CN104152786A - 一种新型奥贝氏体磨球及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐磨球技术领域，它公开了一种新型奥贝氏体磨球及其生产方法，所述新型奥贝氏体磨球包括以下重量百分比的化学成分：C3.3％～3.6％，Si2.6％～3.0％，Mn0.9％～1.2％，Mo0.15％～0.2％，Cu0.3％～0.5％，S≤0.03％，P≤0.05％，Cr0.1％～0.3％，Mg0.03％～0.035％，RE0.025％～0.035％，余量为铁。本发明配方合理，制作方法简单，原料易得，使用废铁屑、废钢作为生产原料，循环利用，有效节约了能源，对铁水进行球化处理和孕育处理，增加了铸造磨球的韧性和强度，提高了铸造磨球使用寿命；制作过程不会出现缺损现象，本发明磨球具有良好的冲击韧性，落球试验次数达20000次以上，未产生任何剥落或破裂失效现象。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨球技术领域，尤其涉及到一种新型奥贝氏体磨球及其生产方法。
背景技术
常用的磨球大多采用中锰球铁或高铬铸铁等材质制造。中锰球铁磨球铸造方便、生产成本低，但冲击韧性低，磨球破碎率高,而高铬铸铁磨球在干磨介质中，耐磨性好，但生产成本高，破碎率也较高。因此研制并设计更为理想的抗磨损材料成为亟待解决的课题。研制的新型低合金空淬贝氏体球墨铸铁磨球，具有高硬度、较好的韧性和抗冲击磨损性，其生产工艺简单，制造成本低廉。通过耐磨性试验对比表明：新型低合金空淬贝氏体球墨铸铁磨球其使用寿命是中锰球铁的18倍，与高铬铸铁相当，具有很高的推广价值。
奥氏体—贝氏体球铁(简称ADI)是指通过等温淬火，在不含合金(薄壁件)或含有少量合金情况下得到的高强度、高韧性、耐磨性好的新型球铁，其金相组织是由化学成分、等温温度来确定的,它是由上贝氏体、下贝氏体、奥氏体、马氏体以及少量碳化物等成分以不同比例、不同组合形成的材质。新型奥氏体—贝氏体铸一铁磨球提经过严翻配料浇铸和等温淬火热处理工艺而生产出来的。根据机械工业部洛阳矿山机械工程设计研究院工艺材料研究所测试表明：该球具有良好的冲击韧性，落球试验次数达20000次以上，未产生任何剥落或破裂失效现象，抗冲击疲劳剥落性能优异、高硬度及较高的耐磨性，它克服了传统的耐磨球中需加入贵重的合金元素(Cr、Mo、Cu、Ni等)，制造成本高，合金元素不易得到等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型奥贝氏体磨球及其生产方法，成本低，方法简单可靠。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种新型奥贝氏体磨球，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C3.3％～3.6％，Si2.6％～3.0％，Mn0.9％～1.2％，Mo0.15％～0.2％，Cu0.3％～0.5％，S≤0.03％，P≤0.05％，Cr0.1％～0.3％，Mg0.03％～0.035％，RE0.025％～0.035％，余量为铁。
一种新型奥贝氏体磨球的生产方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：
(1)配料：采用废铁屑、废钢为原料按照所生产新型奥贝氏体磨球的配比进行配料；
(2)增碳：将增碳剂用铁皮或锡箔纸将包裹后放在中频炉底部，
(3)熔炼：将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1530～1550℃；
(4)增硅：向元素合格的铁水中添加增硅剂，搅拌均匀；
(5)球化与孕育：采用包内冲入法将球化剂放在铁水包底部，铁水包底部做坝，使铁水可以对流，在球化剂上覆盖一层孕育剂，加入量为孕育剂总量的三分之二，然后出铁，球化处理温度为：1480～1500℃，球化处理反应时间为：3—5分钟；当铁水出炉三分之二时，在铁水中加入孕育剂，随铁水流入到铁水包中，加入量为孕育剂总量的三分之一；每100kg的铁水加1.3kg的球化剂，每100kg的铁水加0.8kg的孕育剂；
(6)浇注：对球化孕育处理后的铁水进行检验分析合格后进行浇注，铁水浇注温度为1360℃～1380℃；
(7)热处理：冷却3—6小时后开模，将冷却后的产品进行分离、精磨，将精磨后的产品放入热处理炉里，保温温度在880—920℃，保温2～2.5小时后，放入等温淬火盐浴槽中淬火，淬火温度为270—320℃，淬火时间为90—160分钟，然后空冷即可。
作为优选的，所述步骤(1)的原料组分重量百分比为：50％废钢屑，50％废钢。
作为优选的，所述步骤(2)的增碳剂为石墨电极。
作为优选的，所述步骤(4)的增硅剂为硅铁。
