CN107779786A - 一种耐磨球及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐磨球技术领域，具体涉及一种耐磨球及其制备工艺，该耐磨球由如下百分含量的元素组成：C：1.8％‑3.2％，Si：0.3％‑1.2％，Mn:0.8％‑1.2％，Cr：10％‑13％，Mo：0.05％‑0.1％，Cu：0.05％‑0.1％，P≤0.08％，S≤0.06％，Ni：0‑0.05％，Nb：≤0.04％，Zr：0‑0.04％，V：0‑0.04％，Mg：0‑0.04％，余量为Fe；本发明所提供的耐磨球在一定程度上有效弥补了现有技术存在的生产成本高，耐磨球硬度低的缺陷。

Description

一种耐磨球及其制备工艺
技术领域
本发明涉及耐磨球技术领域，具体涉及一种耐磨球及其制备工艺。
背景技术
耐磨球，是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，一种是，以铬为主要合金元素的白口铸铁简称铬合金铸铁，以铬合金铸铁为材料的铸造磨球称为铬合金铸铁磨球；另一种是，以球墨铸铁为材料的铸造磨球称为球墨铸铁磨球，其中通过热处理获得的基体组织主要是贝氏体的球墨铸铁磨球简称贝氏体球铁磨球；通过热处理获得的基体组织主要是马氏体的球墨铸铁磨球简称马氏体球铁磨球。
在中国公开的专利申请CN103397279B中针对获得一种高性能多元合金耐磨球及其制备工艺与热处理方法，所述高性能多元合金耐磨球的组分按质量百分比含有：C：2.0～2.6％；Si:≤1.0％；Mn:1.6～2.0％；Cr:≥27％；Re:0.05～0.15％；P：≤0.05％；S：≤0.05％；Mo:≤0.3％；Ni:0.1～0.3％；Al：0.05～0.08％；余量为Fe。在制备所述高性能多元合金耐磨球时，采用金属型覆砂工艺成型，覆砂层厚度控制在1.5mm～3.5mm的范围内，所述耐磨球的直径控制在Ф50mm～Ф130mm的范围内。本发明中，通过调整C、Si、Mn、Cr、Re、P、S、Mo、Ni、Al元素的含量，在制备过程中，通过控制覆砂层的厚度，在热处理过程中，通过调整热处理方法过程，得到的高性能多元合金耐磨球的机械性能好，冲击韧度强，单位磨耗较小。
目前现有技术所提供的现有耐磨球虽然机械性能好，冲击韧度强，单位磨耗较小，但还存在生产成本高，耐磨球硬度低的缺陷。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种耐磨球及其制备工艺。本发明提供的技术方案能够在一定程度上弥补现有耐磨球制备工艺所存在的生产成本高，耐磨球硬度低的缺陷。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种耐磨球，由如下百分含量的元素组成：C：1.8％-3.2％，Si：0.3％-1.2％，Mn:0.8％-1.2％，Cr：10％-13％，Mo：0.05％-0.1％，Cu：0.05％-0.1％，P≤0.08％，S≤0.06％，Ni：0-0.05％，Nb：≤0.04％，Zr：0-0.04％，V：0-0.04％，Mg：0-0.04％，余量为Fe。
该耐磨球的制备工艺包括如下几个步骤：
(1)将废弃含铬耐磨钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)将分离得到的合金材料加入中频感应电炉中，加热至一定温度，随后依次加入生铁、优质碳素结构废钢、铌铁、钒铁、锆铁、增碳剂，熔炼得铁液，然后进行静置扒渣处理；
(3)在熔炼后期，加入稀土硅铁镁作为球化剂在浇包内进行球化处理，待球化反应完毕后，加入1％孕育剂，完成孕育处理后，浇注，得铸件；
(4)将所述铸件升温至880℃，保温2h，以一定速度降温至550-650℃，保温2-4h，将铸件降温至一定温度进行回火，回火1.5h，得钢坯；
(5)将钢坯放进中频感应炉中进行加热，然后进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得耐磨球。
优选的，该耐磨球，由如下百分含量的元素组成：C：2.0％-3.0％，Si：0.5％-1.0％，Mn:0.9％-1.0％，Cr：10.5％-12.5％，Mo：0.06％-0.8％，Cu：0.06％-0.8％，P≤0.05％，S≤0.05％，Ni：0.01％-0.04％，Nb：≤0.04％，Zr：0.01％-0.04％，V：0-0.03％，Mg：0.01％-0.03％，余量为Fe。
优选的，所述步骤(2)中加热后温度为1450-1500℃。
优选的，所述步骤(3)中稀土硅铁镁的质量为铁水质量的1.2％-2％。
优选的，所述步骤(4)中降温速度为10℃/min。
