CN110129679A - 一种高铬合金铸球及其制备方法 - Google Patents

一种高铬合金铸球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高铬合金铸球及其制备方法，涉及耐磨球技术领域，按重量百分比计其由以下组分组成：C 0.7‑1.5％、Si 0.2‑0.6％、Mn 0.3‑0.8％、Cr 12‑15％、Mo 0.1‑0.5％、Ni 0.3‑0.6％、Ti 0.02‑0.08％、Cu 0.1‑0.4％、B 0.02‑0.08％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。本发明通过合理配比合金中各元素的含量，提高了高铬合金铸球的整体机械性能，且制备工艺中淬火采用阶梯型升温，有效避免升温过快造成铸件开裂，制得的高铬合金铸球的硬度HRC≥62度，冲击值≥3.2J/cm2，落球冲击疲劳寿命≥17000次，芯部硬度与表面硬度基本一致，硬度差＜1个单位，破碎率低于8％。

Description

一种高铬合金铸球及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨球技术领域，尤其涉及一种高铬合金铸球及其制备方法。
背景技术
铬系合金铸球是广泛应用于冶金选矿、水泥、火力发电等行业的主要磨耗材料，每年消耗量巨大。目前行业内主要采用高铬铸铁制备磨球，该铸铁组织中高含量的脆硬碳化物使其具备极高的硬度(>60HRC)，这使得高铬铸铁磨球在低冲击条件下显示出很好的耐磨性能，但大直径球磨机中的强烈冲击作用使得高铬铸铁磨球冲击韧度不足的劣势显现出来，铸球在使用的过程中出现早期表面剥落或者碎球的现象，大大增加了球耗，增加生产成本，造成资源的浪费，降低生产效率。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高铬合金铸球及其制备方法，在高Cr含量的基础上，加入Mo、Ni、Ti、B等合金元素，配合较低C含量，使制得的磨球在具有良好硬度和耐磨性的基础上，还具有良好的韧性，制得的高铬合金铸球的整体机械性能好。
本发明提出的一种高铬合金铸球，按重量百分比计其由以下组分组成：C 0.7-1.5％、Si 0.2-0.6％、Mn 0.3-0.8％、Cr 12-15％、Mo 0.1-0.5％、Ni 0.3-0.6％、Ti 0.02-0.08％、Cu 0.1-0.4％、B 0.02-0.08％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。
优选地，按重量百分比计其由以下组分组成：C 0.9-1.2％、Si 0.3-0.5％、Mn0.5-0.7％、Cr 13-14％、Mo 0.2-0.4％、Ni 0.4-0.5％、Ti 0.03-0.05％、Cu 0.2-0.3％、B0.03-0.06％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。
优选地，所述0.6≤Mo+Cu≤0.8％。
本发明还提出了上述高铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：在中频感应炉中按照高铬合金铸球的元素重量百分含量加入生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、镍块、铜块、硼铁，熔炼，精炼调质，得合金液；
S2、浇注：将合金液浇注到砂型中，冷却得毛胚球。
S3、淬火：将毛胚球加热至360-380℃，保温0.5-1h，继续加热至710-730℃，保温1-1.5h，再加热至930-950℃，保温2-3h，然后冷却至室温；
S4、回火：将淬火后的毛胚球进行回火处理，回火温度为300-320℃，保温1.5-2.5h，空冷至室温，即得。
优选地，S1中，熔炼温度为1520-1550℃。
优选地，S2中，浇注温度为1460-1480℃。
优选地，S3中，将毛胚球以60-70℃/h的速率加热至360-380℃，保温0.5-1h，继续以70-80℃/h的速率加热至710-730℃，保温1-1.5h，再以70-80℃/h的速率加热至930-950℃，保温2-3h，然后以80-100℃/h的速率冷却至室温。
