5h，得到预处理球；
S8、将S7中得到的预处理球放入激光熔覆装置进行二次激光熔覆得到所述耐磨球；所述二次激光熔覆的工艺参数具体如下：输出功率1600-2500W，扫描速度20-50mm/s，光斑直径5-10mm，熔覆层厚度2-3mm。
2.根据权利要求1所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁6-9份、钼铁1-1.4份、钒铁1-1.2份、锰铁0.1-0.2份、硅铁0.2-0.5份、金属锌2-3份；进一步优选为：废钢100份、铬铁7份、钼铁1.3份、钒铁1.1份、锰铁0.16份、硅铁0.42份、金属锌2.2份。
3.根据权利要求1或2所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，在S2中，一次热处理过程具体如下：在53min内从室温升温至795℃，保温55min，在25min内升温至1020℃，保温25min，在2.5min内升温至1065℃，保温13min，在5min内降温至1010℃，保温6min，在4.5min内升温至1065℃，保温6.5min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下：加热至520℃，保温25min，水冷至室温；加热至520℃，保温20min，空冷至室温。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，在S4中，所述底层粉末其化学成分按质量分数包括：C：0.5％，B：0.22％，Si：2.1％，Cr:23％，Fe:4.8％，W：6.5％，余量为Co。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，在S4中，所述真空熔覆的工艺参数具体如下：真空熔覆烧结温度为1155℃，真空熔覆烧结时间为4h，真空度为5.4×10-4Pa，升温阶段冷却水进水水压为0.5MPa，真空熔覆结束降温前1min调节进水水压为2.3MPa，138℃空冷出炉。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，在S5中，所述过渡层粉末其成分按质量分数包括：C：1.2％，B：0.33％，Si:1.35％，Cr：26％，W：8.5％，Ni：1.4％，Fe:1.6％，Mo:2.7％，余量为Co。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，在S5中，所述一次激光熔覆的工艺参数具体如下：激光功率2256W，离焦量+35，扫描速度268mm/min，送粉电压8V，送粉速度7.3g/min，氩气流量256L/h。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，在S6中，将3份的Ni/WC粉末与95份的钴基合金粉末放入球磨机中研磨6.5h后在155℃的条件下保温5.3h得到熔覆粉末；所述Ni/WC粉末的化学成分按质量分数包括：C：1.1％，Cr：15％，B：0.9％，Si：0.7％，Fe：6.3％，W：35.2％，余量为Ni。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，在S6中，所述钴基合金粉末的化学组成按质量分数包括：C：0.92％，Cr：16.3％，W：7.3％，B：0.2％，Si：2.2％，Fe：4.8％，余量为Co。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的中铬多元合金耐磨球，其特征在于，在S8中，所述二次激光熔覆的工艺参数具体如下：输出功率2358W，扫描速度35mm/s，光斑直径8mm，熔覆层厚度2.5mm。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 242399 Mei Lin Zhen Tian Cun, Ningguo City, Xuancheng City, Anhui Province Patentee after: Ningguo Ningwu New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 242399 Mei Lin Zhen Tian Cun, Ningguo City, Xuancheng City, Anhui Province Patentee before: NINGGUO NINGWU WEAR-RESISTANT MATERIAL CO.,LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Denomination of invention: A medium chromium multi-element alloy wear-resistant ball Granted publication date: 20160601 Pledgee: Ningguo SME financing Company limited by guarantee Pledgor: Ningguo Ningwu New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980002156 |
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