CN106834935A - 一种高硬度高淬透性能的耐磨球及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硬度高淬透性能的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：0.35‑0.45％，Mn：0.4‑0.8％，S:0.001‑0.004％，P：0.001‑0.004％，Si：0.5‑0.8％，Cr：1.4‑5.3％，Mo：0.7‑0.8％，V：0.03‑0.08％，W：0.7‑1.1％，Ti：0.02‑0.06％，Bi：0.01‑0.03％，Ni：2.5‑4.5％，稀土：0.05‑0.3％，Sn：0.05‑0.15％，Al：0.04‑0.06％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还提出上述一种高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法。本发明制备得到的耐磨球硬度高，淬透性好。

Description

一种高硬度高淬透性能的耐磨球及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨球领域，尤其涉及一种高硬度高淬透性能的耐磨球及其制备方法。
背景技术
球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一。耐磨球是球磨机设备研磨物料介质，通过耐磨球之间、耐磨球与物料之间的碰撞摩擦产生磨剥作用，是重要的基础零部件，其广泛用于矿山、水泥厂和发电厂的生产工艺过程中。现有技术中，耐磨球还无法完全满足性能需求，如何改善提高耐磨球的硬度和淬透性是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高硬度高淬透性能的耐磨球及其制备方法。本发明制备得到的耐磨球硬度高，淬透性好。
本发明提出的一种高硬度高淬透性能的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：0.35-0.45％，Mn：0.4-0.8％，S:0.001-0.004％，P：0.001-0.004％，Si：0.5-0.8％，Cr：1.4-5.3％，Mo：0.7-0.8％，V：0.03-0.08％，W：0.7-1.1％，Ti：0.02-0.06％，Bi：0.01-0.03％，Ni：2.5-4.5％，稀土：0.05-0.3％，Sn：0.05-0.15％，Al：0.04-0.06％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，Sn含量与Al含量之比Sn/Al以重量比计，满足0.83＜Sn/Al＜3.75。
优选地，Mn、Cr及W的合计含量(Mn+Cr+W)与C的含量之比(Mn+Cr+W)/C以重量比计，满足7.78＜(Mn+Cr+W)/C＜20.57。
优选地，Mn和Si的合计含量(Mn+Si)与C含量之比(Mn+Si)/C以重量比计，满足2.0＜(Mn+Si)/C＜4.6。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：0.38-0.42％，Mn：0.5-0.7％，S:0.002-0.003％，P：0.002-0.003％，Si：0.6-0.7％，Cr：1.5-5.2％，Mo：0.72-0.78％，V：0.04-0.07％，W：0.8-1.0％，Ti：0.03-0.05％，Bi：0.015-0.025％，Ni：2.8-4.2％，稀土：0.06-0.29％，Sn：0.08-0.12％，Al：0.045-0.055％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：0.40％，Mn：0.6％，S:0.0025％，P：0.0025％，Si：0.65％，Cr：3.35％，Mo：0.75％，V：0.055％，W：0.9％，Ti：0.04％，Bi：0.02％，Ni：3.5％，稀土：0.175％，Sn：0.10％，Al：0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的一种高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭、镍块、锡锭和铝块进行熔炼，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.35-0.45％，Mn：0.4-0.8％，S:0.001-0.004％，P：0.001-0.004％，Si：0.5-0.8％，Cr：1.4-5.3％，Mo：0.7-0.8％，V：0.03-0.08％，W：0.7-1.1％，Ti：0.02-0.06％，Bi：0.01-0.03％，Ni：2.5-4.5％，稀土：0.05-0.3％，Sn：0.05-0.15％，Al：0.04-0.06％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至1100-1200℃，保温20-30min，接着冷却至1050-1100℃，保温0.5-1.5h，然后空冷至室温，接着升温至800-900℃，保温1-3h，然后冷却至800-840℃，保温15-35min，接着冷却至180-220℃，保温45-65min，接着空冷至室温得到高硬度高淬透性能的耐磨球。
优选地，S1中，熔炼的温度为1400-1420℃。
优选地，S1中，球化处理的温度为1450-1550℃。
