一種高韌性耐磨球及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高韌性耐磨球，其化學成分按重量百分比包括：C：0.65?0.7％、Si：0.25?0.35％、Mn：2?2.5％、Al：0.03?0.04％、Cr：0.98?1.1％、B：0.003?0.005％、Mg：0.03?0.06％、V：0.02?0.04％、Ti：0.01?0.03％、Zr：0.02?0.04％、Nb：0.01?0.03％、Mo：0.1?0.35％、S：0.01?0.02％、P：0.01?0.02％、其余為Fe和不可避免的雜質。本發明專利技術還提出了一種所述高韌性耐磨球的制備方法，其過程簡單，條件溫和，得到的耐磨球韌性高、耐磨性能好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及耐磨材料
，尤其涉及一種高韌性耐磨球及其制備方法。
技術介紹
球磨機作為礦山、水泥工業中物料粉磨的主要設備，得到廣泛的普及應用，其中的球磨機鋼球是球磨機運行工作的重要消耗性材料，其原理是利用耐磨球與物料的沖擊和研磨作用使物料粉碎，耐磨球的質量直接影響待粉碎物料的粉碎質量，耐磨球的使用壽命直接影響勞動生產率，所以對耐磨球的要求是既要具有足夠的強度和硬度，又要有較好的抗沖擊韌性。現有技術中，球磨機的磨介鋼球主要是鉻系合金、錳系合金等球磨鑄鋼件或球磨鑄鐵件，如高鉻鋼球、低鉻鋼球、多元合金鋼球和釩鈦鉻合金鋼球等，在使用的過程中，存在沖擊韌性不是很好、耐磨性能欠佳的缺陷。
技術實現思路
基于
技術介紹
存在的技術問題，本專利技術提出了一種高韌性耐磨球及其制備方法，所述高韌性耐磨球的制備方法，其過程簡單，條件溫和，得到的耐磨球韌性高、耐磨性能好。本專利技術提出的一種高韌性耐磨球，其化學成分按重量百分比包括：C：0.65-0.7％、Si：0.25-0.35％、Mn：2-2.5％、Al：0.03-0.04％、Cr：0.98-1.1％、B：0.003-0.005％、Mg：0.03-0.06％、V：0.02-0.04％、Ti：0.01-0.03％、Zr：0.02-0.04％、Nb：0.01-0.03％、Mo：0.1-0.35％、S：0.01-0.02％、P：0.01-0.02％、其余為Fe和不可避免的雜質。優選地，其化學成分中，Cr、Mn、Mo的重量百分比滿足以下關系式：Mn≥10×Mo，且Cr+Mn≥3.2％。優選地，其化學成分中，Nb、B、Ti的重量百分比滿足以下關系式：Ti＝kB+Nb，且k取3-5。優選地，其化學成分按重量百分比包括：C：0.68％、Si：0.31％、Mn：2.3％、Al：0.034％、Cr：1％、B：0.004％、Mg：0.045％、V：0.03％、Ti：0.027％、Zr：0.028％、Nb：0.011％、Mo：0.13％、S：0.014％、P：0.01％、其余為Fe和不可避免的雜質。本專利技術還提出的一種所述高韌性耐磨球的制備方法，包括以下步驟：S1、將鉻鋼、鉬鐵、生鐵、廢鋼置于真空感應爐中，升溫至1400-1450℃，保溫8-13min，然后加入硅鐵、錳鐵、鋁錠、鎂、釩鐵、鈦鐵、鋯鐵，待原料熔化后加入硼鐵和鈮鐵，升溫至1550-1570℃，保溫10-30min，將爐渣撈出后得到合金液；S2、待合金液冷卻至1430-1450℃后澆注入金屬模具型腔中，待合金液溫度降至900-950℃時取出，冷卻至室溫得到耐磨球坯體；S3、將耐磨球坯體升溫至850-900℃，保溫20-35min，降溫至室溫后回火得到所述高韌性耐磨球。優選地，在S3中，升溫的過程中，升溫速率為A℃/s，A＝1.3+K1×CCr+K2×CMn，其中，K1取50-100，K2取30-50，CCr、CMn分別為Cr和Mn的重量百分比。優選地，在S3中，降溫至室溫的過程中，降溫速度為B℃/s，B＝0.8+K3×CCr+K4×CMn，其中，K3取100-200，K4取30-80，CCr、CMn分別為Cr、Mn的重量百分比。優選地，在S3中，所述回火的溫度為350-365℃，回火的時間為45-65min。本專利技術所述高韌性耐磨球，其化學成分中適當提高了C的含量，在防止材料淬火后工件開裂的前提下，提高了材料的沖擊韌性，同時加入了Mn和Cr，并適當提高了Mn和Cr的含量，同時降低了Mo的含量，顯著提高了材料的淬透性和回火穩定性，同時使加入的Mn與B相配合，在防止硼脆的前提下，抑制了多邊形鐵素體的轉變，同時凸出貝氏體轉變區，在較大范圍內得到貝-馬組織；Nb和B加入體系中，降低了貝氏體的轉變溫度，進一步細化了組織，提高了基體中位錯密度，并加入了一定量的Ti，并使Nb、B、Ti的重量百分比滿足以下關系式：Ti＝kB+Nb，且k取3-5，從而使Nb、B、Ti具有最優的協同性能，避免N與B的結合同時形成了TiN，顯著提高了材料的韌性，同時防止了粗大夾雜物的形成。在制備方法中，具體選擇了淬火的溫度為850-900℃，保溫20-35min，以保證充分奧氏體化，另外，控制了淬火過程中升溫的速率和降溫的速率，使升溫速率A滿足A＝1.3+K1×CCr+K2×CMn，K1取50-100，K2取30-50，降溫速率B滿足B＝0.8+K3×CCr+K4×CMn，K3取100-200，K4取30-80，使珠光體析出減少，馬氏體組織逐漸增多，硬度增大，增加了過冷奧氏體轉變為馬氏體的穩定性，增強了材料的淬透性，提高了淬透層的硬度。