CN104294186A - 一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺 - Google Patents

一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN104294186A
CN104294186A CN201410558342.5A CN201410558342A CN104294186A CN 104294186 A CN104294186 A CN 104294186A CN 201410558342 A CN201410558342 A CN 201410558342A CN 104294186 A CN104294186 A CN 104294186A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wear
time
boron nitride
nanometer
resisting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410558342.5A
Other languages
English (en)
Inventor
李瑞国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUDI XIANGSHANG MECHANICAL DESIGN SERVICES Co Ltd
Original Assignee
WUDI XIANGSHANG MECHANICAL DESIGN SERVICES Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUDI XIANGSHANG MECHANICAL DESIGN SERVICES Co Ltd filed Critical WUDI XIANGSHANG MECHANICAL DESIGN SERVICES Co Ltd
Priority to CN201410558342.5A priority Critical patent/CN104294186A/zh
Publication of CN104294186A publication Critical patent/CN104294186A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

本发明涉及一种耐磨球，尤其涉及一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺。耐磨球的化学成分为：纳米BN0.0005～0.875wt%，C1.0～1.2wt%，Si0.4～0.8wt%，Mn1.0～2.1wt%，Mo0～0.2wt%，Cr10.2～15.8%，P0～0.1wt%，S0～0.06wt%，余量为Fe；金相组织特征为共晶碳化物+马氏体+奥氏体+二次碳化物，力学性能为淬火态硬度HRC93～140，冲击值ak38～58J/cm2，落球冲击疲劳寿命30000次～45000次。纳米氮化硼对耐磨球的强化作用明显，耐磨球的冲击值和落球冲击疲劳寿命分别提高了32.8%和42.5%。