本发明通过对高硬度高淬透性能的耐磨球的组分进行合理选择，并控制P、S两种杂质的含量，同时当钢球中含铬量达到一定比例时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢球表面形成一层很薄的氧化膜(自钝化膜)，可阻止钢球的基体进一步腐蚀，提升了耐磨球的耐磨性能和耐腐蚀性能，延长了使用寿命；控制锡和铝的配比，锡铝会在一定温度下形成铝锡共晶体，它围绕铝晶体呈连续片状组织分割了铝基体，使合金变脆，控制锡铝配比，并添加稀土元素，高温时形成稳定的化合物Al4RE，它在合金凝固过程中，成为外来核心，使核心数目增多，从而获得细晶组织，使合金常温下的强度硬度提高。同时，抗疲劳强度亦随之提高。控制锰元素、铬元素和钨元素的合计含量与碳元素的配比，有效控制在一定碳含量的条件下，锰元素、铬元素和钨元素的合计含量控制在一定范围内，确保得到优异硬度和淬透性的耐磨球；控制锰元素和硅元素的合计含量与碳含量得配比，使得在一定碳含量得条件下，锰元素和硅元素的合计含量控制在一定范围内，锰是使Y相区扩大的合金元素，它可使钢的淬透性增加，使Ms点降低，促进奥氏体晶粒长大，硅是使Y相区封闭的合金元素，它可使钢的淬透性略有提高，使钢的屈服强度有所提高。钢中同时加入硅和锰两种合金元素，可以发挥各自的优点，减弱二者的缺点。
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
本发明提出的一种高硬度高淬透性能的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：0.40％，Mn：0.6％，S:0.0025％，P：0.0025％，Si：0.65％，Cr：3.35％，Mo：0.75％，V：0.055％，W：0.9％，Ti：0.04％，Bi：0.02％，Ni：3.5％，稀土：0.175％，Sn：0.10％，Al：0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例2
本发明的一种高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭、镍块、锡锭和铝块进行熔炼，熔炼的温度为1400℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，其中，球化处理的温度为1550℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.35％，Mn：0.8％，S:0.001％，P：0.004％，Si：0.5％，Cr：5.3％，Mo：0.7％，V：0.08％，W：0.7％，Ti：0.06％，Bi：0.01％，Ni：4.5％，稀土：0.05％，Sn：0.15％，Al：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至1100℃，保温30min，接着冷却至1050℃，保温1.5h，然后空冷至室温，接着升温至800℃，保温3h，然后冷却至800℃，保温35min，接着冷却至180℃，保温65min，接着空冷至室温得到高硬度高淬透性能的耐磨球。
实施例3
本发明的一种高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭、镍块、锡锭和铝块进行熔炼，熔炼的温度为1420℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，其中，球化处理的温度为1450℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.45％，Mn：0.4％，S:0.004％，P：0.001％，Si：0.8％，Cr：1.4％，Mo：0.8％，V：0.03％，W：1.1％，Ti：0.02％，Bi：0.03％，Ni：2.5％，稀土：0.3％，Sn：0.05％，Al：0.06％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至1200℃，保温20min，接着冷却至1100℃，保温0.5h，然后空冷至室温，接着升温至900℃，保温1h，然后冷却至840℃，保温15min，接着冷却至220℃，保温45min，接着空冷至室温得到高硬度高淬透性能的耐磨球。
实施例4
本发明的一种高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭、镍块、锡锭和铝块进行熔炼，熔炼的温度为1405℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，其中，球化处理的温度为1520℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.38％，Mn：0.7％，S:0.002％，P：0.003％，Si：0.6％，Cr：5.2％，Mo：0.72％，V：0.07％，W：0.8％，Ti：0.05％，Bi：0.015％，Ni：4.2％，稀土：0.06％，Sn：0.12％，Al：0.045％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至1120℃，保温28min，接着冷却至1060℃，保温1.2h，然后空冷至室温，接着升温至820℃，保温2.5h，然后冷却至810℃，保温32min，接着冷却至190℃，保温62min，接着空冷至室温得到高硬度高淬透性能的耐磨球。
实施例5
