CN106636906A - 一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其各组分的重量百分比如下:C:0.1‑0.2%,Si:1‑1.2%,Mn:1.5‑2%,Cr:7‑9%,Ni:0.2‑0.3%,Mo:0.2‑0.25%,Al:0.1‑0.14%,B:0.01‑0.03%,Ti:0.04‑0.06%,Nb:0.05‑0.1%和V,余料为Fe;其中,满足“V=0.95%‑3.3C‑0.7Nb”的表达式。本发明还公开了上述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法。本发明具有很好的耐腐蚀性能、强度、硬度和韧性,并能相互协调。
Description
技术领域
本发明涉及研磨机械技术领域,尤其涉及一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球及其制备方法。
背景技术
耐磨钢球已被广泛的应用于冶金、选矿、建材、化工、电力等工业生产中。耐磨钢球在使用过程中,会经受多种物质的腐蚀,为了使耐磨钢球具有较高的腐蚀性能,可以通过调整碳、铬等元素的含量,来增加耐磨钢球的耐腐蚀性能。
降低碳含量,可以增加耐磨钢球的耐腐蚀性能,但是会降低耐磨钢球的硬度、强度;提高碳含量虽然可以增加耐磨钢球的强度、硬度,但是会降低耐磨钢球的韧性和耐腐蚀性能,导致耐磨钢球的耐腐蚀性能、韧性、硬度、强度不能协调兼具,从而限制了耐磨钢球的使用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球及其制备方法,本发明通过各元素以合适比例相互配合,并以合适热处理方式,使得钢球内部奥氏体、铁素体、马氏体、贝氏体以合适配比,均匀分散,从而使得本发明具有很好的耐腐蚀性能、强度、硬度和韧性,并能相互协调。
本发明提出的一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其各组分的重量百分比如下:C:0.1-0.2%,Si:1-1.2%,Mn:1.5-2%,Cr:7-9%,Ni:0.2-0.3%,Mo:0.2-0.25%,Al:0.1-0.14%,B:0.01-0.03%,Ti:0.04-0.06%,Nb:0.05-0.1%和V,余料为Fe;
其中,满足“V=0.95%-3.3C-0.7Nb”的表达式。
优选地,其各组分的重量百分比如下:C:0.12-0.18%,Si:1.05-1.15%,Mn:1.6-1.8%,Cr:7.5-8.5%,Ni:0.22-0.28%,Mo:0.22-0.24%,Al:0.11-0.13%,B:0.015-0.025%,Ti:0.045-0.055%,Nb:0.07-0.09%和V,余料为Fe。
优选地,其各组分的重量百分比如下:C:0.15%,Si:1.1%,Mn:1.7%,Cr:8%,Ni:0.25%,Mo:0.23%,Al:0.12%,B:0.02%,Ti:0.05%,Nb:0.08%和V,余料为Fe。
本发明还提出了上述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,包括如下步骤:
S1、铸造:将废钢熔炼,加入碳、硅、锰、铬、镍、钼、铝、硼、钛、铌、钒,精炼,出炉浇铸,空冷得到满足上述成分的球形铸件;
S2、热处理:取S1中得到的球形铸件,升温至T1℃,保温1-2h,用水淬火后,冷却至室温,升温至T2℃,保温1-3h,冷却至室温,再升温至600-650℃,保温40-50min,冷却至室温,然后升温至550-580℃,保温40-50min,冷却至室温得到低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其中,T1=800+100×(134C+78Mn+113Ni),T2=690+100×(892Nb-43C),其中,C、Mn、Ni、Nb依次为碳、锰、镍、铌在低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球中的重量百分比。
优选地,在S2中,用水淬火后,以4-6℃/s的速度冷却至室温。
优选地,在S2中,以8-10℃的速度升温至T2℃。
本发明通过限定碳在较低含量,增加本发明的耐大气腐蚀性能;并通过限定V=0.95%-3.3C-0.7Nb的关系式,使得C、V、Nb按合适含量相互配合,形成碳化物,提高本发明耐腐蚀性能,并能防止奥氏体晶间腐蚀,从而大大增加本发明的耐腐蚀性能;并且C、V、Nb与Cr、Ti、Al相互配合,进一步增加本发明的抗氧化、耐腐蚀性能;通过限定T1=800+100×(134C+78Mn+113Ni)的关系式,升温至T1保温,用水淬火后,钢球内部形成大量马氏体,然后以适宜的速度冷却至室温,使得钢球内的马氏体渐渐向贝氏体转变得到马氏体和板条贝氏体的复合相,并通过限定T2=690+100×(892Nb-43C)的关系式,在T2温度下,一次回火,使得钢球中的部分马氏体、贝氏体向铁素体转变,形成铁素体、马氏体/板条贝氏体均匀分布的两相组织,并且C、Mn、Ni、Nb可以在奥氏体中富集,并随着冷却至室温奥氏体转变成马氏体和贝氏体,从而得到高合金含量的马氏体和贝氏体,并与两相组织相互配合,大大增加本发明的强度、硬度和韧性;然后二次回火,使得马氏体、贝氏体部分转化成奥氏体,并通过Nb、Ti、V的相互作用,细化奥氏体晶粒,使得奥氏体均匀弥散在铁素体、马氏体/板条贝氏体中,三者以合适含量相互配合,大大增加本发明的强度、硬度和韧性;最后三次回火,通过Mo、Mn、Ni、Nb相互配合,进一步细化晶粒,形成析出相,进一步增加本发明的强度,并且能增加奥氏体的稳定性,阻止奥氏体向铁素体转变,并配合Si、Al阻止渗碳体的析出,促进各元素保持奥氏体稳定并形成析出相,从而进一步增加本发明的强度、硬度和韧性。