CN104087867B - 一种球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其组成包括：C、Mn、Si、Ni、Cr、Mo、V、Nb、Ca、Zr、Cu、S、P、余量为Fe和不可避免的杂质；采用激光熔覆和渗氮工艺对耐磨球的表面进行改性，熔覆粉末包括：Mn、Cr、Si、Al2O3、Al、Co、Fe、纳米CeO2，熔覆工艺为：单道扫描，氩气保护激光池，功率为1.5‑2.0KW，光板直径为0.2‑0.7mm，熔覆速度为2‑4mm/s；渗氮工艺的参数为：辉光电压：0.2‑0.58KV，占空比：35‑45％，氨气流量：0.05‑0.08m3/h，炉压：220‑250Pa，温度：400‑450℃，时间：3‑5h。本发明所述耐磨球具有优异的抗氧化性、耐磨性和韧性。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球。
背景技术
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，目前已经被广泛应用于冶金矿山、水泥建材、火力发电、烟气脱硫、磁性材料、化工、水煤浆、球团矿、矿渣、超细粉、粉煤灰、碳酸钙、石英砂等行业球磨机中。
耐磨球作为一种磨损材料应该具有下列性质：(1)高的硬度，高硬度的基体可以抵抗磨粒对基体的微观切削作用，在一定程度上体现了材料的耐磨性；(2)较高的塑韧性、应变疲劳抗力、脆断抗力和剥层疲劳抗力，高的塑韧性可以减少或者抑制裂纹的萌生和扩展，特别是在高冲击作用的工况下具有优异的抗断裂破坏能力；(3)高的淬透性，材料的淬透性高才能保证在大尺寸条件下材料整体组织均匀、性能稳定，耐磨性得予保证。
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素，应用在耐磨球领域可以提高耐磨球的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化性。
渗氮是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。常用的是气体渗氮和离子渗氮。渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。应用在耐磨球中可以提高耐磨球的表面硬度、耐磨性、疲劳强度，提高耐磨球的性能。
现存耐磨球的抗氧化性欠佳，不能满足现代社会对耐磨球的要求，因此，选择合适的成分、控制制备的工艺过程得到抗氧化性能好、综合性能强的耐磨球是目前研究的热点问题。
发明内容
本发明提出了一种球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，该耐磨球具有优异的抗氧化性，同时具有良好的耐磨性、硬度和冲击韧性。
本发明提出了一种球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其组成成分按质量分数包括：C:1.3-2.0％，Mn:0.12-0.46％，Si：0.53-0.81％，Ni:0.21-0.45％，Cr:4.2-5.95％，Mo:1.1-1.5％，V:0.7-1.0％，Nb:0.2-0.5％，Ca:0.01-0.038％，Zr:0.01-0.015％，Cu:0.01-0.03％，S≤0.028％，P≤0.033％，余量为Fe和不可避免的杂质；
根据上述组成成分配比，球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球按照以下工艺进行制备：
S1、熔炼：将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1500-1520℃，保温20-45min后加入铬铁、钼铁、钒铁、铌铁，待完全熔化后加入硅铁和锰铁，升温至1530-1570℃加热至完全熔化后加入镍合金、硅钙合金、锆铁，各原料完全熔化扒渣后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯；
S2、热处理：将S1中得到的耐磨球坯依次经过正火、淬火和高温回火处理；在正火处理中，将温度升至980-1030℃，保温50-80min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至800-820℃，保温30-75min，水冷至室温；在高温回火处理中，将温度升至500-530℃，保温130-150min，水冷至室温，从而得到热处理球坯；
S3、热处理球坯预处理：将S2中得到的热处理球坯喷砂后，用丙酮洗涤后用金相砂纸打磨，用丙酮清洗之后再用无水乙醇清洗，放置于真空干燥箱中，调节干燥箱的温度为55-75℃，保温3-4h后得到预处理球坯；
S4、熔覆前预处理：在合金粉末中添加1-3wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨3-5h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为50-85℃，保温3-5h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.1-0.2mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数包括：10-15份的Mn，5-10份的Cr、1-3份的Si、0.5-1.3份的Al2O3、2-3份的Al、1-2份的Co、75-82份Fe；
S5、熔覆：将S4中得到的熔覆前预处理球坯放入激光熔覆设备中进行激光熔覆，冷却后得到熔覆耐磨球；其中激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.5-2.0KW，光板直径为0.2-0.7mm，熔覆速度为2-4mm/s；