作为优选的，所述步骤(5)的球化剂选用氧化镁的含量小于等于0.05％的稀土合金。
作为优选的，所述步骤(5)的孕育剂为稀土硅铁镁合金。
本发明有益效果：本发明配方合理，制作方法简单，原料易得，使用废铁屑、废钢作为生产原料，循环利用，有效节约了能源，对铁水进行球化处理和孕育处理，增加了铸造磨球的韧性和强度，提高了铸造磨球使用寿命；制作过程不会出现缺损现象，本发明磨球具有良好的冲击韧性，落球试验次数达20000次以上，未产生任何剥落或破裂失效现象。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例一：
一种新型奥贝氏体磨球，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C3.6％，Si3.0％，Mn1.2％，Mo0.2％，Cu0.5％，S0.03％，P0.05％，Cr0.3％，Mg0.035％，RE0.035％，余量为铁。
所述新型奥贝氏体磨球的生产方法包括以下顺序步骤：
(1)配料：采用废铁屑、废钢为原料按照所生产新型奥贝氏体磨球的配比进行配料：50％废钢屑，50％废钢；
(2)增碳：将增碳剂石墨电极用铁皮或锡箔纸将包裹后放在中频炉底部，
(3)熔炼：将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1550℃；
(4)增硅：向元素合格的铁水中添加增硅剂硅铁，搅拌均匀；
(5)球化与孕育：采用包内冲入法将氧化镁的含量小于0.05％的球化剂放在铁水包底部，铁水包底部做坝，使铁水可以对流，在球化剂上覆盖一层孕育剂稀土硅铁镁合金，加入量为孕育剂稀土硅铁镁合金总量的三分之二，然后出铁，球化处理温度为：1500℃，球化处理反应时间为：5分钟；当铁水出炉三分之二时，在铁水中加入孕育剂稀土硅铁镁合金，随铁水流入到铁水包中，加入量为孕育剂稀土硅铁镁合金总量的三分之一；每100kg的铁水加1.3kg的球化剂，每100kg的铁水加0.8kg的孕育剂；
(6)浇注：对球化孕育处理后的铁水进行检验分析合格后进行浇注，铁水浇注温度为1380℃；
(7)热处理：冷却6小时后开模，将冷却后的产品进行分离、精磨，将精磨后的产品放入热处理炉里，保温温度在920℃，保温2.5小时后，放入等温淬火盐浴槽中淬火，淬火温度为320℃，淬火时间为160分钟，然后空冷即可。
本发明产品硬度HRC达到66上，达到高铬球的硬度冲击韧性大于14J/cm2，回火后的落球次数大于25000次，并且经过长时间冲击碰撞后的硬度HRC达到62。
实施例二：
一种新型奥贝氏体磨球，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C3.3％，Si2.6％，Mn0.9％，Mo0.15％，Cu0.3％，Cr0.1％，Mg0.03％，RE0.025％，余量为铁。
所述新型奥贝氏体磨球的生产方法包括以下顺序步骤：
(1)配料：采用废铁屑、废钢为原料按照所生产新型奥贝氏体磨球的配比进行配料：50％废钢屑，50％废钢；
(2)增碳：将增碳剂石墨电极用铁皮或锡箔纸将包裹后放在中频炉底部，
(3)熔炼：将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1530℃；
(4)增硅：向元素合格的铁水中添加增硅剂硅铁，搅拌均匀；
(5)球化与孕育：采用包内冲入法将氧化镁的含量为0.05％的球化剂放在铁水包底部，铁水包底部做坝，使铁水可以对流，在球化剂上覆盖一层孕育剂稀土硅铁镁合金，加入量为孕育剂稀土硅铁镁合金总量的三分之二，然后出铁，球化处理温度为：1480℃，球化处理反应时间为：3分钟；当铁水出炉三分之二时，在铁水中加入孕育剂稀土硅铁镁合金，随铁水流入到铁水包中，加入量为孕育剂稀土硅铁镁合金总量的三分之一；每100kg的铁水加1.3kg的球化剂，每100kg的铁水加0.8kg的孕育剂；
(6)浇注：对球化孕育处理后的铁水进行检验分析合格后进行浇注，铁水浇注温度为1360℃℃；
(7)热处理：冷却3小时后开模，将冷却后的产品进行分离、精磨，将精磨后的产品放入热处理炉里，保温温度在880℃，保温2小时后，放入等温淬火盐浴槽中淬火，淬火温度为270℃，淬火时间为90分钟，然后空冷即可。
本发明产品硬度HRC达到65，达到高铬球的硬度冲击韧性大于15J/cm2，回火后的落球次数大于28000次，并且经过长时间冲击碰撞后的硬度HRC达到64。
实施例三：
一种新型奥贝氏体磨球，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C3.45％，Si2.8％，Mn1.0％，Mo0.18％，Cu0.4％，S0.015％，P0.025％，Cr0.2％，Mg0.033％，RE0.03％，余量为铁。
所述新型奥贝氏体磨球的生产方法包括以下顺序步骤：
