CN106191697A - 一种抗冲击耐磨钢球及其制备方法 - Google Patents

一种抗冲击耐磨钢球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.8‑1％；Cr：9‑10％；Si：0.3‑0.6％；Mn：0.3‑0.31％；Ni：3‑5％；B：0.06‑0.08％；Zr：0.8‑1.2％；Mo：0.1‑0.3％；V：0.22‑0.23％；Ti：0.02‑0.022％；Al：0.01‑0.03％；Nb：0.02‑0.04％；P≤0.014％；S≤0.002％；余料为Fe。本发明公开了上述抗冲击耐磨钢球的制备方法。本发明抗冲击性能好，冲击韧性高，耐磨性好。

Description

一种抗冲击耐磨钢球及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨钢球技术领域，尤其涉及一种抗冲击耐磨钢球及其制备方法。
背景技术
随着国内外矿土、建筑、冶金、化工、电厂、水泥等行业的迅速发展，对耐磨钢球的需求量越来越大，耐磨钢球的工作环境也越来越恶劣，普通钢球的抗冲击性和耐磨性已经不能满足上述行业对耐磨钢球的要求，因此需要提供一种新的抗冲击耐磨钢球。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗冲击耐磨钢球及其制备方法，本发明冲击韧性高，抗冲击性能好，耐磨性好。
本发明提出的一种抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.8-1％；Cr：9-10％；Si：0.3-0.6％；Mn：0.3-0.31％；Ni：3-5％；B：0.06-0.08％；Zr：0.8-1.2％；Mo：0.1-0.3％；V：0.22-0.23％；Ti：0.02-0.022％；Al：0.01-0.03％；Nb：0.02-0.04％；P≤0.014％；S≤0.002％；余料为Fe。
优选地，其各组分的重量百分比如下：C：0.85-0.95％；Cr：9.2-9.8％；Si：0.4-0.5％；Mn：0.303-0.307％；Ni：3.5-4.5％；B：0.065-0.075％；Zr：0.9-1.1％；Mo：0.15-0.25％；V：0.223-0.227％；Ti：0.0205-0.0215％；Al：0.015-0.025％；Nb：0.025-0.035％；P≤0.012％；S≤0.0015％；余料为Fe。
优选地，其各组分的重量百分比如下：C：0.9％；Cr：9.5％；Si：0.45％；Mn：0.305％；Ni：4％；B：0.07％；Zr：1％；Mo：0.2％；V：0.225％；Ti：0.021％；Al：0.02％；Nb：0.03％；P≤0.011％；S≤0.001％；余料为Fe。
本发明还提出了上述抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：将废钢熔化后，检验，加入碳、铬、硅、锰、镍、硼、锆、钼、钒、钛、铝、铌，进行粗炼、精炼、连铸、轧制得到成分满足上述范围的热轧圆钢；将热轧圆钢升温至T1温度，保温10-20min，剪切成料段，锻打，调节温度至T2温度，保温10-20min，锻打，冷却至室温得到表面光滑的球形锻件；将球形锻件，升温至淬火温度T淬火，保温25-45min，淬火，调节温度至250-270℃，保温2-3h，空冷至室温得到抗冲击耐磨钢球，其中，T1＝60×WC+92×WCr+200×WB+65×WZr+100×WNb，T2＝T1-140×WC，T淬火＝22×WCr+36×WV/WTi+800×WMn，WC为碳元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.8-1，WCr为铬元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为9-10，WB为硼元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.06-0.08，WZr为锆元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.8-1.2，WNb为铌元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.02-0.04，WV为钒元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.22-0.23，WTi为钛元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.02-0.022，WMn为锰元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.3-0.31。
优选地，将热轧圆钢升温至T1温度，保温10-20min，剪切成料段，锻打20-25次。
优选地，调节温度至T2温度，保温10-20min，锻打35-45次。
优选地，将热轧圆钢升温至T1温度，保温10-20min，剪切成料段，锻打，调节温度至T2温度，保温10-20min，锻打，以5-8℃/s的速度冷却至室温得到表面光滑的球形锻件。
优选地，淬火用水的温度为60-80℃，淬火时间为5-20s。
上述“重量百分比值”为根据抗冲击耐磨钢球中各组分的重量百分比得到的，不考虑其重量百分数的单位，仅为各组分的重量百分比值。
上述“水”为去离子水。
