CN108823486B - 一种中铬合金耐磨铸球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种中铬合金耐磨铸球及其制备方法，耐磨铸球中各化学组份的重量百分比为:C:0.25‑0.42％，Si:0.23‑0.25％，Mn:2.32‑2.35％，Cr:2.0‑7.0％，Mo:0.65‑1.18％，V:0.40‑0.69％、Al：0.3‑0.5％、Ti：0.25‑0.32％，余量为Fe，中铬合金耐磨铸球的制备方法包括熔炼、浇注、一段盐热处理、二段油热处理、防锈处理，通过本发明公开的制备方法制备得到中铬合金耐磨铸球，耐磨球中马氏体含量高，硬度能够达到65HRC以上。
Description
技术领域
本发明涉及中铬合金耐磨铸球的制备，具体是一种中铬合金耐磨铸球及其制备方法。
背景技术
耐磨球是球磨机中的磨矿介质，球磨机运动时，球磨机内的耐磨球不断与被粉碎的物质碰撞，粉碎物质，由于被粉碎的物质大多硬度较大，因此，对耐磨球的损伤较大，造成耐磨球的使用寿命较短。关于耐磨球的技术工艺的研发成为研究的热点。
基于，耐磨球广泛的应用前景，一系列关于耐磨球制备工艺改进的研究相继报道，如中国专利号为：CN201610024508，公开“一种Si-Mn合金化耐磨球铁磨球及其制备方法”通过该专利文献公开的铸造方法成功得到一种高强度耐磨球，但是该专利文献公开的铸造方法，在热处理工艺上没有将铸铁中的奥氏体向马氏体进行充分转化，导致耐磨球铸铁的硬度并不高。
通过该技术方案得到耐磨球铸铁只能够处理普通硬度的对象，但是对于高硬度磨损对象如石英材质的物品，则磨损效果并不好，且耐磨球的使用寿命较短。因此，改进耐磨球铸铁的铸造工艺，尤其是热处理工艺对于提高耐磨球的硬度、耐腐蚀性能至关重要。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种中铬合金耐磨铸球及其制备方法。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
一种中铬合金耐磨铸球，所述耐磨球中各化学组份的重量百分比为: C:0.25-0.42%，Si:0.23-0.25%，Mn:2.32-2.35%，Cr:2.0-7.0%，Mo:0.65-1.18%，V:0.40-0.69%、Al：0.3-0.5%、Ti：0.25-0.32%，余量为Fe，所述中铬合金耐磨铸球的制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：按照耐磨球中各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1650-1685℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min后，保温静止2h，得到质量合格的熔液；
（2）浇注：将步骤（1）中的熔液浇注到模具中，浇注完毕后，开模取出耐磨铸球；
（3）一段盐热处理：将步骤（2）中的耐磨铸球随炉升温至880-900℃，保温60-75min后，控制耐磨球降温速度为28℃/h，耐磨球随炉降温至650℃后，将耐磨球出炉，采用温度为100-105℃的热盐水溶液喷洒到耐磨球表面，降温225-250℃后，采用常温水进行喷淋降温，降温至室温；
（4）二段油热处理：将步骤（3）中一段盐热处理后的耐磨球重新放置到熔炼炉中升温至750-850℃，保温45-50min后，将耐磨球出炉，浸泡到真空淬火油中，淬火油置于真空釜内，开釜，将耐磨球放置到真空釜后，真空釜立即抽真空，控制真空釜内的压强为0.1-0.2MPa，淬火油处理耐磨球55-60min后，捞出耐磨球；
（5）防锈处理：将步骤（4）中的耐磨球浸泡到防锈液中，防锈处理2.5-3h。
优选地，所述步骤（1）中按照耐磨球中各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1675℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min后，保温静止2h，得到质量合格的熔液。
优选地，所述热盐水溶液为质量分数为7.5-8.5%的氯化钾溶液。
有益效果
本发明提供一种中铬合金耐磨铸球，组份材料中的Cr、Mo、V等金属元素能够明显提高耐磨球的理化性能。
制备方法中，通过步骤（3）-步骤（4）的两段热处理操作，能够实现奥氏体向马氏体充分转换。具体是，对于常规的热处理工艺来说，通过淬火处理，将奥氏体向马氏体转变，由于，常规的淬火热处理方式单一，导致奥氏体转变的晶胞数不够，而马氏体主要决定耐磨球的硬度性能，奥氏体决定热塑性能，对于耐磨球来说其硬度性能要求要远远高于热塑性。
因此，本发明采用两端式热处理方式增加奥氏体向马氏体转变量，步骤（3）-步骤（4）中将盐淬处理与油淬处理分段结合，有效提高了耐磨球中马氏体含量。
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，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种中铬合金耐磨铸球，所述耐磨球中各化学组份的重量百分比为: C:0.29%，Si:0.24%，Mn:2.5%，Cr:2.8%，Mo:0.72%，V:0.55%、Al：0.43%、Ti：0.28%，余量为Fe，所述中铬合金耐磨铸球的制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：按照耐磨球中各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1675℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min后，保温静止2h，得到质量合格的熔液；