具體實施方式下面，通過具體實施例對本專利技術的技術方案進行詳細說明。實施例1本專利技術提出的一種高韌性耐磨球，其化學成分按重量百分比包括：C：0.7％、Si：0.25％、Mn：2.5％、Al：0.03％、Cr：1.1％、B：0.003％、Mg：0.06％、V：0.02％、Ti：0.03％、Zr：0.02％、Nb：0.03％、Mo：0.1％、S：0.02％、P：0.01％、其余為Fe和不可避免的雜質。本專利技術還提出的一種所述高韌性耐磨球的制備方法，包括以下步驟：S1、將鉻鋼、鉬鐵、生鐵、廢鋼置于真空感應爐中，升溫至1450℃，保溫8min，然后加入硅鐵、錳鐵、鋁錠、鎂、釩鐵、鈦鐵、鋯鐵，待原料熔化后加入硼鐵和鈮鐵，升溫至1570℃，保溫10min，將爐渣撈出后得到合金液；S2、待合金液冷卻至1450℃后澆注入金屬模具型腔中，待合金液溫度降至900℃時取出，冷卻至室溫得到耐磨球坯體；S3、將耐磨球坯體升溫至900℃，保溫20min，降溫至室溫后回火得到所述高韌性耐磨球。實施例2本專利技術提出的一種高韌性耐磨球，其化學成分按重量百分比包括：C：0.65％、Si：0.35％、Mn：2％、Al：0.04％、Cr：0.98％、B：0.005％、Mg：0.03％、V：0.04％、Ti：0.01％、Zr：0.04％、Nb：0.01％、Mo：0.35％、S：0.01％、P：0.02％、其余為Fe和不可避免的雜質。本專利技術還提出的一種所述高韌性耐磨球的制備方法，包括以下步驟：S1、將鉻鋼、鉬鐵、生鐵、廢鋼置于真空感應爐中，升溫至1400℃，保溫13min，然后加入硅鐵、錳鐵、鋁錠、鎂、釩鐵、鈦鐵、鋯鐵，待原料熔化后加入硼鐵和鈮鐵，升溫至1550℃，保溫30min，將爐渣撈出后得到合金液；S2、待合金液冷卻至1430℃后澆注入金屬模具型腔中，待合金液溫度降至950℃時取出，冷卻至室溫得到耐磨球坯體；S3、將耐磨球坯體升溫至850℃，保溫35min，降溫至室溫后回火得到所述高韌性耐磨球。實施例3本專利技術提出的一種高韌性耐磨球，其化學成分按重量百分比包括：C：0.68％、Si：0.27％、Mn：2.2％、Al：0.038％、Cr：1.05％、B：0.0036％、Mg：0.035％、V：0.036％、Ti：0.029％、Zr：0.024％、Nb：0.011％、Mo：0.2％、S：0.018％、P：0.012％、其余為Fe和不可避免的雜質。本專利技術還提出的一種所述高韌性耐磨球的制備方法，包括以下步驟：S1、將鉻鋼、鉬鐵、生鐵、廢鋼置于真空感應爐中，升溫至1470℃，保溫9min，然后加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高韌性耐磨球，其特征在于，其化學成分按重量百分比包括：C：0.65?0.7％、Si：0.25?0.35％、Mn：2?2.5％、Al：0.03?0.04％、Cr：0.98?1.1％、B：0.003?0.005％、Mg：0.03?0.06％、V：0.02?0.04％、Ti：0.01?0.03％、Zr：0.02?0.04％、Nb：0.01?0.03％、Mo：0.1?0.35％、S：0.01?0.02％、P：0.01?0.02％、其余為Fe和不可避免的雜質。

【技術特征摘要】
1.一種高韌性耐磨球，其特征在于，其化學成分按重量百分比包括：C：0.65-0.7％、Si：0.25-0.35％、Mn：2-2.5％、Al：0.03-0.04％、Cr：0.98-1.1％、B：0.003-0.005％、Mg：0.03-0.06％、V：0.02-0.04％、Ti：0.01-0.03％、Zr：0.02-0.04％、Nb：0.01-0.03％、Mo：0.1-0.35％、S：0.01-0.02％、P：0.01-0.02％、其余為Fe和不可避免的雜質。2.根據權利要求1所述高韌性耐磨球，其特征在于，其化學成分中，Cr、Mn、Mo的重量百分比滿足以下關系式：Mn≥10×Mo，且Cr+Mn≥3.2％。3.根據權利要求1或2所述高韌性耐磨球，其特征在于，其化學成分中，Nb、B、Ti的重量百分比滿足以下關系式：Ti＝kB+Nb，且k取3-5。4.根據權利要求1-3中任一項所述高韌性耐磨球，其特征在于，其化學成分按重量百分比包括：C：0.68％、Si：0.31％、Mn：2.3％、Al：0.034％、Cr：1％、B：0.004％、Mg：0.045％、V：0.03％、Ti：0.027％、Zr：0.028％、Nb：0.011％、Mo：0.13％、S：0.014％、P：0.01％、其余為Fe和不可避免的雜質。5.一種如權利要求1-4中任一項所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦本洋，
申請(專利權)人：安徽省寧國市寧滬鋼球有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34