CN104087865A - 一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法，属于耐磨球技术领域，各成分及重量百分比为：C：2.4-2.6％、Mn：0.6-1.0％、Cr：19.5-21.5％、Si：1.4-1.6％、Cu：0.06-0.1％、S：≤0.02％、P：≤0.02％、Mo：0.4-1.0％、Ni：0.4—0.8％、Re：0.4—0.6％；余量为Fe。本发明的高铬耐磨球具有很好的耐磨性、耐腐蚀性，具有良好的韧性，HRC为60—64Mpa，冲击值≥2.8J/cm2，落球冲击疲劳寿命≥12000次，破碎率小于0.8％，使用寿命长，降低了成本。

Description

一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨球技术领域，具体涉及一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的深入发展，新技术，新设备，新材料越来越为人们所关注。根据我国冶金、建材、电力、农机、煤炭等五个***的统计加上机械部门汽车、拖拉机、工程机械的不完全统计，我国每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上。如果应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损，每年可节约150亿美元。因此人们越来越重视金属耐磨材料的发展和应用。
耐磨材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，耐磨材料约占85％。随着信息社会的到来，特种耐磨材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。
耐磨球，是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，一种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；另一种是以球墨铸铁为材料的铸造磨球称为球墨铸铁磨球，其中通过热处理获得的基体组织主要是贝氏体的球墨铸铁磨球简称贝氏体球铁磨球；通过热处理获得的基体组织主要是马氏体的球墨铸铁磨球简称马氏体球铁磨球。
在中国专利申请号：201310677348中公开一种高碳低铬多元合金铸球材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳3.2-3.5、硅2.1-2.3、锰3.9-4.2、锌0.2-0.5、铬2.6-2.8、钛0.8-1.1、镍0.03-0.05、镁0.4-0.5、La0.13-0.15、Ho0.06-0.09、P≤0.07、S≤0.07、余量为铁。该技术方案含有合金元素成分过多，导致成本提高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法，具有很好的耐磨性、耐腐蚀性、且使用寿命长。
为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C：2.4-2.6％、Mn：0.6-1.0％、Cr：19.5-21.5％、Si：1.4-1.6％、Cu：0.06-0.1％、S：≤0.02％、P：≤0.02％、Mo：0.4-1.0％、Ni：0.4—0.8％、Re：0.4—0.6％；余量为Fe。
优选的，各成分及重量百分比为：C：2.45-2.6％、Mn：0.7-1.0％、Cr：19.5-21.0％、Si：1.4-1.6％、Cu：0.06-0.08％、S：≤0.02％、P：≤0.02％、Mo：0.6-1.0％、Ni：0.4—0.6％、Re：0.4—0.6％；余量为Fe。
优选的，各成分及重量百分比为：C：2.52％、Mn：0.84％、Cr：20.6％、Si：1.54％、Cu：0.076％、S：0.016％、P：0.02％、Mo：0.75％、Ni：0.46％、Re：0.45％；余量为Fe。
所述的高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1530—1560℃；
(2)扒渣；
(3)脱氧处理；
(4)出炉前26—30分钟加入Re进行变质处理；
(5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1460—1480℃；
(6)开箱、打球检验；
(7)热处理，淬火温度：640—680℃，时长：3.2—3.4小时，回火温度：360—380℃，时长：1.4—1.8小时。
C：与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高耐磨球的综合性能。
Mn：是强化元素，提高其耐磨性。
Cr：能有效防止游离态的石墨产生，使普通渗碳体转变为合金渗碳体，以提高耐磨球的强度和硬度，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，阻止石墨化、提高淬透性。
Ni：促使耐磨球的组织细化，提高耐磨球的耐腐蚀性和力学性能。
Mo：能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形***化性能增强，从而改善抗磨能力。
Re：改善耐磨球的韧性和耐磨性。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的高铬耐磨球具有很好的耐磨性、耐腐蚀性，具有良好的韧性，HRC为60—64Mpa，冲击值≥2.8J/cm2，落球冲击疲劳寿命≥12000次，破碎率小于0.8％，使用寿命长，降低了成本。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明：
实施例1：
一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C：2.52％、Mn：0.84％、Cr：20.6％、Si：1.54％、Cu：0.076％、S：0.016％、P：0.02％、Mo：0.75％、Ni：0.46％、Re：0.45％；余量为Fe。
高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1545℃；
(2)扒渣；
(3)脱氧处理；
(4)出炉前28分钟加入Re进行变质处理；