(1)配料：采用废铁屑、废钢为原料按照所生产新型奥贝氏体磨球的配比进行配料：50％废钢屑，50％废钢；
(2)增碳：将增碳剂石墨电极用铁皮或锡箔纸将包裹后放在中频炉底部，
(3)熔炼：将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1540℃；
(4)增硅：向元素合格的铁水中添加增硅剂硅铁，搅拌均匀；
(5)球化与孕育：采用包内冲入法将氧化镁的含量小于0.05％的球化剂放在铁水包底部，铁水包底部做坝，使铁水可以对流，在球化剂上覆盖一层孕育剂稀土硅铁镁合金，加入量为孕育剂稀土硅铁镁合金总量的三分之二，然后出铁，球化处理温度为：1490℃，球化处理反应时间为：4分钟；当铁水出炉三分之二时，在铁水中加入孕育剂，随铁水流入到铁水包中，加入量为孕育剂稀土硅铁镁合金总量的三分之一；每100kg的铁水加1.3kg的球化剂，每100kg的铁水加0.8kg的孕育剂；
(6)浇注：对球化孕育处理后的铁水进行检验分析合格后进行浇注，铁水浇注温度为1370℃；
(7)热处理：冷却5小时后开模，将冷却后的产品进行分离、精磨，将精磨后的产品放入热处理炉里，保温温度在900℃，保温2.3小时后，放入等温淬火盐浴槽中淬火，淬火温度为300℃，淬火时间为120分钟，然后空冷即可。
本发明产品硬度HRC达到68，达到高铬球的硬度冲击韧性大于16J/cm2，回火后的落球次数大于24000次，并且经过长时间冲击碰撞后的HRC达到70。
本发明配方合理，制作方法简单，原料易得，使用废铁屑、废钢作为生产原料，循环利用，有效节约了能源，对铁水进行球化处理和孕育处理，增加了铸造磨球的韧性和强度，提高了铸造磨球使用寿命；制作过程不会出现缺损现象，本发明磨球具有良好的冲击韧性，落球试验次数达20000次以上，未产生任何剥落或破裂失效现象。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种新型奥贝氏体磨球，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C3.3％～3.6％，Si2.6％～3.0％，Mn0.9％～1.2％，Mo0.15％～0.2％，Cu0.3％～0.5％，S≤0.03％，P≤0.05％，Cr0.1％～0.3％，Mg0.03％～0.035％，RE0.025％～0.035％，余量为铁。
2.一种权利要求1所述的新型奥贝氏体磨球的生产方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：
(1)配料：采用废铁屑、废钢为原料按照所生产新型奥贝氏体磨球的配比进行配料；
(2)增碳：将增碳剂用铁皮或锡箔纸将包裹后放在中频炉底部，
(3)熔炼：将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1530～1550℃；
(4)增硅：向元素合格的铁水中添加增硅剂，搅拌均匀；
(5)球化与孕育：采用包内冲入法将球化剂放在铁水包底部，铁水包底部做坝，使铁水可以对流，在球化剂上覆盖一层孕育剂，加入量为孕育剂总量的三分之二，然后出铁，球化处理温度为：1480～1500℃，球化处理反应时间为：3～5分钟；当铁水出炉三分之二时，在铁水中加入孕育剂，随铁水流入到铁水包中，加入量为孕育剂总量的三分之一；每100kg的铁水加1.3kg的球化剂，每100kg的铁水加0.8kg的孕育剂；
(6)浇注：对球化孕育处理后的铁水进行检验分析合格后进行浇注，铁水浇注温度为1360℃～1380℃；
(7)热处理：冷却3—6小时后开模，将冷却后的产品进行分离、精磨，将精磨后的产品放入热处理炉里，保温温度在880—920℃，保温2～2.5小时后，放入等温淬火盐浴槽中淬火，淬火温度为270—320℃，淬火时间为90—160分钟，然后空冷即可。
3.根据权利要求2所述的新型奥贝氏体磨球的生产方法，其特征在于，所述步骤(1)的原料组分重量百分比为：50％废钢屑，50％废钢。
4.根据权利要求2所述的新型奥贝氏体磨球的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)的增碳剂为石墨电极。
5.根据权利要求2所述的新型奥贝氏体磨球的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)的增硅剂为硅铁。
6.根据权利要求2所述的新型奥贝氏体磨球的生产方法，其特征在于，所述步骤(5)的球化剂选用氧化镁的含量小于等于0.05％的稀土合金。
7.根据权利要求2所述的新型奥贝氏体磨球的生产方法，其特征在于，所述步骤(5)的孕育剂为稀土硅铁镁合金。
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