本发明通过C、Cr、B、Zr、Nb、V、Ti、Mn之间的含量关系，确定了热轧圆钢的温度T1、T2和淬火温度T淬火，当温度为T1、T2时，C、Cr、B、Zr、Nb可以相互配合，在奥氏体化时，促进晶粒细化，使得晶粒尺寸均一，分布均匀，从而大大增加本发明的冲击韧性，进而大大增加本发明的抗冲击性能；锻打后选择合适的冷却速度，可以使钢球获得合适比例的马氏体和贝氏体，从而进一步增加本发明的硬度、强度和冲击韧性，进而增加本发明的抗冲击性；淬火时，Cr、V、Ti、Mn相互配合，可以增加钢球的淬透性和奥氏体的稳定性，保持钢球内部结构的均一性，从而增加本发明的硬度、抗冲击性能；Cr、Ni、Mo、Al相互配合，可以增加钢球的淬透性、细化晶粒、提高脱氧效果，进而增加钢球的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性；C、Cr相互配合可以增加本发明的硬度、强度和耐磨性；C、Cr、Si相互配合可以提高钢板的回火稳定性，防止钢球的晶粒粗化，提高钢球的强度和冲击韧性，进一步增加本发明的抗冲击性能；控制P、S的含量在较低水平，可以抑制本发明综合性能的过渡恶化；上述各元素相互配合，按照合适制备工艺，可以使得钢球内部的结构均匀分布，从而增加本发明的抗冲击性和耐磨性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.8％；Cr：10％；Si：0.3％；Mn：0.31％；Ni：3％；B：0.08％；Zr：0.8％；Mo：0.3％；V：0.22％；Ti：0.022％；Al：0.01％；Nb：0.04％；P：0.014％；S：0.002％；余料为Fe。
上述抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：将废钢熔化后，检验，加入碳、铬、硅、锰、镍、硼、锆、钼、钒、钛、铝、铌，进行粗炼、精炼、连铸、轧制得到成分满足上述范围的热轧圆钢；将热轧圆钢升温至1040℃为T1温度，保温10min，剪切成料段，锻打25次，调节温度至928℃为T2温度，保温10min，锻打45次，以5℃/s的速度冷却至室温得到表面光滑的球形锻件；将球形锻件，升温至828℃为淬火温度T淬火，保温45min，用温度为60℃的水淬火20s，调节温度至250℃，保温3h，空冷至室温得到抗冲击耐磨钢球。
实施例2
一种抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：1％；Cr：9％；Si：0.6％；Mn：0.3％；Ni：5％；B：0.06％；Zr：1.2％；Mo：0.1％；V：0.23％；Ti：0.02％；Al：0.03％；Nb：0.02％；P：0.013％；S：0.0018％；余料为Fe。
上述抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：将废钢熔化后，检验，加入碳、铬、硅、锰、镍、硼、锆、钼、钒、钛、铝、铌，进行粗炼、精炼、连铸、轧制得到成分满足上述范围的热轧圆钢；将热轧圆钢升温至980℃为T1温度，保温20min，剪切成料段，锻打20次，调节温度至840℃为T2温度，保温20min，锻打35次，以8℃/s的速度冷却至室温得到表面光滑的球形锻件；将球形锻件，升温至814℃为淬火温度T淬火，保温25min，用温度为80℃的水淬火5s，调节温度至270℃，保温2h，空冷至室温得到抗冲击耐磨钢球。
实施例3
一种抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.85％；Cr：9.8％；Si：0.4％；Mn：0.307％；Ni：3.5％；B：0.075％；Zr：0.9％；Mo：0.25％；V：0.223％；Ti：0.0215％；Al：0.015％；Nb：0.035％；P：0.012％；S：0.0015％；余料为Fe。
上述抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：将废钢熔化后，检验，加入碳、铬、硅、锰、镍、硼、锆、钼、钒、钛、铝、铌，进行粗炼、精炼、连铸、轧制得到成分满足上述范围的热轧圆钢；将热轧圆钢升温至1030℃为T1温度，保温13min，剪切成料段，锻打24次，调节温度至911℃为T2温度，保温13min，锻打42次，以6℃/s的速度冷却至室温得到表面光滑的球形锻件；将球形锻件，升温至826℃为淬火温度T淬火，保温40min，用温度为65℃的水淬火15s，调节温度至255℃，保温2.8h，空冷至室温得到抗冲击耐磨钢球。
实施例4
一种抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.95％；Cr：9.2％；Si：0.5％；Mn：0.303％；Ni：4.5％；B：0.065％；Zr：1.1％；Mo：0.15％；V：0.227％；Ti：0.0205％；Al：0.025％；Nb：0.025％；P：0.012％；S：0.0013％；余料为Fe。
上述抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：将废钢熔化后，检验，加入碳、铬、硅、锰、镍、硼、锆、钼、钒、钛、铝、铌，进行粗炼、精炼、连铸、轧制得到成分满足上述范围的热轧圆钢；将热轧圆钢升温至990℃为T1温度，保温17min，剪切成料段，锻打22次，调节温度至857℃为T2温度，保温17min，锻打38次，以7℃/s的速度冷却至室温得到表面光滑的球形锻件；将球形锻件，升温至816℃为淬火温度T淬火，保温30min，用温度为75℃的水淬火10s，调节温度至265℃，保温2.2h，空冷至室温得到抗冲击耐磨钢球。
实施例5
