CN107557657B - 一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球及其制造方法，涉及耐磨钢球制造技术领域。本发明包括碳素钢基体和低铬铸铁，低铬铸铁各成分的重量百分比如下：C：3.6％，Cr：0.12％，Mn：0.9％，Si：0.78％，Ti：0.05％，P<0.02％，S<0.01％，B：0.008％，Cu：0.49％，Mo：0.13％，V：0.16％，Re：0.08％，稀土元素：0.14％，碱土元素：0.11％，其余为Fe。本发明通过在碳素母材上采用渗透复合原理复合一层低铬铸铁层，延长耐磨钢球的使用寿命、提高耐磨性能、减少碎球率、减少失圆率，同时克服其韧性不足的缺点，提高耐磨钢球的力学性能和抗疲劳性能。
Description
技术领域
本发明属于耐磨钢球制造技术领域，特别是涉及一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球及其制造方法。
背景技术
随着科学技术和现代工业的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备，特别是高速运转的自动生产线生产效率的重要因素。尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害，但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。目前，金属矿山、水泥、电力系统等行业应用最广泛的耐磨钢球大多采用铬系合金白口铸铁、马氏体、奥贝体基体的球墨铸铁，如低铬白口铸铁球、高铬铸球、球墨铸铁磨球等。所采用的铸铁工艺大多数仍是手工造型、湿砂铸造。低铬白口铸铁球、高铬铸铁球普遍存在着成本较高、碎球率高等缺点。使用寿命短、耐磨性差、碎球率高时目前耐磨钢球生产中常见的问题，钢球转动中经受冲击与磨损，高锰钢经水韧处理后的组织为单相奥氏体，在强烈冲击、挤压载荷的反复作用下，具有加工硬化的特点，并且冲击能量越大，硬化效果越好，但是如果加工硬化效果不充分，表面硬度就偏低，其耐磨性就差。高铬球虽然耐磨性能好，但其生产成本高，而且又消耗国家大量稀有金属铬；普碳钢锻打球耐磨性较差，不仅要消耗大量钢材，而且又增加工人的劳动强度，这两种磨球均具有一定的局限性，不宜大量发展。因此提供一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球及其制造方法，解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球及其制造方法，通过在碳素钢基体上采用渗透复合原理复合一层低铬铸铁层，解决了现有的耐磨钢球使用寿命短、耐磨性差、碎球率高、失圆率高的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球，包括碳素钢基体和低铬铸铁，低铬铸铁各成分的重量百分比如下：C：3.2～4.1％，Cr：0.9～2.3％，Mn：0.8～1.3％，Si：0.2～0.9％，Ti：0.03～0.08％，P<；0.02％，S<；0.01％，B：0.003～0.01％，Cu：0.26～0.57％，Mo：0.09～0.18％，V：0.08～0.25％，Re：0.05～0.12％，稀土元素：0.1～0.19％，碱土元素：0.09～0.15％，其余为Fe；其中，C含量相对于Cr含量之比为1.2～4.5的范围。
一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：熔炼，将原料按照C：3.2～4.1％，Cr：0.9～2.3％，Mn：0.8～1.3％，Si：0.2～0.9％，Ti：0.03～0.08％，P<；0.02％，S<；0.01％，B：0.003～0.01％，Cu：0.26～0.57％，Mo：0.09～0.18％，碱土元素：0.09～0.15％，其余为Fe的配比配料进行熔炼，保证铁水的出炉温度为1490～
1560℃；按配比加入的稀土元素对金属熔液进行脱硫、除气；铁水出炉前按配比加入V、Re的复合物进行变质处理；
步骤二：处理碳素钢基体，用7％的碳酸钠与7.8％的水玻璃混合水溶液去除碳素钢表面的油污；用25％的工业盐酸去除碳素钢表面的锈；将碳素钢放入83～85℃的硼砂水溶液中，浸泡35～40分钟，取出风干后涂挂表面活化剂；
步骤三：浇注，在碳素钢基体上采用渗透复合原理复合一层1.5～2mm的低铬铸铁层；
步骤四：热处理，采用1000℃对步骤三的工件进行空淬处理；再加热至220～250℃进行低温回火处理，保持5～5.5小时；再加热至550～900℃，保持2.5～3小时，冷却至室温。