S6、渗氮：将S5中得到的熔覆耐磨球放入双重加热多功能离子轰击炉中进行渗氮工艺得到所述耐磨球，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.2-0.58KV，占空比：35-45％，氨气流量：0.05-0.08m3/h，炉压：220-250Pa，温度：400-450℃，时间：3-5h。
优选地，上述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其组成成分按质量分数包括：C:1.5％，Mn:0.35％，Si：0.73％，Ni:0.42％，Cr:5.56％，Mo:1.36％，V:0.79％，Nb:0.36％，Ca:0.026％，Zr:0.014％，Cu:0.02％，S：0.02％，P：0.031％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，在S2中，在正火处理中，将温度升至980-1030℃的过程中，升温速率随温度的升高而减小。
优选地，在S2中，在淬火处理中，将温度升至800-820℃，保温30-75min，水冷至室温的过程中，冷却速度随温度的降低而减小
优选地，在S2中，在正火处理中，将温度升至1015℃，保温66min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至815℃，保温63min，水冷至室温；在高温回火过程中，将温度升至521℃，保温138min，水冷至室温。
优选地，在S4中，在合金粉末中添加2wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨4h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为80℃，保温4h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.15mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数包括：14份的Mn，8份的Cr、2.5份的Si、1.0份的Al2O3、2.2份的Al、1.3份的Co、78份的Fe。
优选地，在S5中，激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.7KW，光板直径为0.5mm，熔覆速度为4mm/s。
优选地，在S6中，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.5KV，占空比：40％，氨气流量：0.06m3/h，炉压：235Pa，温度：440℃，时间：4h。
本发明所述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球热处理工艺中，首先进行正火处理，细化了晶粒，同时使组织均匀化，消除了树枝状组织和过热组织，去除了耐磨球的内应力，提供了耐磨球的硬度；之后进行了淬火工艺，淬火冷却的过程中，降温初期，在过冷奥氏体最不稳定的范围进行快速降温，之后采用减小的降温速率，保证获得马氏体的同时减小耐磨球中的内应力，防止变形和开裂；在淬火后进行高温回火，消除耐磨球淬火时产生的残留应力，降低脆性，提高其韧性，防止其变形和开裂。
本发明所述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球的制备工艺中，采用了激光熔覆和渗氮两种工艺对耐磨球进行了表面改性处理。在激光熔覆的过程中，所用复合粉体中添加了纳米CeO2，一方面，纳米CeO2在熔池的搅拌作用下，均匀、弥散的分布在了熔覆形成的液态金属中，作为异质成核的核心，大幅度提高了液态金属形核率；一方面，纳米CeO2具有大的比表面积，附着在液固界面前沿，阻碍了形核后的晶体生长，细化了激光熔覆层组织；一方面，加入纳米CeO2后，改变了熔覆层的组织结构，细化了晶粒，减少了熔覆层组织内部晶界出现的大量析出物；另一方面，在高温的条件下，纳米CeO2会加速熔覆层组织中Cr元素的选择性氧化，有效的抑制了Cr2O3的挥发，提高了熔覆层组织与耐磨球的附着性，熔覆层中晶粒的细化有利于热应力和生长应力的释放，提高了熔覆层的抗剥落能力，在高温下减少了耐磨球的内氧化，增强了耐磨球的耐高温性。
本发明所述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球的制备工艺中采用了渗氮工艺对激光熔覆后的耐磨球进行了表面处理，渗氮后激光熔覆层晶粒细化，晶界以及位错增多，为氮化物的形成提供了额外的驱动力，降低了氮化相形成的标准自由能，从而使激光熔覆层在渗氮的升温阶段形成氮化物，增加了渗氮的深度，在渗氮的过程中，N原子沿晶界扩散所需的活化能较低，激光熔覆层的晶界为N原子的扩散提供了更多的扩散通道，提高了N原子的扩散速度，对渗氮具有一定的催化作用，使得到的涂层结构致密，内部无裂纹和孔洞，与耐磨球结合良好，提高了耐磨球的抗氧化性，同时提高了耐磨球的抗冲击性、耐热性和硬度。
本发明所述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球中，通过选择合适的原料和配比，优化热处理工艺，并采用激光熔覆和渗氮工艺对耐磨球的表面进行了改性，得到了综合性能好的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球。
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，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明所述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其组成成分按质量分数包括：C:1.3％，Mn:0.33％，Si：0.53％，Ni:0.32％，Cr:4.2％，Mo:1.3％，V:1.0％，Nb:0.3％，Ca:0.038％，Zr:0.013％，Cu:0.03％，S：0.022％，P：0.031％，余量为Fe和不可避免的杂质；
