CN108842112A - 一种低铬合金铸球及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低铬合金铸球及其制备方法，该低铬合金铸球具有以下化学成分：C：2.1～3.5％，Si：0.3～0.8％，Mn：0.5～0.9％，Cr：0.5～1.6％，Mo：0.01～0.25％，Al：0.02～0.1％，Ti：0.05～0.2％，Zr：0.05～0.3％，V：0.09～0.15％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质；通过本发明制备得到的低铬合金铸球硬度为均大于50，冲击值均大于2.0，落球冲击疲劳寿命大于8000次，有效提高了铸球的使用寿命长，增强了铸球的耐磨性能，本发明的制备工艺简单，节约成本，具有广泛应用前景。

Description

一种低铬合金铸球及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种低铬合金铸球及其制备方法。
背景技术
现阶段我国粉碎业中磨球的消耗量巨大，提高铸球的耐磨性能具有广泛的经济效益。铬系合金铸球分为高铬合金铸球、中铬合金铸球、低铬合金铸球。低铬合金铸球合金含量低，节约成本，其客观的性能广泛成为市场关注的焦点，低铬合金铸球其硬度、磨耗、韧性与高铬合金铸球相比略逊，但低铬合金铸球却广泛主要应用于水泥建材、轻工造纸、金属矿山、煤浆火电、陶瓷涂料、化学工程、磁性材料等行业的粉体制备与超细深加工。目前低铬合金铸球的铸造上存在铸球的机械性能上不足，在制备过程中产品硬度低，冲击韧性低，综合机械性能较差；为更好的满足市场上对低铬合金铸球硬度、韧性、抗磨损等综合机械性能的要求，提高低铬合金铸球各性能和进一步降低其制备成本，节约合金资源，本发明提出了一种低铬合金铸球及其制备方法。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种低铬合金铸球及其制备方法。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种低铬合金铸球，具有以下化学成分：C：2.1～3.5％，Si：0.3～0.8％，Mn：0.5～0.9％，Cr：0.5～1.6％，Mo：0.01～0.25％，Al：0.02～0.1％，Ti：0.05～0.2％，Zr：0.05～0.3％，V：0.09～0.15％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，具有以下化学成分：C：2.5～3.1％，Si：0.4～0.6％，Mn：0.6～0.8％，Cr：0.8～1.4％，Mo：0.08～0.19％，Al：0.04～0.08％，Ti：0.08～0.16％，Zr：0.12～0.24％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，具有以下化学成分：C：2.8％，Si：0.5％，Mn：0.7％，Cr：1.1％，Mo：0.13％，Al：0.06％，Ti：0.11％，Zr：0.18％，V：0.12％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的低铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：取各原料投入中频感应电炉中，并升温直至原料全部熔融，各原料具体添加形式为废铁、碳化铁、硅铁、锰铁、钼铁、铬铁、钼铁、铝铁、钛铁、锆铁、钒铁、磷化铁、硫化铁、硼化铁和铜铁，熔融后保温20～30min，控制温度为1250～1290℃，进行成分分析、调整；
2)孕育扒渣：调节原料熔液温度为1500-1520℃，加入硼砂，进行一次变质，保温0.5～1h，然后再喷洒除渣剂，进行扒渣；
3)浇注：调节原料熔液温度为1450～1460℃，出炉，进行浇注，空冷至室温，得铸件；
4)热处理：将铸件回炉，升温至320～340℃下进行回火3～5h，回火结束后出炉，空冷至室温即可。
优选的，所述熔炼中温度控制为1270℃。
优选的，所述热处理中在330℃下回火4h。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
(1)通过本发明合理添加的微量硼可提高铸球件的淬透性，使得淬火、回火后的铸球件具有良好的冲击值；合理添加的钼与铬结合可大大提高铸球件的淬透性、细化晶粒、提高材料韧性，本发明合理添加的铬含量不仅使得材料具有高强度、该耐磨性、良好的耐疲劳性和淬透性，还便于热处理；合理添加的锰不仅可细化珠光体组织，还可体改材料强度和耐磨性。