本发明的一种高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭、镍块、锡锭和铝块进行熔炼，熔炼的温度为1415℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，其中，球化处理的温度为1480℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.42％，Mn：0.5％，S:0.003％，P：0.002％，Si：0.7％，Cr：1.5％，Mo：0.78％，V：0.04％，W：1.0％，Ti：0.03％，Bi：0.025％，Ni：2.8％，稀土：0.29％，Sn：0.08％，Al：0.055％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至1180℃，保温22min，接着冷却至1090℃，保温0.8h，然后空冷至室温，接着升温至880℃，保温1.5h，然后冷却至830℃，保温18min，接着冷却至210℃，保温48min，接着空冷至室温得到高硬度高淬透性能的耐磨球。
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 (9)

1.一种高硬度高淬透性能的耐磨球，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.35-0.45％，Mn：0.4-0.8％，S:0.001-0.004％，P：0.001-0.004％，Si：0.5-0.8％，Cr：1.4-5.3％，Mo：0.7-0.8％，V：0.03-0.08％，W：0.7-1.1％，Ti：0.02-0.06％，Bi：0.01-0.03％，Ni：2.5-4.5％，稀土：0.05-0.3％，Sn：0.05-0.15％，Al：0.04-0.06％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高硬度高淬透性能的耐磨球，其特征在于，Sn含量与Al含量之比Sn/Al以重量比计，满足0.83＜Sn/Al＜3.75。
3.根据权利要求1或2所述的高硬度高淬透性能的耐磨球，其特征在于，Mn、Cr及W的合计含量(Mn+Cr+W)与C的含量之比(Mn+Cr+W)/C以重量比计，满足7.78＜(Mn+Cr+W)/C＜20.57。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高硬度高淬透性能的耐磨球，其特征在于，Mn和Si的合计含量(Mn+Si)与C含量之比(Mn+Si)/C以重量比计，满足2.0＜(Mn+Si)/C＜4.6。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高硬度高淬透性能的耐磨球，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.38-0.42％，Mn：0.5-0.7％，S:0.002-0.003％，P：0.002-0.003％，Si：0.6-0.7％，Cr：1.5-5.2％，Mo：0.72-0.78％，V：0.04-0.07％，W：0.8-1.0％，Ti：0.03-0.05％，Bi：0.015-0.025％，Ni：2.8-4.2％，稀土：0.06-0.29％，Sn：0.08-0.12％，Al：0.045-0.055％，其余为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高硬度高淬透性能的耐磨球，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.40％，Mn：0.6％，S:0.0025％，P：0.0025％，Si：0.65％，Cr：3.35％，Mo：0.75％，V：0.055％，W：0.9％，Ti：0.04％，Bi：0.02％，Ni：3.5％，稀土：0.175％，Sn：0.10％，Al：0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭、镍块、锡锭和铝块进行熔炼，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.35-0.45％，Mn：0.4-0.8％，S:0.001-0.004％，P：0.001-0.004％，Si：0.5-0.8％，Cr：1.4-5.3％，Mo：0.7-0.8％，V：0.03-0.08％，W：0.7-1.1％，Ti：0.02-0.06％，Bi：0.01-0.03％，Ni：2.5-4.5％，稀土：0.05-0.3％，Sn：0.05-0.15％，Al：0.04-0.06％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，然后将铸件升温至1100-1200℃，保温20-30min，接着冷却至1050-1100℃，保温0.5-1.5h，然后空冷至室温，接着升温至800-900℃，保温1-3h，然后冷却至800-840℃，保温15-35min，接着冷却至180-220℃，保温45-65min，接着空冷至室温得到高硬度高淬透性能的耐磨球。
8.根据权利要求7所述的高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法，其特征在于，S1中，熔炼的温度为1400-1420℃。
9.根据权利要求7或8所述的高硬度高淬透性能的耐磨球的制备方法，其特征在于，S1中，球化处理的温度为1450-1550℃。
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