有益效果：本发明提出了一种高铬合金铸球，在高Cr含量的基础上，加入Mo、Ni、Ti、B等合金元素，配合较低C含量，使制得的磨球在具有良好硬度和耐磨性的基础上，还具有良好的韧性，并添加Mo、Cu两种元素，并进一步控制Mo、Cu两种元素在合金中的含量，提高磨球的冲击韧度，通过合理配比合金中各元素的含量，提高了高铬合金铸球的整体机械性能，且制备工艺中淬火采用阶梯型升温，有效避免升温过快造成铸件开裂，制得的高铬合金铸球的硬度HRC≥62度，冲击值≥3.2J/cm2，落球冲击疲劳寿命≥17000次，芯部硬度与表面硬度基本一致，硬度差＜1个单位，破碎率低于8％。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高铬合金铸球，按重量百分比计其由以下组分组成：C 0.7％、Si 0.2％、Mn 0.3％、Cr 15％、Mo 0.1％、Ni 0.3％、Ti 0.08％、Cu 0.4％、B 0.08％、S0.05％、P 0.05％，余量为Fe。
本发明还提出了上述高铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：在中频感应炉中按照高铬合金铸球的元素重量百分含量加入生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、镍块、铜块、硼铁，熔炼，熔炼温度为1520℃，精炼调质，得合金液；
S2、浇注：将合金液浇注到砂型中，浇注温度为1460℃，冷却得毛胚球；
S3、淬火：将毛胚球以60℃/h的速率加热至360℃，保温0.5h，继续以70℃/h的速率加热至710℃，保温1h，再以70℃/h的速率加热至930℃，保温2h，然后以80℃/h的速率冷却至室温；
S4、回火：将淬火后的毛胚球进行回火处理，回火温度为300℃，保温1.5h，空冷至室温，即得。
实施例2
本发明提出的一种高铬合金铸球，按重量百分比计其由以下组分组成：C 1.5％、Si 0.6％、Mn 0.8％、Cr 12％、Mo 0.5％、Ni 0.6％、Ti 0.02％、Cu 0.1％、B 0.02％、S0.05％、P 0.05％，余量为Fe。
本发明还提出了上述高铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：在中频感应炉中按照高铬合金铸球的元素重量百分含量加入生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、镍块、铜块、硼铁，熔炼，熔炼温度为1550℃，精炼调质，得合金液；
S2、浇注：将合金液浇注到砂型中，浇注温度为1480℃，冷却得毛胚球；
S3、淬火：将毛胚球以70℃/h的速率加热至380℃，保温1h，继续以80℃/h的速率加热至730℃，保温1.5h，再以80℃/h的速率加热至950℃，保温3h，然后以100℃/h的速率冷却至室温；
S4、回火：将淬火后的毛胚球进行回火处理，回火温度为320℃，保温2.5h，空冷至室温，即得。
实施例3
本发明提出的一种高铬合金铸球，按重量百分比计其由以下组分组成：C 0.9％、Si 0.3％、Mn 0.7％、Cr 14％、Mo 0.2％、Ni 0.4％、Ti 0.03％、Cu 0.2％、B 0.06％、S0.03％、P 0.03％，余量为Fe。
本发明还提出了上述高铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：在中频感应炉中按照高铬合金铸球的元素重量百分含量加入生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、镍块、铜块、硼铁，熔炼，熔炼温度为1530℃，精炼调质，得合金液；
S2、浇注：将合金液浇注到砂型中，浇注温度为1465℃，冷却得毛胚球；
S3、淬火：将毛胚球以63℃/h的速率加热至365℃，保温0.5h，继续以72℃/h的速率加热至715℃，保温70min，再以75℃/h的速率加热至935℃，保温2h，然后以85℃/h的速率冷却至室温；
S4、回火：将淬火后的毛胚球进行回火处理，回火温度为305℃，保温1.5h，空冷至室温，即得。
实施例4
本发明提出的一种高铬合金铸球，按重量百分比计其由以下组分组成：C 1.2％、Si 0.5％、Mn 0.5％、Cr 13％、Mo 0.4％、Ni 0.5％、Ti 0.05％、Cu 0.3％、B 0.03％、S0.03％、P 0.02％，余量为Fe。
本发明还提出了上述高铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：在中频感应炉中按照高铬合金铸球的元素重量百分含量加入生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、镍块、铜块、硼铁，熔炼，熔炼温度为1540℃，精炼调质，得合金液；