Description

一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种耐磨球，尤其涉及一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺。
背景技术
耐磨球（grinding ball)，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。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。目前，在球磨机中的耐磨球存在硬度不高，使用寿命短，不耐高温高压的缺陷。
氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体，化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，纳米氮化硼广泛用耐高温材料、半导体、核子反应器、润滑剂中，但将其应用于耐磨球中，以增强其的使用寿命还未见相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺，以克服现有技术中存在的耐磨球硬度不高，使用寿命短，不耐高温高压的缺陷。
为了解决上述问题，本发明提供的技术方案：
一种纳米氮化硼增强耐磨球，该耐磨球的化学成分为：纳米BN 0.0005～0.875wt%，C 1.0～1.2wt%，Si 0.4～0.8wt%，Mn 1.0～2.1wt%，Mo 0～0.2wt%，Cr 10.2～15.8%，P 0～0.1wt%，S 0～0.06wt%，余量为Fe；金相组织特征为共晶碳化物+马氏体+奥氏体+二次碳化物，力学性能为淬火态硬度HRC93～140，冲击值ak38～58J/cm2，落球冲击疲劳寿命30000次～45000次。
所述的纳米氮化硼增强耐磨球的制备工艺，包含以下步骤：
（1）纳米BN改性：10g～12g纳米BN、100ml无水乙醇及1.5ml～3.0ml硅烷偶联剂KH560均匀混合后，室温超声辐射3.0分钟～5.0分钟，减压蒸馏去除无水乙醇，在烘箱烘干至衡重，烘箱温度：75℃～85℃，制备改性的纳米BN备用；
（2）溶炼：以碳钢、硅铁、锰铁、钼铁、纯铬为原科，按C 1.0～1.2wt%，Si 0.4～0.8wt%，Mn 1.0～2.1wt%，Mo 0～0.2wt%，Cr 10.2～15.8%，P 0～0.1wt%，S 0～0.06wt%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用感应电炉熔炼，氮气流量：5-8L/min，当溶炼炉内的温度接近730℃时，进行第一次保温，保温时间为10min~20min，然后进行第一次揽拌，搅拌时间2min~4min；继续升温至750℃进行第二次保温，加入改性纳米BN，保温时间为15min~30min，然后进行第二次搅拌，搅拌时间约为2min~4min；再静置30min~40min；
（3）浇注：当温度降低到650℃时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
（4）时效处理：将铸件加热到700℃～850℃，保温2h～4h，空冷到300℃，保温1h～3h，空冷至室温。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1、纳米氮化硼起着弥散强化的作用，因而对增强材料有较好的时效硬化效果，提高增强材料的强度和硬度。
2、纳米氮化硼对耐磨球的强化作用明显，耐磨球的冲击值和落球冲击疲劳寿命分别提高了32.8%和42.5%。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对发明的技术方案作进一步具体说明。
硅烷偶联剂KH560，南京强卫化工有限公司生产；无水乙醇，分析纯，北京北化精细品有限责任公司生产；超声波粉碎机JY-92型，功率1800W，购自宁波新芝生物科技有限公司。
实施例1
一种纳米氮化硼增强耐磨球，其特征在于该耐磨球的化学成分为：纳米BN 0.0005wt%，C 1.0wt%，Si 0.4wt%，Mn 1.0wt%，Cr 10.2%，余量为Fe；金相组织特征为共晶碳化物+马氏体+奥氏体+二次碳化物，力学性能为淬火态硬度HRC93，冲击值ak38J/cm2，落球冲击疲劳寿命30000次。
所述的纳米氮化硼增强耐磨球的制备工艺，其特征在于包含以下步骤：
（1）纳米BN改性：10g纳米BN、100ml无水乙醇及1.5ml硅烷偶联剂KH560均匀混合后，室温超声辐射3.0分钟，减压蒸馏去除无水乙醇，在烘箱烘干至衡重，烘箱温度：75℃，制备改性的纳米BN备用；
（2）溶炼：以碳钢、硅铁、锰铁、纯铬为原科，按纳米BN 0.0005wt%，C 1.0wt%，Si 0.4wt%，Mn 1.0wt%，，Cr 10.2%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用感应电炉熔炼，氮气流量：5L/min，当溶炼炉内的温度接近730℃时，进行第一次保温，保温时间为10min，然后进行第一次揽拌，搅拌时间2min；继续升温至750℃进行第二次保温，加入改性纳米BN，保温时间为15min，然后进行第二次搅拌，搅拌时间约为2min；再静置30min；
（3）浇注：当温度降低到650℃时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
（4）时效处理：将铸件加热到700℃，保温2h，空冷到300℃，保温1h，空冷至室温。
实施例2
一种纳米氮化硼增强耐磨球，其特征在于该耐磨球的化学成分为：纳米BN0.875wt%，C .2wt%，Si 0.8wt%，Mn 2.1wt%，Mo0.2wt%，Cr 15.8%，P 0.1wt%，S0.06wt%，余量为Fe；金相组织特征为共晶碳化物+马氏体+奥氏体+二次碳化物，力学性能为淬火态硬度HRC140，冲击值ak58J/cm2，落球冲击疲劳寿命45000次。
所述的纳米氮化硼增强耐磨球的制备工艺，其特征在于包含以下步骤：
（1）纳米BN改性：12g纳米BN、100ml无水乙醇及3.0ml硅烷偶联剂KH560均匀混合后，室温超声辐射5.0分钟，减压蒸馏去除无水乙醇，在烘箱烘干至衡重，烘箱温度：85℃，制备改性的纳米BN备用；
（2）溶炼：以碳钢、硅铁、锰铁、钼铁、纯铬为原科，纳米BN0.875wt%，C .2wt%，Si 0.8wt%，Mn 2.1wt%，Mo0.2wt%，Cr 15.8%，P 0.1wt%，S0.06wt%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用感应电炉熔炼，氮气流量：8L/min，当溶炼炉内的温度接近730℃时，进行第一次保温，保温时间为20min，然后进行第一次揽拌，搅拌时间4min；继续升温至750℃进行第二次保温，加入改性纳米BN，保温时间为30min，然后进行第二次搅拌，搅拌时间约为4min；再静置40min；
（3）浇注：当温度降低到650℃时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
（4）时效处理：将铸件加热到850℃，保温4h，空冷到300℃，保温3h，空冷至室温。
实施例3
一种纳米氮化硼增强耐磨球，其特征在于该耐磨球的化学成分为：纳米BN 0.3125wt%，C 1.1wt%，Si 0.6wt%，Mn 1.5wt%，Mo0.1wt%，Cr 13.2%，P 0.05wt%，S 0.03wt%，余量为Fe；金相组织特征为共晶碳化物+马氏体+奥氏体+二次碳化物，力学性能为淬火态硬度HRC120，冲击值ak43J/cm2，落球冲击疲劳寿命42000次。
所述的纳米氮化硼增强耐磨球的制备工艺，其特征在于包含以下步骤：
（1）纳米BN改性：11g纳米BN、100ml无水乙醇及2.5ml硅烷偶联剂KH560均匀混合后，室温超声辐射4.0分钟，减压蒸馏去除无水乙醇，在烘箱烘干至衡重，烘箱温度：80℃，制备改性的纳米BN备用；
（2）溶炼：以碳钢、硅铁、锰铁、钼铁、纯铬为原科，按纳米BN 0.3125wt%，C 1.1wt%，Si 0.6wt%，Mn 1.5wt%，Mo0.1wt%，Cr 13.2%，P 0.05wt%，S 0.03wt%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用感应电炉熔炼，氮气流量：7L/min，当溶炼炉内的温度接近730℃时，进行第一次保温，保温时间为15min，然后进行第一次搅拌，搅拌时间3min；继续升温至750℃进行第二次保温，加入改性纳米BN，保温时间为20min，然后进行第二次搅拌，搅拌时间约为2min；再静置35min；
（3）浇注：当温度降低到650℃时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
（4）时效处理：将铸件加热到800℃，保温3h，空冷到300℃，保温2h，空冷至室温。
以上显示和描述了发明的基本原理、主要特征和发明的优点。本行业的技术人员应该了解，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发明的原理，在不脱离发明精神和范围的前提下，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发明范围内。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 (2)