根据上述组成成分配比，球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球按照以下工艺进行制备：
S1、熔炼：将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1520℃，保温20min后加入铬铁、钼铁、钒铁、铌铁，待完全熔化后加入硅铁和锰铁，升温至1570℃加热至完全熔化后加入镍合金、硅钙合金、锆铁，各原料完全熔化扒渣后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯；
S2、热处理：将S1中得到的耐磨球坯依次经过正火、淬火和高温回火处理；在正火处理中，将温度升至1006℃，保温70min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至806℃，保温71min，水冷至室温；在高温回火处理中，将温度升至530℃，保温130min，水冷至室温，从而得到热处理球坯；
S3、热处理球坯预处理：将S2中得到的热处理球坯喷砂后，用丙酮洗涤后用金相砂纸打磨15min，用丙酮清洗3次，用无水乙醇清洗2次，放置于真空干燥箱中，调节干燥箱的温度为55℃，保温4h后得到预处理球坯；
S4、熔覆前预处理：在合金粉末中添加2wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨3h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为72℃，保温4.3h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.16mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数包括：10份的Mn，8.3份的Cr、1份的Si、1.0份的Al2O3、3份的Al、1份的Co、75份Fe；
S5、熔覆：将S4中得到的熔覆前预处理球坯放入激光熔覆设备中进行激光熔覆，冷却后得到熔覆耐磨球；其中激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.7KW，光板直径为0.2mm，熔覆速度为3mm/s；
S6、渗氮：将S5中得到的熔覆耐磨球放入双重加热多功能离子轰击炉中进行渗氮工艺得到所述耐磨球，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.58KV，占空比：45％，氨气流量：0.08m3/h，炉压：220Pa，温度：450℃，时间：3h。
实施例2
本发明所述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其组成成分按质量分数包括：C:2.0％，Mn:0.46％，Si：0.81％，Ni:0.21％，Cr:5.95％，Mo:1.5％，V:0.7％，Nb:0.2％，Ca:0.023％，Zr:0.015％，Cu:0.02％，S：0.02％，P：0.033％，余量为Fe和不可避免的杂质；
根据上述组成成分配比，球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球按照以下工艺进行制备：
S1、熔炼：将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1500℃，保温45min后加入铬铁、钼铁、钒铁、铌铁，待完全熔化后加入硅铁和锰铁，升温至1560℃加热至完全熔化后加入镍合金、硅钙合金、锆铁，各原料完全熔化扒渣后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯；
S2、热处理：将S1中得到的耐磨球坯依次经过正火、淬火和高温回火处理；在正火处理中，将温度升至980℃，保温80min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至800℃，保温75min，水冷至室温；在高温回火处理中，将温度升至523℃，保温134min，水冷至室温，从而得到热处理球坯；其中，在正火处理中，将温度升至980℃的过程中，升温速率随温度的升高而减小且平均升温速率为5℃/min；在淬火处理中，将温度升至800℃，保温75min，水冷至室温的过程中，冷却速度随温度的降低而减小；
S3、热处理球坯预处理：将S2中得到的热处理球坯喷砂后，用丙酮洗涤后用金相砂纸打磨20min，用丙酮清洗3次，用无水乙醇清洗2次，放置于真空干燥箱中，调节干燥箱的温度为63℃，保温3.6h后得到预处理球坯；
S4、熔覆前预处理：在合金粉末中添加1wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨5h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为50℃，保温5h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.1mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数包括：12份的Mn，5份的Cr、2.6份的Si、1.3份的Al2O3、2.3份的Al、1.6份的Co、82份Fe；
S5、熔覆：将S4中得到的熔覆前预处理球坯放入激光熔覆设备中进行激光熔覆，冷却后得到熔覆耐磨球；其中激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为2.0KW，光板直径为0.7mm，熔覆速度为2mm/s；