（2）浇注：将步骤（1）中的熔液浇注到模具中，浇注完毕后，开模取出耐磨铸球；
（3）一段盐热处理：将步骤（2）中的耐磨铸球随炉升温至8950℃，保温70min后，控制耐磨球降温速度为28℃/h，耐磨球随炉降温至650℃后，将耐磨球出炉，采用温度为102℃的热盐水溶液喷洒到耐磨球表面，降温232℃后，采用常温水进行喷淋降温，降温至室温；
（4）二段油热处理：将步骤（3）中一段盐热处理后的耐磨球重新放置到熔炼炉中升温至800℃，保温48min后，将耐磨球出炉，浸泡到真空淬火油中，淬火油置于真空釜内，开釜，将耐磨球放置到真空釜后，真空釜立即抽真空，控制真空釜内的压强为0.2MPa，淬火油处理耐磨球58min后，捞出耐磨球；
（5）防锈处理：将步骤（4）中的耐磨球浸泡到防锈液中，防锈处理2.5-3h。
实施例2:
一种中铬合金耐磨铸球，所述耐磨球中各化学组份的重量百分比为: C:0.25%，Si:0.23%，Mn:2.32%，Cr:7.0%，Mo:1.18%，V:0.69%、Al：0.3%、Ti：0.25%，余量为Fe，所述中铬合金耐磨铸球的制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：按照耐磨球中各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1685℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min后，保温静止2h，得到质量合格的熔液；
（2）浇注：将步骤（1）中的熔液浇注到模具中，浇注完毕后，开模取出耐磨铸球；
（3）一段盐热处理：将步骤（2）中的耐磨铸球随炉升温至880℃，保温60min后，控制耐磨球降温速度为28℃/h，耐磨球随炉降温至650℃后，将耐磨球出炉，采用温度为105℃的热盐水溶液喷洒到耐磨球表面，降温250℃后，采用常温水进行喷淋降温，降温至室温；
（4）二段油热处理：将步骤（3）中一段盐热处理后的耐磨球重新放置到熔炼炉中升温至850℃，保温45min后，将耐磨球出炉，浸泡到真空淬火油中，淬火油置于真空釜内，开釜，将耐磨球放置到真空釜后，真空釜立即抽真空，控制真空釜内的压强为0.1MPa，淬火油处理耐磨球55min后，捞出耐磨球；
（5）防锈处理：将步骤（4）中的耐磨球浸泡到防锈液中，防锈处理3h。
实施例3:
一种中铬合金耐磨铸球，所述耐磨球中各化学组份的重量百分比为: C:0.42%，Si:00.25%，Mn:2.35%，Cr:2.0%，Mo:0.65%，V:0.40-0.69%、Al：0.3%、Ti：0.32%，余量为Fe，所述中铬合金耐磨铸球的制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：按照耐磨球中各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1650℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min后，保温静止2h，得到质量合格的熔液；
（2）浇注：将步骤（1）中的熔液浇注到模具中，浇注完毕后，开模取出耐磨铸球；
（3）一段盐热处理：将步骤（2）中的耐磨铸球随炉升温至880℃，保温60min后，控制耐磨球降温速度为28℃/h，耐磨球随炉降温至650℃后，将耐磨球出炉，采用温度为105℃的热盐水溶液喷洒到耐磨球表面，降温250℃后，采用常温水进行喷淋降温，降温至室温；
（4）二段油热处理：将步骤（3）中一段盐热处理后的耐磨球重新放置到熔炼炉中升温至750℃，保温45min后，将耐磨球出炉，浸泡到真空淬火油中，淬火油置于真空釜内，开釜，将耐磨球放置到真空釜后，真空釜立即抽真空，控制真空釜内的压强为0.1MPa，淬火油处理耐磨球60min后，捞出耐磨球；
（5）防锈处理：将步骤（4）中的耐磨球浸泡到防锈液中，防锈处理2.5h。
实施例4:
一种中铬合金耐磨铸球，所述耐磨球中各化学组份的重量百分比为: C:0.28%，Si:0.24%，Mn:2.34%，Cr:5.6%，Mo:0.98%，V:0.52%、Al：0.42%、Ti：0.28%，余量为Fe，所述中铬合金耐磨铸球的制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：按照耐磨球中各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1685℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min后，保温静止2h，得到质量合格的熔液；
（2）浇注：将步骤（1）中的熔液浇注到模具中，浇注完毕后，开模取出耐磨铸球；
（3）一段盐热处理：将步骤（2）中的耐磨铸球随炉升温至900℃，保温75min后，控制耐磨球降温速度为28℃/h，耐磨球随炉降温至650℃后，将耐磨球出炉，采用温度为105℃的热盐水溶液喷洒到耐磨球表面，降温250℃后，采用常温水进行喷淋降温，降温至室温；
