CN108929980A - 一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球及其制备方法 - Google Patents

一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及耐磨合金技术领域，具体涉及一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球及其制备方法，各成分及重量百分比为：C：2.0～3.2％，Cr：2.0～7.0％，Mn：0.5～1.5％，Si：0.5～1.2％，Mo：0.05～0.08％，Al：0.05～0.1％，B：0.03～0.05％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.03％，Ni：0.02～0.05％，Ga：0.008～0.012％，S：0.01～0.15％，P：0.01～0.15％，余量为Fe；本发明成分中通过添加B、Ga和Ti等元素，增加了中铬合金铸球的耐磨性能，通过添加Sn、Ni、Mn、Cr、V等元素，增强了中铬合金铸球的耐腐蚀性能和耐高温性能；另外，本发明原料来源广泛，且可以循环利用，有效节约了能源。

Description

一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨合金技术领域，具体涉及一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球及其制备方法。
背景技术
耐磨铸球是指用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料。目前有两种形式：一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；二是以球墨铸铁为材料的铸造磨球称为球墨铸铁磨球。铬合金铸铁磨球根据铬的含量又分为低铬合金铸球、中铬合金铸球以及高铬合金铸球。其中中铬合金铸球、铸段成本适中，但目前国内外均只是对产品进行一次低温回火处理，铸态组织得不到改变，其硬度、韧性、抗磨损等综合机械性能均不够理想，且生产过程中容易出现缺损现象。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明研究出一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球及其制备方法。
(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：
一种耐磨耐热合金中铬合金铸球，各成分及重量百分比为：C：2.0～3.2％，Cr：2.0～7.0％，Mn：0.5～1.5％，Si：0.5～1.2％，Mo：0.05～0.08％，Al：0.05～0.1％，B：0.03～0.05％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.03％，Ni：0.02～0.05％，Ga：0.008～0.012％，S：0.01～0.15％，P：0.01～0.15％，余量为Fe。
优选的，其制备方法包括以下步骤：
a、采用清洁干燥的废钢、生铁、铬铁、锰铁、钼铁、硼铁、钒铁、铝锭、铜锭、锡锭、镍铁和镓锭加入炼炉里进行配料；
b、将配好的原料置入低频感应炉中，并升温至1480～1520℃，保温至熔化完全后加入熔炼添加剂，同时向低频感应炉内通入惰性气体，通气30～40min后静置，扒渣，得到合金液；
c、进行成分分析、调整后，将合金液浇入钢锭模内，冷却2～3h后开模，对冷却后的毛坯铸球进行分离、精磨；
d、将精磨后的毛坯铸球在淬火炉内加热到780～950℃，保温2～4h，然后进行油淬处理；
e、将油淬后的毛坯铸球再次回火，出炉后缓冷至200℃出炉，再取出自然冷却至室温，即可得到所述耐酸碱腐蚀中铬合金铸球。
优选的，所述步骤b中熔炼添加剂按重量份包括：无水硼砂20份、氟硅酸钠10份、碳酸钠3份、氧化钾2份、氯化钠4份、莹石1.2份、玉石粉1.5份、蒙脱石1.6份和钛白粉0.9份，所述熔炼添加剂的用量为熔炼原料总量的0.6～0.9％。
优选的，所述步骤b中惰性气体为氩气、氦气中的一种或者两者混合物。
优选的，所述步骤d中油淬处理的温度为200～300℃。
优选的，所述步骤e中回火温度控制在400～420℃之间，保温5～6h。
(三)有益效果