优选的，所述步骤(4)中回火温度为220℃。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果如下：在高铬耐磨钢球中加入铌以后，通过对基体组织和碳化物形貌的改善，可使得高铬耐磨球的性能得以改善，耐磨性和冲击韧性均有所提高；在耐磨球制备中含有钼、锆、钒等微量元素，相互之间配合作用，钼和铜的联合可以很好的提高合金的冲击韧性，提高耐磨球的使用寿命；含高铬耐磨球经880℃热处理2h，随后220℃低温回火1.5h，在马氏体基体上分布着少量网状碳化物组织，因此显微硬度和宏观硬度较高，而且有一定的韧性，耐磨性较好；本发明加入的铜为正偏析元素，其与锰复合使用，可以部分抵消锰的偏析趋势，使锰的用量提高，从而促使抗拉强度提高。同时，加入铜可以在一定程度上改善球化，提高强度。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐磨球，由如下百分含量的元素组成：C：1.8％，Si：0.3％，Mn:0.8％，Cr：10％，Mo：0.05％，Cu：0.05％，P≤0.08％，S≤0.06％，Ni：0，Nb：≤0.04％，Zr：0.01％，V：0.01％，Mg：0.01％，余量为Fe。
该耐磨球的制备工艺包括如下几个步骤：
(1)将废弃含铬耐磨钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)将分离得到的合金材料加入中频感应电炉中，加热至1450℃，随后依次加入生铁、优质碳素结构废钢、铌铁、钒铁、锆铁、增碳剂，熔炼得铁液，然后进行静置扒渣处理；
(3)在熔炼后期，加入铁水质量1.2％的稀土硅铁镁作为球化剂在浇包内进行球化处理，待球化反应完毕后，加入1％孕育剂，完成孕育处理后，浇注，得铸件；
(4)将所述铸件升温至880℃，保温2h，以10℃/min的速度降温至550℃，保温2h，将铸件降温至220℃后进行回火，回火1.5h，得钢坯；
(5)将钢坯放进中频感应炉中进行加热，然后进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得耐磨球。
实施例2：
一种耐磨球，由如下百分含量的元素组成：C：3.2％，Si：1.2％，Mn:1.2％，Cr：13％，Mo：0.1％，Cu：0.1％，P≤0.08％，S≤0.06％，Ni：0.05％，Nb：≤0.04％，Zr：0.04％，V：0.04％，Mg：0.04％，余量为Fe。
该耐磨球的制备工艺包括如下几个步骤：
(1)将废弃含铬耐磨钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)将分离得到的合金材料加入中频感应电炉中，加热至1500℃，随后依次加入生铁、优质碳素结构废钢、铌铁、钒铁、锆铁、增碳剂，熔炼得铁液，然后进行静置扒渣处理；
(3)在熔炼后期，加入铁水质量2％的稀土硅铁镁作为球化剂在浇包内进行球化处理，待球化反应完毕后，加入1％孕育剂，完成孕育处理后，浇注，得铸件；
(4)将所述铸件升温至880℃，保温2h，以10℃/min的速度降温至650℃，保温4h，将铸件降温至220℃后进行回火，回火1.5h，得钢坯；
(5)将钢坯放进中频感应炉中进行加热，然后进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得耐磨球。
实施例3：
一种耐磨球，由如下百分含量的元素组成：C：2.0％，Si：0.5％，Mn:0.9％，Cr：10.5％，Mo：0.06％，Cu：0.06％，P≤0.05％，S≤0.05％，Ni：0.01％，Nb：≤0.04％，Zr：0.01％，V：0.02％，Mg：0.02％，余量为Fe。
该耐磨球的制备工艺包括如下几个步骤：
(1)将废弃含铬耐磨钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)将分离得到的合金材料加入中频感应电炉中，加热至1460℃，随后依次加入生铁、优质碳素结构废钢、铌铁、钒铁、锆铁、增碳剂，熔炼得铁液，然后进行静置扒渣处理；
(3)在熔炼后期，加入铁水质量1.5％的稀土硅铁镁作为球化剂在浇包内进行球化处理，待球化反应完毕后，加入1％孕育剂，完成孕育处理后，浇注，得铸件；
(4)将所述铸件升温至880℃，保温2h，以10℃/min的速度降温至600℃，保温3h，将铸件降温至220℃后进行回火，回火1.5h，得钢坯；
(5)将钢坯放进中频感应炉中进行加热，然后进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得耐磨球。
实施例4：
一种耐磨球，由如下百分含量的元素组成：C：3.0％，Si：1.0％，Mn:1.0％，Cr：12.5％，Mo：0.8％，Cu：0.8％，P≤0.05％，S≤0.05％，Ni：0.04％，Nb：≤0.04％，Zr：0.04％，V：0.03％，Mg：0.03％，余量为Fe。
该耐磨球的制备工艺包括如下几个步骤：