本发明通过各元素以合适比例相互配合,并以合适热处理方式,使得钢球内部奥氏体、铁素体、马氏体、贝氏体以合适配比,均匀分散,从而使得本发明具有很好的耐腐蚀性能、强度、硬度和韧性,并能相互协调。
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
一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其各组分的重量百分比如下:C:0.15%,Si:1.1%,Mn:1.7%,Cr:8%,Ni:0.25%,Mo:0.23%,Al:0.12%,B:0.02%,Ti:0.05%,Nb:0.08%,V:0.399%,余料为Fe。
上述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,包括如下步骤:
S1、铸造:将废钢熔炼,加入碳、硅、锰、铬、镍、钼、铝、硼、钛、铌、钒,精炼,出炉浇铸,空冷得到满足上述成分的球形铸件;
S2、热处理:取S1中得到的球形铸件,升温至981℃,保温1.5h,用水淬火后,冷却至室温,升温至755℃,保温2h,冷却至室温,再升温至625℃,保温45min,冷却至室温,然后升温至565℃,保温45min,冷却至室温得到低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球。
实施例2
一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其各组分的重量百分比如下:C:0.1%,Si:1.2%,Mn:1.5%,Cr:9%,Ni:0.2%,Mo:0.25%,Al:0.1%,B:0.03%,Ti:0.04%,Nb:0.1%,V:0.55%,余料为Fe。
上述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,包括如下步骤:
S1、铸造:将废钢熔炼,加入碳、硅、锰、铬、镍、钼、铝、硼、钛、铌、钒,精炼,出炉浇铸,空冷得到满足上述成分的球形铸件;
S2、热处理:取S1中得到的球形铸件,升温至953℃,保温1h,用水淬火后,以6℃/s的速度冷却至室温,以8℃的速度升温至775℃,保温3h,冷却至室温,再升温至600℃,保温50min,冷却至室温,然后升温至550℃,保温50min,冷却至室温得到低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球。
实施例3
一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其各组分的重量百分比如下:C:0.2%,Si:1%,Mn:2%,Cr:7%,Ni:0.3%,Mo:0.2%,Al:0.14%,B:0.01%,Ti:0.06%,Nb:0.05%,V:0.225%,余料为Fe。
上述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,包括如下步骤:
S1、铸造:将废钢熔炼,加入碳、硅、锰、铬、镍、钼、铝、硼、钛、铌、钒,精炼,出炉浇铸,空冷得到满足上述成分的球形铸件;
S2、热处理:取S1中得到的球形铸件,升温至1017℃,保温2h,用水淬火后,以4℃/s的速度冷却至室温,以10℃的速度升温至726℃,保温1h,冷却至室温,再升温至650℃,保温40min,冷却至室温,然后升温至580℃,保温40min,冷却至室温得到低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球。
实施例4
一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其各组分的重量百分比如下:C:0.12%,Si:1.15%,Mn:1.6%,Cr:8.5%,Ni:0.22%,Mo:0.24%,Al:0.11%,B:0.025%,Ti:0.045%,Nb:0.09%,V:0.491%,余料为Fe。
上述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,包括如下步骤:
S1、铸造:将废钢熔炼,加入碳、硅、锰、铬、镍、钼、铝、硼、钛、铌、钒,精炼,出炉浇铸,空冷得到满足上述成分的球形铸件;