S6、渗氮：将S5中得到的熔覆耐磨球放入双重加热多功能离子轰击炉中进行渗氮工艺得到所述耐磨球，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.38KV，占空比：35％，氨气流量：0.065m3/h，炉压：250Pa，温度：400℃，时间：5h。
实施例3
本发明所述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其组成成分按质量分数包括：C:1.7％，Mn:0.12％，Si：0.69％，Ni:0.45％，Cr:5.21％，Mo:1.1％，V:0.9％，Nb:0.5％，Ca:0.01％，Zr:0.01％，Cu:0.01％，S：0.028％，P：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；
根据上述组成成分配比，球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球按照以下工艺进行制备：
S1、熔炼：将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1506℃，保温40min后加入铬铁、钼铁、钒铁、铌铁，待完全熔化后加入硅铁和锰铁，升温至1530℃加热至完全熔化后加入镍合金、硅钙合金、锆铁，各原料完全熔化扒渣后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯；
S2、热处理：将S1中得到的耐磨球坯依次经过正火、淬火和高温回火处理；在正火处理中，将温度升至1030℃，保温50min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至820℃，保温30min，水冷至室温；在高温回火过程中，将温度升至500℃，保温150min，水冷至室温，从而得到热处理球坯；其中，在正火处理中，将温度升至1030℃的过程中，升温速率随温度的升高而减小且平均升温速率为8℃/min；在淬火处理中，将温度升至820℃，保温30min，水冷至室温的过程中，冷却速度随温度的降低而减小；
S3、热处理球坯预处理：将S2中得到的热处理球坯喷砂后，用丙酮洗涤后用金相砂纸打磨18min，用丙酮清洗3次，用无水乙醇清洗2次，放置于真空干燥箱中，调节干燥箱的温度为75℃，保温3h后得到预处理球坯；
S4、熔覆前预处理：在合金粉末中添加3wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨4h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为85℃，保温3h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.2mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数包括：15份的Mn，10份的Cr、3份的Si、0.5份的Al2O3、2份的Al、2份的Co、79份Fe；
S5、熔覆：将S4中得到的熔覆前预处理球坯放入激光熔覆设备中进行激光熔覆，冷却后得到熔覆耐磨球；其中激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.5KW，光板直径为0.4mm，熔覆速度为4mm/s；
S6、渗氮：将S5中得到的熔覆耐磨球放入双重加热多功能离子轰击炉中进行渗氮工艺得到所述耐磨球，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.2KV，占空比：40％，氨气流量：0.08m3/h，炉压：230Pa，温度：435℃，时间：4.3h。
实施例4
本发明所述球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其组成成分按质量分数包括：C:1.5％，Mn:0.35％，Si：0.73％，Ni:0.42％，Cr:5.56％，Mo:1.36％，V:0.79％，Nb:0.36％，Ca:0.026％，Zr:0.014％，Cu:0.02％，S：0.02％，P：0.031％，余量为Fe和不可避免的杂质；
根据上述组成成分配比，球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球按照以下工艺进行制备：
S1、熔炼：将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1515℃，保温34min后加入铬铁、钼铁、钒铁、铌铁，待完全熔化后加入硅铁和锰铁，升温至1556℃加热至完全熔化后加入镍合金、硅钙合金、锆铁，各原料完全熔化扒渣后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯；
S2、热处理：将S1中得到的耐磨球坯依次经过正火、淬火和高温回火处理；在正火处理中，将温度升至1015℃，保温66min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至815℃，保温63min，水冷至室温；在高温回火过程中，将温度升至521℃，保温138min，水冷至室温，从而得到热处理球坯；其中，在正火处理过程中，将温度升至1015℃的过程中，升温速率随温度的升高而减小且平均升温速率为7℃/min；在淬火过程中，将温度升至815℃，保温63min，水冷至室温的过程中，冷却速度随温度的降低而减小；
S3、热处理球坯预处理：将S2中得到的热处理球坯喷砂后，用丙酮洗涤后用金相砂纸打磨17min，用丙酮清洗3次，用无水乙醇清洗2次，放置于真空干燥箱中，调节干燥箱的温度为59℃，保温3.8h后得到预处理球坯；