进一步地，步骤一中熔炼过程加热速度小于145℃/h。
进一步地，步骤二中表面活化剂为高温硼砂，涂挂温度为450～500℃。
进一步地，步骤三中浇注的温度为1560～1600℃。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在碳素钢基体上采用渗透复合原理复合一层低铬铸铁层，延长耐磨钢球的使用寿命、提高耐磨性能、减少碎球率、减少失圆率，充分发挥低铬耐磨钢球的性能优点，同时克服其韧性不足的缺点，有效的防止出现复合层断裂、脱落、掉块等现象，提高耐磨钢球的力学性能和抗疲劳性能。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球，包括碳素钢基体和低铬铸铁。
一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：熔炼，将原料按照C：3.2～4.1％，Cr：0.9～2.3％，Mn：0.8～1.3％，Si：0.2～0.9％，Ti：0.03～0.08％，P<；0.02％，S<；0.01％，B：0.003～0.01％，Cu：0.26～0.57％，Mo：0.09～0.18％，碱土元素：0.09～0.15％，其余为Fe的配比配料进行熔炼，保证铁水的出炉温度为1490～1560℃；按配比加入的稀土元素对金属熔液进行脱硫、除气；铁水出炉前按配比加入V、Re的复合物进行变质处理；提高耐磨钢球的淬透性，改善磨球的组织和性能；
步骤二：处理碳素钢基体，用7％的碳酸钠与7.8％的水玻璃混合水溶液去除碳素钢表面的油污；用25％的工业盐酸去除碳素钢表面的锈；将碳素钢放入83～85℃的硼砂水溶液中，浸泡35～40分钟，取出风干后涂挂表面活化剂；防止碳钢表面氧化；
步骤三：浇注，在碳素钢基体上采用渗透复合原理复合一层1.5～2mm的低铬铸铁层；
步骤四：热处理，采用1000℃对步骤三的工件进行空淬处理；再加热至220～250℃进行低温回火处理，保持5～5.5小时；再加热至550～900℃，保持2.5～3小时，冷却至室温。
其中，步骤一中熔炼过程加热速度小于145℃/h。
其中，步骤二中表面活化剂为高温硼砂，涂挂温度为450～500℃。
其中，步骤三中浇注的温度为1560～1600℃。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (1)
1.一种具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球，其特征在于，包括碳素钢基体和低铬铸铁，所述低铬铸铁各成分的重量百分比如下：
C：3.2～4.1％，Cr：0.9～2.3％，Mn：0.8～1.3％，Si：0.2～0.9％，Ti：0.03～0.08％，P<0.02％，S<0.01％，B：0.003～0.01％，Cu：0.26～0.57％，Mo：0.09～0.18％，V：0.08～0.25％，Re：0.05～0.12％，稀土元素：0.1～0.19％，碱土元素：0.09～0.15％，其余为Fe；
其中，C含量相对于Cr含量之比为1.2～4.5的范围；
所述具有复合耐磨层的低铬合金耐磨钢球的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：熔炼，将原料按照C：3.2～4.1％，Cr：0.9～2.3％，Mn：0.8～1.3％，Si：0.2～0.9％，Ti：0.03～0.08％，P<0.02％，S<0.01％，B：0.003～0.01％，Cu：0.26～0.57％，Mo：0.09～0.18％，碱土元素：0.09～0.15％，其余为Fe的配比配料进行熔炼，保证铁水的出炉温度为1490～1560℃；按配比加入的稀土元素对金属熔液进行脱硫、除气；铁水出炉前，按配比加入V、Re的复合物进行变质处理；
步骤二：处理碳素钢基体，用7％的碳酸钠与7.8％的水玻璃混合水溶液去除碳素钢表面的油污；用25％的工业盐酸去除碳素钢表面的锈；将碳素钢放入83～85℃的硼砂水溶液中，浸泡35～40分钟，取出风干后涂挂表面活化剂；
步骤三：浇注，在碳素钢基体上采用渗透复合原理复合一层1.5～2mm的低铬铸铁层；
步骤四：热处理，采用1000℃对步骤三的工件进行空淬处理；再加热至220～250℃进行低温回火处理，保持5～5.5小时；再加热至550～900℃，保持2.5～3小时，冷却至室温；
所述步骤一中熔炼过程加热速度小于145℃/h；
所述步骤二中表面活化剂为高温硼砂，涂挂温度为450～500℃；
所述步骤三中浇注的温度为1560～1600℃。
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