（4）二段油热处理：将步骤（3）中一段盐热处理后的耐磨球重新放置到熔炼炉中升温至850℃，保温50min后，将耐磨球出炉，浸泡到真空淬火油中，淬火油置于真空釜内，开釜，将耐磨球放置到真空釜后，真空釜立即抽真空，控制真空釜内的压强为0.1MPa，淬火油处理耐磨球60min后，捞出耐磨球；
（5）防锈处理：将步骤（4）中的耐磨球浸泡到防锈液中，防锈处理3h。
实施例5:
一种中铬合金耐磨铸球，所述耐磨球中各化学组份的重量百分比为: C:0.40%，Si:0.22%，Mn:2.32%，Cr:2.9%，Mo:0.92%，V:0.58%、Al：0.45%、Ti：0.29%，余量为Fe，所述中铬合金耐磨铸球的制备方法包括以下步骤：
（1）熔炼：按照耐磨球中各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1675℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min后，保温静止2h，得到质量合格的熔液；
（2）浇注：将步骤（1）中的熔液浇注到模具中，浇注完毕后，开模取出耐磨铸球；
（3）一段盐热处理：将步骤（2）中的耐磨铸球随炉升温至895℃，保温68min后，控制耐磨球降温速度为28℃/h，耐磨球随炉降温至650℃后，将耐磨球出炉，采用温度为103℃的热盐水溶液喷洒到耐磨球表面，降温229℃后，采用常温水进行喷淋降温，降温至室温；
（4）二段油热处理：将步骤（3）中一段盐热处理后的耐磨球重新放置到熔炼炉中升温至775℃，保温48min后，将耐磨球出炉，浸泡到真空淬火油中，淬火油置于真空釜内，开釜，将耐磨球放置到真空釜后，真空釜立即抽真空，控制真空釜内的压强为0.18MPa，淬火油处理耐磨球58min后，捞出耐磨球；
（5）防锈处理：将步骤（4）中的耐磨球浸泡到防锈液中，防锈处理2.8h。
性能验证：
将本发明实施例1-5制备得到的中铬合金耐磨铸球作为实验组，进行理化性能测试，其中对照组包括对照1组和对照2组，对照1组与本发明实验组的区别是对照1组为市售常规耐磨球，对照2组与实验组的区别是对照2组不采用步骤（3）中的一段盐热处理操作，实验结果如表1所示：
表1
| 实验组别 | 硬度（HRC） | 冲击韧性（J/cm<sup>2</sup>） |
| 实施例1 | 64.6 | 31.25 |
| 实施例2 | 65.7 | 32.29 |
| 实施例3 | 64.3 | 32.27 |
| 实施例4 | 63.9 | 30.96 |
| 实施例5 | 64.7 | 31.28 |
| 对照组1 | 43.5 | 19.06 |
| 对照组2 | 45.8 | 20.23 |
由表1可知，本发明得到的耐磨球具有优异的硬度以及冲击韧性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (2)
1.一种中铬合金耐磨铸球，其特征在于，所述耐磨球中各化学组份的重量百分比为C:0.25％，Si:0.23％，Mn:2.32％，Cr:7.0％，Mo:1.18％，V:0.69％、Al：0.3％、Ti：0.25％，余量为Fe，所述中铬合金耐磨铸球的制备方法包括以下步骤：
(1)熔炼：按照耐磨球中各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1685℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min后，保温静止2h，得到质量合格的熔液；
(2)浇注：将步骤(1)中的熔液浇注到模具中，浇注完毕后，开模取出耐磨铸球；
(3)一段盐热处理：将步骤(2)中的耐磨铸球随炉升温至880℃，保温60min后，控制耐磨球降温速度为28℃/h，耐磨球随炉降温至650℃后，将耐磨球出炉，采用温度为105℃的热盐水溶液喷洒到耐磨球表面，降温250℃后，采用常温水进行喷淋降温，降温至室温；
(4)二段油热处理：将步骤(3)中一段盐热处理后的耐磨球重新放置到熔炼炉中升温至850℃，保温45min后，将耐磨球出炉，浸泡到真空淬火油中，淬火油置于真空釜内，开釜，将耐磨球放置到真空釜后，真空釜立即抽真空，控制真空釜内的压强为0.1MPa，淬火油处理耐磨球55min后，捞出耐磨球；
(5)防锈处理：将步骤(4)中的耐磨球浸泡到防锈液中，防锈处理3h。
2.根据权利要求1任所述的铬合金耐磨铸球，其特征在于，所述热盐水溶液为质量分数为7.5-8.5％的氯化钾溶液。
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Denomination of invention: A wear-resistant cast ball of medium chromium alloy and its preparation method Granted publication date: 20200616 Pledgee: China Postal Savings Bank Limited by Share Ltd. Ningguo branch Pledgor: NINGGUO ZHENGXING WEAR RESISTANT MATERIALS Co.,Ltd. Registration number: Y2024980026801 |
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