CN112011723A - 一种马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种马‑贝‑奥复相高铬多元合金铸铁磨球，涉及铸铁磨球技术领域，所述高铬多元合金铸铁磨球是经油淬带温等温回火热处理工艺制得，且磨球中Si的重量百分含量为1.5‑2.5％。本发明选择高硅进行铬白口铸铁合金化。通过添加高含量的硅元素，细化高铬磨球中碳化物晶粒，同时改善碳化物分布，使其细小、弥散分布在基体中，减小碳化物对基体的割裂倾向，再配合油淬带温等温回火热处理工艺，使磨球得到马‑贝‑奥复相组织，提高基体韧性及延展性，降低磨球失圆率及破碎率，提高磨球耐磨性。

Description

一种马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球
技术领域
本发明涉及铸铁磨球技术领域，尤其涉及一种马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球。
背景技术
高铬铸铁磨球是一种性价比较高的耐磨材料，被广泛用于矿山、建材、水泥等行业。传统的高铬白口铸铁磨球硬度较高，金相组织以马氏体和碳化物为主。遇到较大冲击就会出现剥落、失圆的情况，从而影响磨球的使用寿命。究其原因，是因为马氏体硬度有余而韧性不足，在较大冲击力的条件下，马氏体与碳化物交叉缠结的位置应力较大，出现微裂纹源。伴随着冲击的连续进行，裂纹越来越大，随后的磨损中马氏体基体不断剥落，致使碳化物孤立悬起，失去有效支撑，直至断裂剥落。
国内外对此进行过大量的研究，目的是降低高铬磨球的剥落倾向。目前常用的办法之一是改善热处理工艺，提高回火硬度，随着回火温度的升高，剥落倾向有所改善。另外的办法是加入一些改变碳化物形核条件或晶体生长机制的元素(变质剂)。这方面的研究取得了一定成效，但未取得实质性进展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，选择高硅进行铬白口铸铁合金化，并配合油淬带温等温回火热处理工艺，使磨球得到马-贝-奥复相组织，提高基体韧性及延展性，提高磨球耐磨性。
本发明提出的一种马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，所述高铬多元合金铸铁磨球是经油淬带温等温回火热处理工艺制得，且磨球中Si的重量百分含量为1.5-2.5％。
优选地，所述磨球中各组成元素按重量百分比包括：C 2.0-3.3％、Si 1.5-2.5％、Mn 0.3-1.5％、Cr＞10.0-14.0％、Cu 0-1.2％、Mo 0-4％、P<0.1％、S<0.06％，余量为Fe。
优选地，所述油淬带温等温回火热处理前将磨球加热至奥氏体化温度，奥氏体化温度为950-1100℃，奥氏体化时间为2-4h。
优选地，所述油淬带温等温回火热处理的等温温度为200-300℃。
优选地，所述油淬带温等温回火热处理的等温处理时间为4-8h。
优选地，所述磨球的球径≤Ф100mm。
本发明中，硅元素是非碳化物形成元素，它主要将存在于基体。液态结晶时，由于硅溶入奥氏体，一方面将排挤出更多的铬到溶液中，增加了剩余液相中的铬碳比，这样结晶后碳化物硬度会更高。随着铬碳比的提高，碳化物的分布将会更均匀、更弥散。另一方面，硅还将排挤出较多的碳溶入剩余液相，使靠近先共晶奥氏体的液体形成许多“富碳区”，硅含量越高，这种富碳区将越多，从而造成碳化物形核率增大，达到细化碳化物晶粒的目的。上述原因造成了随硅含量增加，碳化物晶粒会细化，同时形貌会变得更为均匀、孤立、弥散，对基体的割裂作用也会随之降低。
马贝奥复相基体组织中，碳化物附近为贝氏体，贝氏体周围是奥氏体，而细小马氏体夹于贝氏体及奥氏体之间。在冲击磨损中，即使碳化物相萌生裂纹源，但碳化物周围基体是贝氏体和奥氏体，两者使显微裂纹难以扩展，不会像马氏体基体那样裂纹源迅速扩展，连成网状而使基体疲劳剥落。由于奥氏体的存在，磨球在冲击过程中出现加工硬化，提高了磨损层硬度，从而提高了材料的抗磨性。
有益效果：本发明提出了一种马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，突破传统白口铸铁合金设计思想，选择高硅进行铬白口铸铁合金化。通过添加高含量的硅元素，细化高铬磨球中碳化物晶粒，同时改善碳化物分布，使其细小、弥散分布在基体中，减小碳化物对基体的割裂倾向，再配合油淬带温等温回火热处理工艺，使磨球得到马-贝-奥复相组织，提高基体韧性及延展性，降低磨球失圆率及破碎率，提高磨球耐磨性。
附图说明
图1为本发明实施例1中的高铬多元合金铸铁磨球心部×400倍的金相组织图；
图2为本发明对比例中的高铬多元合金铸铁磨球心部×400倍的金相组织图。
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1-4和对比例
一种高铬多元合金铸铁磨球，具体成分见表1(各元素成分按重量百分比计、％)。
表1实施例1-4和对比例中的高铬多元合金铸铁磨球的元素成分
Figure BDA0002662815200000031
Figure BDA0002662815200000041
热处理工艺：实施例1-4中采用油淬带温等温回火热处理工艺，在950-1100℃下保温2-4h，油淬后出油，于等温炉内200-300℃等温处理4-8h后冷却至室温，具体工艺条件见表2。
对比例的热处理工艺同实施例1。
表2实施例1-4和对比例中的高铬多元合金铸铁磨球的热处理工艺条件参数
Figure BDA0002662815200000042
制备的高铬多元合金铸铁磨球的尺寸见表3。
表3实施例1-4和对比例中的高铬多元合金铸铁磨球的尺寸
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
Ф(mm) 60 60 60 60 60
对本发明实施例1-4和对比例中的高铬多元合金铸铁磨球的金相组织进行表征。其中，图1和图2分别为实施例1和对比例中高铬多元合金铸铁磨球的金相组织图，从图中可以看出，实施例1的共晶碳化物组织更细化、更弥散、更均匀，奥氏体晶粒度更细小。
按GB/T17449标准对本发明实施例1-4和对比例中的高铬多元合金铸铁磨球的力学性能进行检测，试验结果见表4。
表4实施例1-4和对比例中的高铬多元合金铸铁磨球的力学性能数据
表面硬度/HRC 心部硬度/HRC 冲击韧性KN<sub>2</sub>/J
实施例1 61.2 60.8 4.8
实施例2 60.7 60.5 4.9
实施例3 60.7 60 5.0
实施例4 59.8 59.5 4.7
对比例 60.8 59.6 3.4
对本发明实施例1-4制得的铸铁磨球的磨损性能进行检测，采用MLD-10进行磨损对比分析，试验结果见表5。
表5实施例1-7和对比例中的白口铸铁磨球的磨损性能数据
第一个30min 第二个30min 第三个30min 90min总磨损量
实施例1 32mg 31mg 35mg 98mg
实施例2 34mg 36mg 42mg 112mg
实施例3 35mg 37mg 40mg 112mg
实施例4 40mg 41mg 46mg 127mg
对比例 46mg 49mg 48mg 143mg
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 (6)