S2、热处理:取S1中得到的球形铸件,升温至966℃,保温1.2h,用水淬火后,以5.5℃/s的速度冷却至室温,以8.5℃的速度升温至765℃,保温2.5h,冷却至室温,再升温至620℃,保温48min,冷却至室温,然后升温至560℃,保温48min,冷却至室温得到低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球。
实施例5
一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其各组分的重量百分比如下:C:0.18%,Si:1.05%,Mn:1.8%,Cr:7.5%,Ni:0.28%,Mo:0.22%,Al:0.13%,B:0.015%,Ti:0.055%,Nb:0.07%,V:0.307%,余料为Fe。
上述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,包括如下步骤:
S1、铸造:将废钢熔炼,加入碳、硅、锰、铬、镍、钼、铝、硼、钛、铌、钒,精炼,出炉浇铸,空冷得到满足上述成分的球形铸件;
S2、热处理:取S1中得到的球形铸件,升温至996℃,保温1.8h,用水淬火后,以4.5℃/s的速度冷却至室温,以9.5℃的速度升温至744℃,保温1.5h,冷却至室温,再升温至630℃,保温42min,冷却至室温,然后升温至570℃,保温42min,冷却至室温得到低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球。
对实施例1-5进行性能检测,结果如下:
项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
表面硬度HRC | 65 | 64 | 62 | 63 | 66 |
冲击韧性J/cm2 | 15 | 16 | 15 | 15 | 17 |
落球冲击疲劳试验 | 8597次 | 8431次 | 8667次 | 8742次 | 8865次 |
由上表可以看出,本发明硬度高,强度高,韧性好。
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 (6)
1.一种低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其特征在于,其各组分的重量百分比如下:C:0.1-0.2%,Si:1-1.2%,Mn:1.5-2%,Cr:7-9%,Ni:0.2-0.3%,Mo:0.2-0.25%,Al:0.1-0.14%,B:0.01-0.03%,Ti:0.04-0.06%,Nb:0.05-0.1%和V,余料为Fe;
其中,满足“V=0.95%-3.3C-0.7Nb”的表达式。
2.根据权利要求1所述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其特征在于,其各组分的重量百分比如下:C:0.12-0.18%,Si:1.05-1.15%,Mn:1.6-1.8%,Cr:7.5-8.5%,Ni:0.22-0.28%,Mo:0.22-0.24%,Al:0.11-0.13%,B:0.015-0.025%,Ti:0.045-0.055%,Nb:0.07-0.09%和V,余料为Fe。
3.根据权利要求1或2所述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其特征在于,其各组分的重量百分比如下:C:0.15%,Si:1.1%,Mn:1.7%,Cr:8%,Ni:0.25%,Mo:0.23%,Al:0.12%,B:0.02%,Ti:0.05%,Nb:0.08%和V,余料为Fe。
4.一种如权利要求1-3任一项所述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、铸造:将废钢熔炼,加入碳、硅、锰、铬、镍、钼、铝、硼、钛、铌、钒,精炼,出炉浇铸,空冷得到满足上述成分的球形铸件;
S2、热处理:取S1中得到的球形铸件,升温至T1℃,保温1-2h,用水淬火后,冷却至室温,升温至T2℃,保温1-3h,冷却至室温,再升温至600-650℃,保温40-50min,冷却至室温,然后升温至550-580℃,保温40-50min,冷却至室温得到低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球,其中,T1=800+100×(134C+78Mn+113Ni),T2=690+100×(892Nb-43C),其中,C、Mn、Ni、Nb依次为碳、锰、镍、铌在低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球中的重量百分比。
5.根据权利要求4所述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,其特征在于,在S2中,用水淬火后,以4-6℃/s的速度冷却至室温。
6.根据权利要求4或5所述低碳耐腐蚀高强度耐磨钢球的制备方法,其特征在于,在S2中,以8-10℃的速度升温至T2℃。
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