S2、浇注：将合金液浇注到砂型中，浇注温度为1470℃，冷却得毛胚球。
S3、淬火：将毛胚球以65℃/h的速率加热至370℃，保温40min，继续以75℃/h的速率加热至720℃，保温80min，再以75℃/h的速率加热至940℃，保温2.5h，然后以90℃/h的速率冷却至室温；
S4、回火：将淬火后的毛胚球进行回火处理，回火温度为310℃，保温2h，空冷至室温，即得。
实施例5
本发明提出的一种高铬合金铸球，按重量百分比计其由以下组分组成：C 1.1％、Si 0.4％、Mn 0.6％、Cr 13.5％、Mo 0.35％、Ni 0.45％、Ti 0.04％、Cu 0.25％、B 0.05％、S 0.02％、P 0.02％，余量为Fe。
本发明还提出了上述高铬合金铸球的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：在中频感应炉中按照高铬合金铸球的元素重量百分含量加入生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、镍块、铜块、硼铁，熔炼，熔炼温度为1540℃，精炼调质，得合金液；
S2、浇注：将合金液浇注到砂型中，浇注温度为1475℃，冷却得毛胚球；
S3、淬火：将毛胚球以67℃/h的速率加热至375℃，保温50h，继续以78℃/h的速率加热至725℃，保温1.5h，再以80℃/h的速率加热至945℃，保温3h，然后以95℃/h的速率冷却至室温；
S4、回火：将淬火后的毛胚球进行回火处理，回火温度为315℃，保温1.5-2.5h，空冷至室温，即得。
对本发明实施例1-5制备的耐磨球(Ф80mm)进行性能从测试，测试结果见表1。
表1耐磨球性能数据
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高铬合金铸球，其特征在于，按重量百分比计其由以下组分组成：C 0.7-1.5％、Si 0.2-0.6％、Mn 0.3-0.8％、Cr 12-15％、Mo 0.1-0.5％、Ni 0.3-0.6％、Ti 0.02-0.08％、Cu 0.1-0.4％、B 0.02-0.08％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的高铬合金铸球，其特征在于，按重量百分比计其由以下组分组成：C 0.9-1.2％、Si 0.3-0.5％、Mn 0.5-0.7％、Cr 13-14％、Mo 0.2-0.4％、Ni 0.4-0.5％、Ti 0.03-0.05％、Cu 0.2-0.3％、B 0.03-0.06％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的高铬合金铸球，其特征在于，所述0.6≤Mo+Cu≤0.8％。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的高铬合金铸球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、熔炼：在中频感应炉中按照高铬合金铸球的元素重量百分含量加入生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、镍块、铜块、硼铁，熔炼，精炼调质，得合金液；
S2、浇注：将合金液浇注到砂型中，冷却得毛胚球。
S3、淬火：将毛胚球加热至360-380℃，保温0.5-1h，继续加热至710-730℃，保温1-1.5h，再加热至930-950℃，保温2-3h，然后冷却至室温；
S4、回火：将淬火后的毛胚球进行回火处理，回火温度为300-320℃，保温1.5-2.5h，空冷至室温，即得。
5.根据权利要求4所述的高铬合金铸球的制备方法，其特征在于，S1中，熔炼温度为1520-1550℃。
6.根据权利要求4或5所述的高铬合金铸球的制备方法，其特征在于，S2中，浇注温度为1460-1480℃。
7.根据权利要求4-6任一项所述的高铬合金铸球的制备方法，其特征在于，S3中，将毛胚球以60-70℃/h的速率加热至360-380℃，保温0.5-1h，继续以70-80℃/h的速率加热至710-730℃，保温1-1.5h，再以70-80℃/h的速率加热至930-950℃，保温2-3h，然后以80-100℃/h的速率冷却至室温。
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