S4、熔覆前预处理：在合金粉末中添加2wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨4h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为80℃，保温4h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.15mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数包括：14份的Mn，8份的Cr、2.5份的Si、1.0份的Al2O3、2.2份的Al、1.3份的Co、78份的Fe；
S5、熔覆：将S4中得到的熔覆前预处理球坯放入激光熔覆设备中进行激光熔覆，冷却后得到熔覆耐磨球；其中激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.7KW，光板直径为0.5mm，熔覆速度为4mm/s；
S6、渗氮：将S5中得到的熔覆耐磨球放入双重加热多功能离子轰击炉中进行渗氮工艺得到所述耐磨球，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.5KV，占空比：40％，氨气流量：0.06m3/h，炉压：235Pa，温度：440℃，时间：4h。
Claims (15)
1.一种球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，按质量分数由以下组成成分组成：C:1.3-2.0％，Mn:0.12-0.46％，Si：0.53-0.81％，Ni:0.21-0.45％，Cr:4.2-5.95％，Mo:1.1-1.5％，V:0.7-1.0％，Nb:0.2-0.5％，Ca:0.01-0.038％，Zr:0.01-0.015％，Cu:0.01-0.03％，S≤0.028％，P≤0.033％，余量为Fe和不可避免的杂质；
根据上述组成成分配比，球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球按照以下工艺进行制备：
S1、熔炼：将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1500-1520℃，保温20-45min后加入铬铁、钼铁、钒铁、铌铁，待完全熔化后加入硅铁和锰铁，升温至1530-1570℃加热至完全熔化后加入镍合金、硅钙合金、锆铁，各原料完全熔化扒渣后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯；
S2、热处理：将S1中得到的耐磨球坯依次经过正火、淬火和高温回火处理；在正火处理中，将温度升至980-1030℃，保温50-80min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至800-820℃，保温30-75min，水冷至室温；在高温回火处理中，将温度升至500-530℃，保温130-150min，水冷至室温，从而得到热处理球坯；
S3、热处理球坯预处理：将S2中得到的热处理球坯喷砂后，用丙酮洗涤后用金相砂纸打磨，用丙酮清洗之后再用无水乙醇清洗，放置于真空干燥箱中，调节干燥箱的温度为55-75℃，保温3-4h后得到预处理球坯；
S4、熔覆前预处理：在合金粉末中添加1-3wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨3-5h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为50-85℃，保温3-5h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.1-0.2mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数由以下成分组成：10-15份的Mn，5-10份的Cr、1-3份的Si、0.5-1.3份的Al2O3、2-3份的Al、1-2份的Co、75-82份Fe；
S5、熔覆：将S4中得到的熔覆前预处理球坯放入激光熔覆设备中进行激光熔覆，冷却后得到熔覆耐磨球；其中激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.5-2.0KW，光板直径为0.2-0.7mm，熔覆速度为2-4mm/s；
S6、渗氮：将S5中得到的熔覆耐磨球放入双重加热多功能离子轰击炉中进行渗氮工艺得到所述耐磨球，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.2-0.58KV，占空比：35-45％，氨气流量：0.05-0.08m3/h，炉压：220-250Pa，温度：400-450℃，时间：3-5h。
2.根据权利要求1所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，按质量分数由以下组成成分组成：C:1.5％，Mn:0.35％，Si：0.73％，Ni:0.42％，Cr:5.56％，Mo:1.36％，V:0.79％，Nb:0.36％，Ca:0.026％，Zr:0.014％，Cu:0.02％，S：0.02％，P：0.031％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S2中，在正火处理中，将温度升至980-1030℃的过程中，升温速率随温度的升高而减小。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S2中，在淬火处理中，将温度升至800-820℃，保温30-75min，水冷至室温的过程中，冷却速度随温度的降低而减小。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S2中，在正火处理中，将温度升至1015℃，保温66min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至815℃，保温63min，水冷至室温；在高温回火过程中，将温度升至521℃，保温138min，水冷至室温。