一种抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.9％；Cr：9.5％；Si：0.45％；Mn：0.305％；Ni：4％；B：0.07％；Zr：1％；Mo：0.2％；V：0.225％；Ti：0.021％；Al：0.02％；Nb：0.03％；P：0.011％；S：0.001％；余料为Fe。
上述抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：将废钢熔化后，检验，加入碳、铬、硅、锰、镍、硼、锆、钼、钒、钛、铝、铌，进行粗炼、精炼、连铸、轧制得到成分满足上述范围的热轧圆钢；将热轧圆钢升温至1010℃为T1温度，保温15min，剪切成料段，锻打23次，调节温度至884℃为T2温度，保温15min，锻打40次，以6.5℃/s的速度冷却至室温得到表面光滑的球形锻件；将球形锻件，升温至821℃为淬火温度T淬火，保温35min，用温度为70℃的水淬火13s，调节温度至260℃，保温2.5h，空冷至室温得到抗冲击耐磨钢球。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗冲击耐磨钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.8-1％；Cr：9-10％；Si：0.3-0.6％；Mn：0.3-0.31％；Ni：3-5％；B：0.06-0.08％；Zr：0.8-1.2％；Mo：0.1-0.3％；V：0.22-0.23％；Ti：0.02-0.022％；Al：0.01-0.03％；Nb：0.02-0.04％；P≤0.014％；S≤0.002％；余料为Fe。
2.根据权利要求1所述抗冲击耐磨钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.85-0.95％；Cr：9.2-9.8％；Si：0.4-0.5％；Mn：0.303-0.307％；Ni：3.5-4.5％；B：0.065-0.075％；Zr：0.9-1.1％；Mo：0.15-0.25％；V：0.223-0.227％；Ti：0.0205-0.0215％；Al：0.015-0.025％；Nb：0.025-0.035％；P≤0.012％；S≤0.0015％；余料为Fe。
3.根据权利要求1或2所述抗冲击耐磨钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.9％；Cr：9.5％；Si：0.45％；Mn：0.305％；Ni：4％；B：0.07％；Zr：1％；Mo：0.2％；V：0.225％；Ti：0.021％；Al：0.02％；Nb：0.03％；P≤0.011％；S≤0.001％；余料为Fe。
4.一种如权利要求1-3任一项所述抗冲击耐磨钢球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将废钢熔化后，检验，加入碳、铬、硅、锰、镍、硼、锆、钼、钒、钛、铝、铌，进行粗炼、精炼、连铸、轧制得到成分满足上述范围的热轧圆钢；将热轧圆钢升温至T1温度，保温10-20min，剪切成料段，锻打，调节温度至T2温度，保温10-20min，锻打，冷却至室温得到表面光滑的球形锻件；将球形锻件，升温至淬火温度T淬火，保温25-45min，淬火，调节温度至250-270℃，保温2-3h，空冷至室温得到抗冲击耐磨钢球，其中，T1＝60×WC+92×WCr+200×WB+65×WZr+100×WNb，T2＝T1-140×WC，T淬火＝22×WCr+36×WV/WTi+800×WMn，WC为碳元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.8-1，WCr为铬元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为9-10，WB为硼元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.06-0.08，WZr为锆元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.8-1.2，WNb为铌元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.02-0.04，WV为钒元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.22-0.23，WTi为钛元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.02-0.022，WMn为锰元素在抗冲击耐磨钢球中的重量百分比值，重量百分比值为0.3-0.31。
5.根据权利要求4所述抗冲击耐磨钢球的制备方法，其特征在于，将热轧圆钢升温至T1温度，保温10-20min，剪切成料段，锻打20-25次。
6.根据权利要求4或5所述抗冲击耐磨钢球的制备方法，其特征在于，调节温度至T2温度，保温10-20min，锻打35-45次。
7.根据权利要求4-6任一项所述抗冲击耐磨钢球的制备方法，其特征在于，将热轧圆钢升温至T1温度，保温10-20min，剪切成料段，锻打，调节温度至T2温度，保温10-20min，锻打，以5-8℃/s的速度冷却至室温得到表面光滑的球形锻件。
8.根据权利要求4-7任一项所述抗冲击耐磨钢球的制备方法，其特征在于，淬火用水的温度为60-80℃，淬火时间为5-20s。
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