1、本发明采用废钢、生铁、铬铁、锰铁、钼铁、硼铁、钒铁、铝锭、铜锭、锡锭、镍铁和镓锭配合作为中铬合金铸球的主料，能满足合金铸耐磨和耐酸碱腐蚀性的要求；加入的钒铁、铝锭、铜锭、镍铁和镓锭相互配合，除了对中铬合金铸球的性能改善以外，还可以对合金液进行一定程度上的脱氧脱氮，减少基质合金液中氧化物氮化物含量；为了进一步除去合金液中的氧氮含量以及其他杂质含量，通过选用无水硼砂、氟硅酸钠、碳酸钠、氧化钾、氯化钠、莹石、玉石粉份、蒙脱石和钛白粉作为熔炼添加剂，其在熔融条件下形成具有多孔表面层熔剂相，当铺展在基质合金液表面时，这种多孔层表面积更大，吸附能力更强，使合金液与杂质分离的同时，还可以与合金液中的氧氮化合物反应，实现对合金液的进一步净化，同时通过通入惰性气体，有助于扩大熔炼添加剂与基质合金液的接触面积，使熔炼添加剂在基质合金液中扩散速度加快，促进了脱氧脱氮的效果，最终提高中铬合金铸球的使用寿命；此外该熔融添加剂可以提高合金液的流动性，减少了成品中铬合金铸球的气孔和渣孔。
2、本发明成分中通过添加B、Ga和Ti等元素，增加了中铬合金铸球的耐磨性能，通过添加Sn、Ni、Mn、Cr、V等元素，增强了中铬合金铸球的耐腐蚀性能和耐高温性能；另外，本发明原料来源广泛，且可以循环利用，有效节约了能源。
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：
一种耐磨耐热合金中铬合金铸球，各成分及重量百分比为：C：2.0％，Cr：2.0％，Mn：0.5％，Si：0.5％，Mo：0.07％，Al：0.06％，B：0.03％，V：0.02％，Sn：0.01％，Ni：0.02％，Ga：0.008％，S：0.01％，P：0.01％，余量为Fe。
其制备方法包括以下步骤：
a、采用清洁干燥的废钢、生铁、铬铁、锰铁、钼铁、硼铁、钒铁、铝锭、铜锭、锡锭、镍铁和镓锭加入炼炉里进行配料；
b、将配好的原料置入低频感应炉中，并升温至1480℃，保温至熔化完全后加入熔炼添加剂，同时向低频感应炉内通入惰性气体，通气30min后静置，扒渣，得到合金液；
c、进行成分分析、调整后，将合金液浇入钢锭模内，冷却2h后开模，对冷却后的毛坯铸球进行分离、精磨；
d、将精磨后的毛坯铸球在淬火炉内加热到780℃，保温2h，然后进行油淬处理；
e、将油淬后的毛坯铸球再次回火，出炉后缓冷至200℃出炉，再取出自然冷却至室温，即可得到实施例1述耐酸碱腐蚀中铬合金铸球。
实施例2：
一种耐磨耐热合金中铬合金铸球，各成分及重量百分比为：C：2.2％，Cr：2.5％，Mn：0.8％，Si：0.7％，Mo：0.06％，Al：0.05％，B：0.03％，V：0.03％，Sn：0.02％，Ni：0.02％，Ga：0.008％，S：0.01％，P：0.01％，余量为Fe。
其制备方法包括以下步骤：
a、采用清洁干燥的废钢、生铁、铬铁、锰铁、钼铁、硼铁、钒铁、铝锭、铜锭、锡锭、镍铁和镓锭加入炼炉里进行配料；
b、将配好的原料置入低频感应炉中，并升温至1500℃，保温至熔化完全后加入熔炼添加剂，同时向低频感应炉内通入惰性气体，通气40min后静置，扒渣，得到合金液；
c、进行成分分析、调整后，将合金液浇入钢锭模内，冷却～3h后开模，对冷却后的毛坯铸球进行分离、精磨；
d、将精磨后的毛坯铸球在淬火炉内加热到780℃，保温3h，然后进行油淬处理；
e、将油淬后的毛坯铸球再次回火，出炉后缓冷至200℃出炉，再取出自然冷却至室温，即可得到实施例2耐酸碱腐蚀中铬合金铸球。
实施例3：
一种耐磨耐热合金中铬合金铸球，各成分及重量百分比为：C：2.6％，Cr：3.5％，Mn：0.9％，Si：0.8％，Mo：0.07％，Al：0.07％，B：0.034％，V：0.03％，Sn：0.02％，Ni：0.04％，Ga：0.011％，S：0.15％，P：0.15％，余量为Fe。
其制备方法包括以下步骤：
a、采用清洁干燥的废钢、生铁、铬铁、锰铁、钼铁、硼铁、钒铁、铝锭、铜锭、锡锭、镍铁和镓锭加入炼炉里进行配料；
b、将配好的原料置入低频感应炉中，并升温至1490℃，保温至熔化完全后加入熔炼添加剂，同时向低频感应炉内通入惰性气体，通气35min后静置，扒渣，得到合金液；
c、进行成分分析、调整后，将合金液浇入钢锭模内，冷却2.5h后开模，对冷却后的毛坯铸球进行分离、精磨；
d、将精磨后的毛坯铸球在淬火炉内加热到800℃，保温3h，然后进行油淬处理；
e、将油淬后的毛坯铸球再次回火，出炉后缓冷至200℃出炉，再取出自然冷却至室温，即可得到实施例3耐酸碱腐蚀中铬合金铸球。
实施例4：
一种耐磨耐热合金中铬合金铸球，各成分及重量百分比为：C：2.8％，Cr：4.3％，Mn：1.2％，Si：1.2％，Mo：0.07％，Al：0.09％，B：0.05％，V：0.04％，Sn：0.02％，Ni：0.04％，Ga：0.009％，S：0.0112％，P：0.15％，余量为Fe。
其制备方法包括以下步骤：
a、采用清洁干燥的废钢、生铁、铬铁、锰铁、钼铁、硼铁、钒铁、铝锭、铜锭、锡锭、镍铁和镓锭加入炼炉里进行配料；
b、将配好的原料置入低频感应炉中，并升温至1520℃，保温至熔化完全后加入熔炼添加剂，同时向低频感应炉内通入惰性气体，通气30min后静置，扒渣，得到合金液；