(1)将废弃含铬耐磨钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)将分离得到的合金材料加入中频感应电炉中，加热至1450-1500℃，随后依次加入生铁、优质碳素结构废钢、铌铁、钒铁、锆铁、增碳剂，熔炼得铁液，然后进行静置扒渣处理；
(3)在熔炼后期，加入铁水质量1.2％-2％的稀土硅铁镁作为球化剂在浇包内进行球化处理，待球化反应完毕后，加入1％孕育剂，完成孕育处理后，浇注，得铸件；
(4)将所述铸件升温至880℃，保温2h，以10℃/min的速度降温至550-650℃，保温2-4h，将铸件降温至220℃后进行回火，回火1.5h，得钢坯；
(5)将钢坯放进中频感应炉中进行加热，然后进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得耐磨球。
实施例5：
一种耐磨球，由如下百分含量的元素组成：C：2.5％，Si：0.8％，Mn:0.9％，Cr：11％，Mo：0.7％，Cu：0.7％，P≤0.05％，S≤0.05％，Ni：0.03％，Nb：≤0.04％，Zr：0.03％，V：0.03％，Mg：0.02％，余量为Fe。
该耐磨球的制备工艺包括如下几个步骤：
(1)将废弃含铬耐磨钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)将分离得到的合金材料加入中频感应电炉中，加热至1480℃，随后依次加入生铁、优质碳素结构废钢、铌铁、钒铁、锆铁、增碳剂，熔炼得铁液，然后进行静置扒渣处理；
(3)在熔炼后期，加入铁水质量1.5％的稀土硅铁镁作为球化剂在浇包内进行球化处理，待球化反应完毕后，加入1％孕育剂，完成孕育处理后，浇注，得铸件；
(4)将所述铸件升温至880℃，保温2h，以10℃/min的速度降温至650℃，保温4h，将铸件降温至220℃后进行回火，回火1.5h，得钢坯；
(5)将钢坯放进中频感应炉中进行加热，然后进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得耐磨球。
将本发明所提供的技术方案和现有的技术方案制备的耐磨球做对比测试，测试结果如下：
综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明制备的耐磨球具有耐磨性好、拉伸强度高、延伸率好、韧性强的特点。
以上实施例仅用以说明本发明型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种耐磨球，其特征在于，由如下百分含量的元素组成：C：1.8％-3.2％，Si：0.3％-1.2％，Mn:0.8％-1.2％，Cr：10％-13％，Mo：0.05％-0.1％，Cu：0.05％-0.1％，P≤0.08％，S≤0.06％，Ni：0-0.05％，Nb：≤0.04％，Zr：0-0.04％，V：0-0.04％，Mg：0-0.04％，余量为Fe；
该耐磨球的制备工艺包括如下几个步骤：
(1)将废弃含铬耐磨钢球放入电解池中进行湿法分离，得到分离的合金材料；
(2)将分离得到的合金材料加入中频感应电炉中，加热至一定温度，随后依次加入生铁、优质碳素结构废钢、铌铁、钒铁、锆铁、增碳剂，得铁液，然后进行静置扒渣处理；
(3)在熔炼后期，加入稀土硅铁镁作为球化剂在浇包内进行球化处理，待球化反应完毕后，加入1％孕育剂，完成孕育处理后，浇注，得铸件；
(4)将所述铸件升温至880℃，保温2h，以一定速度降温至550-650℃，保温2-4h，将铸件降温至一定温度进行回火，回火1.5h，得钢坯；
(5)将钢坯放进中频感应炉中进行加热，然后进行热轧、冷轧，球坯成型，抛光，得耐磨球。
2.根据权利要求1所述的耐磨球及其制备工艺，其特征在于，由如下百分含量的元素组成：C：2.0％-3.0％，Si：0.5％-1.0％，Mn:0.9％-1.0％，Cr：10.5％-12.5％，Mo：0.06％-0.8％，Cu：0.06％-0.8％，P≤0.05％，S≤0.05％，Ni：0.01％-0.04％，Nb：≤0.04％，Zr：0.01％-0.04％，V：0-0.03％，Mg：0.01％-0.03％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的耐磨球及其制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中加热后温度为1450-1500℃。
4.根据权利要求1所述的耐磨球及其制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)中稀土硅铁镁的质量为铁水质量的1.2％-2％。
5.根据权利要求1所述的耐磨球及其制备工艺，其特征在于，所述步骤(4)中降温速度为10℃/min。
6.根据权利要求1所述的耐磨球及其制备工艺，其特征在于，所述步骤(4)中回火温度为220℃。
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