(5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1470℃；
(6)开箱、打球检验；
(7)热处理，淬火温度：660℃，时长：3.3小时，回火温度：370℃，时长：1.6小时。
C：与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高耐磨球的综合性能。
Mn：是强化元素，提高其耐磨性。
Cr：能有效防止游离态的石墨产生，使普通渗碳体转变为合金渗碳体，以提高耐磨球的强度和硬度，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，阻止石墨化、提高淬透性。
Ni：促使耐磨球的组织细化，提高耐磨球的耐腐蚀性和力学性能。
Mo：能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形***化性能增强，从而改善抗磨能力。
Re：改善耐磨球的韧性和耐磨性。
实施例2：
一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C：2.4％、Mn：1.0％、Cr：19.5％、Si：1.6％、Cu：0.06％、S：0.02％、P：0.02％、Mo：0.4％、Ni：0.4％、Re：0.6％；余量为Fe。
高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1530℃；
(2)扒渣；
(3)脱氧处理；
(4)出炉前30分钟加入Re进行变质处理；
(5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1460℃；
(6)开箱、打球检验；
(7)热处理，淬火温度：680℃，时长：3.2小时，回火温度：380℃，时长：1.4小时。
实施例3：
一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C：2.6％、Mn：0.6％、Cr：21.5％、Si：1.4％、Cu：0.1％、S：0.015％、P：0.01％、Mo：1.0％、Ni：0.8％、Re：0.4％；余量为Fe。
高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1560℃；
(2)扒渣；
(3)脱氧处理；
(4)出炉前26分钟加入Re进行变质处理；
(5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1480℃；
(6)开箱、打球检验；
(7)热处理，淬火温度：640℃，时长：3.4小时，回火温度：360℃，时长：1.8小时。
实施例4：
一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C：2.4％、Mn：0.6％、Cr：21.5％、Si：1.4％、Cu：0.1％、S：0.02％、P：0.016％、Mo：0.4％、Ni：0.4％、Re：0.6％；余量为Fe。
高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1550℃；
(2)扒渣；
(3)脱氧处理；
(4)出炉前27分钟加入Re进行变质处理；
(5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1470℃；
(6)开箱、打球检验；
(7)热处理，淬火温度：650℃，时长：3.35小时，回火温度：365℃，时长：1.7小时。
实施例5：
一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C：2.45％、Mn：0.85％、Cr：21.0％、Si：1.4.5％、Cu：0.066％、S：0.012％、P：0.018％、Mo：0.56％、Ni：0.56％、Re：0.45％；余量为Fe。
高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1535℃；
(2)扒渣；
(3)脱氧处理；
(4)出炉前28分钟加入Re进行变质处理；
(5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1465℃；
(6)开箱、打球检验；
(7)热处理，淬火温度：660℃，时长：3.2小时，回火温度：375℃，时长：1.45小时。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，其特征在于：各成分及重量百分比为：C：2.4-2.6％、Mn：0.6-1.0％、Cr：19.5-21.5％、Si：1.4-1.6％、Cu：0.06-0.1％、S：≤0.02％、P：≤0.02％、Mo：0.4-1.0％、Ni：0.4—0.8％、Re：0.4—0.6％；余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的使用寿命长的高铬合金耐磨球，其特征在于：各成分及重量百分比为：C：2.45-2.6％、Mn：0.7-1.0％、Cr：19.5-21.0％、Si：1.4-1.6％、Cu：0.06-0.08％、S：≤0.02％、P：≤0.02％、Mo：0.6-1.0％、Ni：0.4—0.6％、Re：0.4—0.6％；余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的使用寿命长的高铬合金耐磨球，其特征在于：各成分及重量百分比为：C：2.52％、Mn：0.84％、Cr：20.6％、Si：1.54％、Cu：0.076％、S：0.016％、P：0.02％、Mo：0.75％、Ni：0.46％、Re：0.45％；余量为Fe。
4.根据权利要求1或2所述的使用寿命长的高铬合金耐磨球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1530—1560℃；
(2)扒渣；
(3)脱氧处理；
(4)出炉前26—30分钟加入Re进行变质处理；
(5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1460—1480℃；
(6)开箱、打球检验；
(7)热处理，淬火温度：640—680℃，时长：3.2—3.4小时，回火温度：360—380℃，时长：1.4—1.8小时。
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