1.一种马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，其特征在于，所述高铬多元合金铸铁磨球是经油淬带温等温回火热处理工艺制得，且磨球中Si的重量百分含量为1.5-2.5％。
2.根据权利要求1所述的马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，其特征在于，所述磨球中各组成元素按重量百分比包括：C 2.0-3.3％、Si 1.5-2.5％、Mn 0.3-1.5％、Cr＞10.0-14.0％、Cu 0-1.2％、Mo 0-4％、P<0.1％、S<0.06％，余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，其特征在于，所述油淬带温等温回火热处理前将磨球加热至奥氏体化温度，奥氏体化温度为950-1100℃，奥氏体化时间为2-4h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，其特征在于，所述油淬带温等温回火热处理的等温温度为200-300℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，其特征在于，所述油淬带温等温回火热处理的等温处理时间为4-8h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的马-贝-奥复相高铬多元合金铸铁磨球，其特征在于，所述磨球的球径≤Ф100mm。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114427061A (zh) * 2021-12-24 2022-05-03 宁国市华丰耐磨材料有限公司 一种强韧高铬铸段及其制备方法
CN114480947A (zh) * 2022-01-17 2022-05-13 宁国市华丰耐磨材料有限公司 一种耐磨高铬铸段及其制备方法
RU2785665C1 (ru) * 2022-02-09 2022-12-12 Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") Способ производства мелющих шаров из стали

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056901A (zh) * 1990-05-30 1991-12-11 机械电子工业部沈阳铸造研究所 高硅碳比中铬白口铸铁及制造方法
CN104087815A (zh) * 2014-06-24 2014-10-08 宁国市正兴耐磨材料有限公司 一种球磨机用耐磨球及其制作方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1056901A (zh) * 1990-05-30 1991-12-11 机械电子工业部沈阳铸造研究所 高硅碳比中铬白口铸铁及制造方法
CN104087815A (zh) * 2014-06-24 2014-10-08 宁国市正兴耐磨材料有限公司 一种球磨机用耐磨球及其制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王振廷等: "《摩擦磨损与耐磨材料》", 31 March 2013, 哈尔滨工业大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114427061A (zh) * 2021-12-24 2022-05-03 宁国市华丰耐磨材料有限公司 一种强韧高铬铸段及其制备方法
CN114480947A (zh) * 2022-01-17 2022-05-13 宁国市华丰耐磨材料有限公司 一种耐磨高铬铸段及其制备方法
RU2785665C1 (ru) * 2022-02-09 2022-12-12 Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") Способ производства мелющих шаров из стали
RU2801912C1 (ru) * 2022-11-09 2023-08-18 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ производства мелющих шаров

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