6.根据权利要求4所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S2中，在正火处理中，将温度升至1015℃，保温66min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至815℃，保温63min，水冷至室温；在高温回火过程中，将温度升至521℃，保温138min，水冷至室温。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S4中，在合金粉末中添加2wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨4h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为80℃，保温4h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.15mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数由以下成分组成：14份的Mn，8份的Cr、2.5份的Si、1.0份的Al2O3、2.2份的Al、1.3份的Co、78份的Fe。
8.根据权利要求4所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S4中，在合金粉末中添加2wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨4h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为80℃，保温4h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.15mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数由以下成分组成：14份的Mn，8份的Cr、2.5份的Si、1.0份的Al2O3、2.2份的Al、1.3份的Co、78份的Fe。
9.根据权利要求5所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S4中，在合金粉末中添加2wt％纳米CeO2后放入球磨机球磨4h，之后放入真空干燥箱，调节干燥箱的温度为80℃，保温4h得到复合粉体；用等离子将复合粉体喷涂在预处理球坯的表面，厚度为0.15mm得到熔覆前预处理球坯；所述合金粉末按重量份数由以下成分组成：14份的Mn，8份的Cr、2.5份的Si、1.0份的Al2O3、2.2份的Al、1.3份的Co、78份的Fe。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S5中，激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.7KW，光板直径为0.5mm，熔覆速度为4mm/s。
11.根据权利要求4所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S5中，激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.7KW，光板直径为0.5mm，熔覆速度为4mm/s。
12.根据权利要求5所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S5中，激光熔覆的工艺参数如下：单道扫描，用氩气保护激光池，激光功率设置为1.7KW，光板直径为0.5mm，熔覆速度为4mm/s。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S6中，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.5KV，占空比：40％，氨气流量：0.06m3/h，炉压：235Pa，温度：440℃，时间：4h。
14.根据权利要求4所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S6中，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.5KV，占空比：40％，氨气流量：0.06m3/h，炉压：235Pa，温度：440℃，时间：4h。
15.根据权利要求5所述的球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球，其特征在于，在S6中，所述渗氮工艺的参数具体如下：辉光电压：0.5KV，占空比：40％，氨气流量：0.06m3/h，炉压：235Pa，温度：440℃，时间：4h。
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Denomination of invention: A high wear-resistant, antioxidant, and wear-resistant ball for ball mills Granted publication date: 20160824 Pledgee: Ningguo Anhui rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: ANHUI NINGGUO HUADA WEAR-RESISTANT MATERIALS Co.,Ltd. Registration number: Y2024980006286 |