(2)本发明制备得到的低铬合金铸球硬度为均大于50，冲击值均大于2.0，落球冲击疲劳寿命大于8000次，有效提高了铸球的使用寿命长，增强了铸球的耐磨性能，本发明的制备工艺还降低了制备成本，具有广泛应用前景。
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：
一种低铬合金铸球，具有以下化学成分：C：2.8％，Si：0.5％，Mn：0.7％，Cr：1.1％，Mo：0.13％，Al：0.06％，Ti：0.11％，Zr：0.18％，V：0.12％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述的低铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：取各原料投入中频感应电炉中，并升温直至原料全部熔融，各原料具体添加形式为废铁、碳化铁、硅铁、锰铁、钼铁、铬铁、钼铁、铝铁、钛铁、锆铁、钒铁、磷化铁、硫化铁、硼化铁和铜铁，熔融后保温25min，控制温度为1270℃，进行成分分析、调整；
2)孕育扒渣：调节原料熔液温度为1500-1520℃，加入硼砂，进行一次变质，保温0.7h，然后再喷洒除渣剂，进行扒渣；
3)浇注：调节原料熔液温度为1455℃，出炉，进行浇注，空冷至室温，得铸件；
4)热处理：将铸件回炉，升温至330℃下进行回火4h，回火结束后出炉，空冷至室温即可。
实施例2：
一种低铬合金铸球，具有以下化学成分：C：2.1％，Si：0.8％，Mn：0.8％，Cr：0.5％，Mo：0.08％，Al：0.08％，Ti：0.05％，Zr：0.24％，V：0.14％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述的低铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：取各原料投入中频感应电炉中，并升温直至原料全部熔融，各原料具体添加形式为废铁、碳化铁、硅铁、锰铁、钼铁、铬铁、钼铁、铝铁、钛铁、锆铁、钒铁、磷化铁、硫化铁、硼化铁和铜铁，熔融后保温20min，控制温度为1250℃，进行成分分析、调整；
2)孕育扒渣：调节原料熔液温度为1515℃，加入硼砂，进行一次变质，保温0.9h，然后再喷洒除渣剂，进行扒渣；
3)浇注：调节原料熔液温度为1460℃，出炉，进行浇注，空冷至室温，得铸件；
4)热处理：将铸件回炉，升温至340℃下进行回火3h，回火结束后出炉，空冷至室温即可。
实施例3：
一种低铬合金铸球，具有以下化学成分：C：2.5％，Si：0.3％，Mn：0.5％，Cr：1.6％，Mo：0.01％，Al：0.04％，Ti：0.2％，Zr：0.05％，V：0.11％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述的低铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：取各原料投入中频感应电炉中，并升温直至原料全部熔融，各原料具体添加形式为废铁、碳化铁、硅铁、锰铁、钼铁、铬铁、钼铁、铝铁、钛铁、锆铁、钒铁、磷化铁、硫化铁、硼化铁和铜铁，熔融后保温23min，控制温度为1260℃，进行成分分析、调整；
2)孕育扒渣：调节原料熔液温度为1520℃，加入硼砂，进行一次变质，保温0.5h，然后再喷洒除渣剂，进行扒渣；
3)浇注：调节原料熔液温度为1450℃，出炉，进行浇注，空冷至室温，得铸件；
4)热处理：将铸件回炉，升温至320℃下进行回火5h，回火结束后出炉，空冷至室温即可。
实施例4：
一种低铬合金铸球，具有以下化学成分：C：3.5％，Si：0.6％，Mn：0.6％，Cr：0.8％，Mo：0.25％，Al：0.02％，Ti：0.16％，Zr：0.3％，V：0.15％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述的低铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：取各原料投入中频感应电炉中，并升温直至原料全部熔融，各原料具体添加形式为废铁、碳化铁、硅铁、锰铁、钼铁、铬铁、钼铁、铝铁、钛铁、锆铁、钒铁、磷化铁、硫化铁、硼化铁和铜铁，熔融后保温27min，控制温度为1280℃，进行成分分析、调整；