c、进行成分分析、调整后，将合金液浇入钢锭模内，冷却2h后开模，对冷却后的毛坯铸球进行分离、精磨；
d、将精磨后的毛坯铸球在淬火炉内加热到850℃，保温3h，然后进行油淬处理；
e、将油淬后的毛坯铸球再次回火，出炉后缓冷至200℃出炉，再取出自然冷却至室温，即可得到实施例4耐酸碱腐蚀中铬合金铸球。
实施例5：
一种耐磨耐热合金中铬合金铸球，各成分及重量百分比为：C：3.2％，Cr：7.0％，Mn：1.5％，Si：0.9％，Mo：0.08％，Al：0.1％，B：0.05％，V：0.03％，Sn：0.03％，Ni：0.05％，Ga：00.012％，S：0.15％，P：0.15％，余量为Fe。
其制备方法包括以下步骤：
a、采用清洁干燥的废钢、生铁、铬铁、锰铁、钼铁、硼铁、钒铁、铝锭、铜锭、锡锭、镍铁和镓锭加入炼炉里进行配料；
b、将配好的原料置入低频感应炉中，并升温至1520℃，保温至熔化完全后加入熔炼添加剂，同时向低频感应炉内通入惰性气体，通气40min后静置，扒渣，得到合金液；
c、进行成分分析、调整后，将合金液浇入钢锭模内，冷却3h后开模，对冷却后的毛坯铸球进行分离、精磨；
d、将精磨后的毛坯铸球在淬火炉内加热到950℃，保温4h，然后进行油淬处理；
e、将油淬后的毛坯铸球再次回火，出炉后缓冷至200℃出炉，再取出自然冷却至室温，即可得到实施例5耐酸碱腐蚀中铬合金铸球。
综上，将传统的中铬合金铸球及其制备方法为对照组，采用本发明的一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球及其制备方法作为实验组，将对照组与本发明实施例1-5的中铬合金铸球做对比。在相同的条件下，得到各项的指标数据如下表：
硬度(HRC) 冲击值AK(J/cm2)
对照组 40 2.1
实施例1 48 2.9
实施例2 53 3.1
实施例3 51 2.7
实施例4 49 2.5
实施例5 50 2.7
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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)

1.一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球，其特征在于，各成分及重量百分比为：C：2.0～3.2％，Cr：2.0～7.0％，Mn：0.5～1.5％，Si：0.5～1.2％，Mo：0.05～0.08％，Al：0.05～0.1％，B：0.03～0.05％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.03％，Ni：0.02～0.05％，Ga：0.008～0.012％，S：0.01～0.15％，P：0.01～0.15％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
a、采用清洁干燥的废钢、生铁、铬铁、锰铁、钼铁、硼铁、钒铁、铝锭、铜锭、锡锭、镍铁和镓锭加入炼炉里进行配料；
b、将配好的原料置入低频感应炉中，并升温至1480～1520℃，保温至熔化完全后加入熔炼添加剂，同时向低频感应炉内通入惰性气体，通气30～40min后静置，扒渣，得到合金液；
c、进行成分分析、调整后，将合金液浇入钢锭模内，冷却2～3h后开模，对冷却后的毛坯铸球进行分离、精磨；
d、将精磨后的毛坯铸球在淬火炉内加热到780～950℃，保温2～4h，然后进行油淬处理；
e、将油淬后的毛坯铸球再次回火，出炉后缓冷至200℃出炉，再取出自然冷却至室温，即可得到所述耐酸碱腐蚀中铬合金铸球。
3.如权利要求2所述的一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球的制备方法，其特征在于：所述步骤b中熔炼添加剂按重量份包括：无水硼砂20份、氟硅酸钠10份、碳酸钠3份、氧化钾2份、氯化钠4份、莹石1.2份、玉石粉1.5份、蒙脱石1.6份和钛白粉0.9份，所述熔炼添加剂的用量为熔炼原料总量的0.6～0.9％。
4.如权利要求2所述的一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球的制备方法，其特征在于：所述步骤b中惰性气体为氩气、氦气中的一种或者两者混合物。
5.如权利要求2所述的一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球的制备方法，其特征在于：所述步骤d中油淬处理的温度为200～300℃。
6.如权利要求2所述的一种耐酸碱腐蚀中铬合金铸球的制备方法，其特征在于：所述步骤e中回火温度控制在400～420℃之间，保温5～6h。
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