1.一种纳米氮化硼增强耐磨球，其特征在于该耐磨球的化学成分为：纳米BN 0.0005～0.875wt%，C 1.0～1.2wt%，Si 0.4～0.8wt%，Mn 1.0～2.1wt%，Mo 0～0.2wt%，Cr 10.2～15.8%，P 0～0.1wt%，S 0～0.06wt%，余量为Fe；金相组织特征为共晶碳化物+马氏体+奥氏体+二次碳化物，力学性能为淬火态硬度HRC93～140，冲击值ak38～58J/cm2，落球冲击疲劳寿命30000次～45000次。
2.根据权利要求1所述的纳米氮化硼增强耐磨球的制备工艺，其特征在于包含以下步骤：
（1）纳米BN改性：10g～12g纳米BN、100ml无水乙醇及1.5ml～3.0ml硅烷偶联剂KH560均匀混合后，室温超声辐射3.0分钟～5.0分钟，减压蒸馏去除无水乙醇，在烘箱烘干至衡重，烘箱温度：75℃～85℃，制备改性的纳米BN备用；
（2）溶炼：以碳钢、硅铁、锰铁、钼铁、纯铬为原科，按C 1.0～1.2wt%，Si 0.4～0.8wt%，Mn 1.0～2.1wt%，Mo 0～0.2wt%，Cr 10.2～15.8%，P 0～0.1wt%，S 0～0.06wt%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用感应电炉熔炼，氮气流量：5-8L/min，当溶炼炉内的温度接近730℃时，进行第一次保温，保温时间为10min~20min，然后进行第一次揽拌，搅拌时间2min~4min；继续升温至750℃进行第二次保温，加入改性纳米BN，保温时间为15min~30min，然后进行第二次搅拌，搅拌时间约为2min~4min；再静置30min~40min；
（3）浇注：当温度降低到650℃时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；
（4）时效处理：将铸件加热到700℃～850℃，保温2h～4h，空冷到300℃，保温1h～3h，空冷至室温。
CN201410558342.5A 2014-10-18 2014-10-18 一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺 Pending CN104294186A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410558342.5A CN104294186A (zh) 2014-10-18 2014-10-18 一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410558342.5A CN104294186A (zh) 2014-10-18 2014-10-18 一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104294186A true CN104294186A (zh) 2015-01-21

Family

ID=52314132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410558342.5A Pending CN104294186A (zh) 2014-10-18 2014-10-18 一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104294186A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104630639A (zh) * 2015-03-10 2015-05-20 中南大学 一种纳米氮化钇弥散强化铁基合金及制备方法
CN114929906A (zh) * 2020-01-16 2022-08-19 曼格特奥克斯国际有限公司 用于半自体研磨机的锻造研磨球

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104630639A (zh) * 2015-03-10 2015-05-20 中南大学 一种纳米氮化钇弥散强化铁基合金及制备方法
CN104630639B (zh) * 2015-03-10 2016-11-30 中南大学 一种纳米氮化钇弥散强化铁基合金及制备方法
CN114929906A (zh) * 2020-01-16 2022-08-19 曼格特奥克斯国际有限公司 用于半自体研磨机的锻造研磨球

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103014550B (zh) 高铬多元合金耐磨球及其制造方法
CN101905395B (zh) Fv520（b）不锈钢焊接用低氢碱性焊条
CN101956140B (zh) 一种大型球磨机用衬板及其铸造方法
CN103436810B (zh) 一种马氏体耐磨钢的铸钢件生产工艺
CN106834902B (zh) 一种高耐磨性含碳化物奥铁体球墨铸铁及其制备方法
CN103993246B (zh) 一种低合金球磨机耐磨衬板及其制备方法
CN104087822B (zh) 一种高性能球磨机用研磨体
CN103060662B (zh) 一种合金铸铁磨球的制备工艺
CN101913034B (zh) 一种fv520（b）不锈钢手工电弧焊接用低氢碱性焊条
CN105112765A (zh) 一种高抗冲击高铬铸铁板锤及其制备方法
CN109440001B (zh) 一种含纳米晶奥氏体的多元低合金耐磨铸钢及其制备方法
CN102676946B (zh) 分段硬度低合金钢锤头及其制造方法
CN101660106A (zh) 一种耐磨高韧性钒、铌稀土合金钢衬板及制造工艺
CN110129664A (zh) 一种用于耐磨球的高铬铸铁及其制备方法
CN107523669B (zh) 一种高硬度高韧性高铬耐磨球的处理工艺
Li et al. Experimental Study on Rare Earth and Magnesium Composite Treatment of 49MnVS3 Non‐quenched and Tempered Steel
CN105177436B (zh) 一种高强度、高韧性、高耐磨合金衬板
CN104294186A (zh) 一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺
CN114717467A (zh) 一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用
CN104388811A (zh) 多元合金铸铁磨球及其制备方法
CN106222515A (zh) 一种高韧性高硬度的纳米改性耐磨合金球及其制备方法
CN101280382A (zh) 球磨机奥贝体球铁磨球及制造方法
CN102827986A (zh) 钒钛合金铸球的制造方法
CN110551936B (zh) 一种锰系低合金复相贝氏体球磨铸铁磨球及其制备方法
CN104651731B (zh) 一种大型球磨机衬板及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150121