2)孕育扒渣：调节原料熔液温度为1500℃，加入硼砂，进行一次变质，保温0.8h，然后再喷洒除渣剂，进行扒渣；
3)浇注：调节原料熔液温度为1460℃，出炉，进行浇注，空冷至室温，得铸件；
4)热处理：将铸件回炉，升温至335℃下进行回火3h，回火结束后出炉，空冷至室温即可。
实施例5：
一种低铬合金铸球，具有以下化学成分：C：3.1％，Si：0.4％，Mn：0.9％，Cr：1.4％，Mo：0.19％，Al：0.1％，Ti：0.08％，Zr：0.12％，V：0.09％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述的低铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：取各原料投入中频感应电炉中，并升温直至原料全部熔融，各原料具体添加形式为废铁、碳化铁、硅铁、锰铁、钼铁、铬铁、钼铁、铝铁、钛铁、锆铁、钒铁、磷化铁、硫化铁、硼化铁和铜铁，熔融后保温30min，控制温度为1290℃，进行成分分析、调整；
2)孕育扒渣：调节原料熔液温度为1505℃，加入硼砂，进行一次变质，保温1h，然后再喷洒除渣剂，进行扒渣；
3)浇注：调节原料熔液温度为1450℃，出炉，进行浇注，空冷至室温，得铸件；
4)热处理：将铸件回炉，升温至325℃下进行回火4h，回火结束后出炉，空冷至室温即可。
下表为本发明实施例1～5的制备方法制得的低铬合金铸球与普通市售的低铬合金铸球在性能上的数据对比，如表1所示。
表1数据统计
综合上述可得，本发明制备得到的低铬合金铸球硬度为均大于50，冲击值均大于2.0，落球冲击疲劳寿命大于8000次，有效提高了铸球的使用寿命长，增强了铸球的耐磨性能。
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 (6)

1.一种低铬合金铸球，其特征在于，具有以下化学成分：C：2.1～3.5％，Si：0.3～0.8％，Mn：0.5～0.9％，Cr：0.5～1.6％，Mo：0.01～0.25％，Al：0.02～0.1％，Ti：0.05～0.2％，Zr：0.05～0.3％，V：0.09～0.15％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低铬合金铸球，其特征在于，具有以下化学成分：C：2.5～3.1％，Si：0.4～0.6％，Mn：0.6～0.8％，Cr：0.8～1.4％，Mo：0.08～0.19％，Al：0.04～0.08％，Ti：0.08～0.16％，Zr：0.12～0.24％，V：0.11～0.14％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的低铬合金铸球，其特征在于，具有以下化学成分：C：2.8％，Si：0.5％，Mn：0.7％，Cr：1.1％，Mo：0.13％，Al：0.06％，Ti：0.11％，Zr：0.18％，V：0.12％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，B：≤0.01％，Cu：≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1-3任一所述的低铬合金铸球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)熔炼：取各原料投入中频感应电炉中，并升温直至原料全部熔融，各原料具体添加形式为废铁、碳化铁、硅铁、锰铁、钼铁、铬铁、钼铁、铝铁、钛铁、锆铁、钒铁、磷化铁、硫化铁、硼化铁和铜铁，熔融后保温20～30min，控制温度为1250～1290℃，进行成分分析、调整；
2)孕育扒渣：调节原料熔液温度为1500-1520℃，加入硼砂，进行一次变质，保温0.5～1h，然后再喷洒除渣剂，进行扒渣；
3)浇注：调节原料熔液温度为1450～1460℃，出炉，进行浇注，空冷至室温，得铸件；
4)热处理：将铸件回炉，升温至320～340℃下进行回火3～5h，回火结束后出炉，空冷至室温即可。
5.根据权利要求4所述的低铬合金铸球的制备方法，其特征在于，所述熔炼中温度控制为1270℃。
6.根据权利要求4所述的低铬合金铸球的制备方法，其特征在于，所述热处理中在330℃下回火4h。
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