CN106868412A - 一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球及其制备方法 - Google Patents

一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其各组分包括C，Cr，Si，Mn，Mo，Ni，稀土，V，B，Ti，W，Nb，Ta，Al，Cu，S，P，Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了上述一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法。本发明通过对组分进行合理选择，提升了耐磨球的硬度和抗冲击性能，延长了使用寿命。

Description

一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨球领域，尤其涉及一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球及其制备方法。
背景技术
球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一。耐磨球是球磨机设备研磨物料介质，通过耐磨球之间、耐磨球与物料之间的碰撞摩擦产生磨剥作用，是重要的基础零部件，其广泛用于矿山、水泥厂和发电厂的生产工艺过程中。现有技术中，耐磨球还无法完全满足性能需求，如何改善提高耐磨球的硬度和抗冲击性能是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球。通过对组分进行合理选择，提升了耐磨球的硬度和抗冲击性能，延长了使用寿命。
本发明提出的一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：0.85-1.05％，Cr：0.5-0.8％，Si：1.4-2.9％，Mn：0.6-0.8％，Mo：0.4-0.6％，Ni：0.45-0.65％，稀土：0.05-0.30％，V：0.03-0.08％，B：0.15-0.35％，Ti：0.01-0.10％，W：0.15-0.25％，Nb：0.2-0.4％，Ta：0.02-0.12％，Al：0.04-0.08％，Cu：0.6-1.2％，S＜0.045％，P＜0.045％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，Al含量与Si含量之比Al/Si以重量比计，满足0.014＜Al/Si＜0.057。
优选地，Mn、Cr、V及W的合计含量(Mn+Cr+V+W)与C的含量之比(Mn+Cr+V+W)/C以重量比计，满足1.22＜(Mn+Cr+V+W)/C＜2.27。
优选地，Al和Si的合计含量与稀土含量之比(Al+Si)/稀土以重量比计，满足4.8＜(Al+Si)/稀土＜59.6。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：0.88-1.02％，Cr：0.6-0.7％，Si：1.5-2.8％，Mn：0.65-0.75％，Mo：0.45-0.55％，Ni：0.48-0.62％，稀土：0.10-0.25％，V：0.04-0.07％，B：0.18-0.32％，Ti：0.02-0.09％，W：0.18-0.22％，Nb：0.25-0.35％，Ta：0.04-0.10％，Al：0.05-0.07％，Cu：0.7-1.1％，S＜0.040％，P＜0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：0.95％，Cr：0.65％，Si：2.15％，Mn：0.7％，Mo：0.5％，Ni：0.55％，稀土：0.175％，V：0.055％，B：0.25％，Ti：0.055％，W：0.20％，Nb：0.3％，Ta：0.07％，Al：0.06％，Cu：0.9％，S：0.025％，P：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、铬锭、硅粉、锰块、钼锭、镍块、钒锭、硼块、钛粉、钨块、铌块、铊锭、铝锭、铜块、硫粉和磷粉进行熔炼，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.85-1.05％，Cr：0.5-0.8％，Si：1.4-2.9％，Mn：0.6-0.8％，Mo：0.4-0.6％，Ni：0.45-0.65％，稀土：0.05-0.30％，V：0.03-0.08％，B：0.15-0.35％，Ti：0.01-0.10％，W：0.15-0.25％，Nb：0.2-0.4％，Ta：0.02-0.12％，Al：0.04-0.08％，Cu：0.6-1.2％，S＜0.045％，P＜0.045％，余量为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至960-990℃，保温15-25min，空冷至室温，然后升温至550-650℃，保温25-35min，然后空冷至室温得高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球。
优选地，S1中，熔炼的温度为1400-1450℃。
优选地，S1中，球化处理的温度为1450-1550℃。
本发明通过对高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的组分进行合理选择，并控制P、S两种杂质的含量，同时当钢球中含铬量达到一定比例时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢球表面形成一层很薄的氧化膜(自钝化膜)，可阻止钢球的基体进一步腐蚀，提升了耐磨球的耐磨性能和耐腐蚀性能，延长了使用寿命；
控制铝元素和硅元素的配比，并通过添加稀土进行球化处理，使得形成的铝硅晶相得到在保持一定抗冲击性能的同时，具有优异的硬度。控制锰元素、铬元素、钒元素和钨元素的合计含量与碳元素的配比，使得在一定碳元素含量得前提下，锰元素、铬元素、钒元素和钨元素的合计含量控制在一定范围内，其中Mn是使γ相区扩大的合金元素，它可使钢的淬透性增加，使Ms点降低，促进奥氏体晶粒长大；铬能显著提高耐磨球的强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性，铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力，钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在一定碳元素的含量下，锰元素、铬元素、钒元素和钨元素相互补强，且与碳形成强化相，赋予了本发明耐磨球高硬度和优异的抗冲击性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，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
本发明提出的一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：0.95％，Cr：0.65％，Si：2.15％，Mn：0.7％，Mo：0.5％，Ni：0.55％，稀土：0.175％，V：0.055％，B：0.25％，Ti：0.055％，W：0.20％，Nb：0.3％，Ta：0.07％，Al：0.06％，Cu：0.9％，S：0.025％，P：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例2
本发明的一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、铬锭、硅粉、锰块、钼锭、镍块、钒锭、硼块、钛粉、钨块、铌块、铊锭、铝锭、铜块、硫粉和磷粉进行熔炼，熔炼的温度为1400℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，球化处理的温度为1550℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.85％，Cr：0.8％，Si：1.4％，Mn：0.8％，Mo：0.4％，Ni：0.65％，稀土：0.05％，V：0.08％，B：0.15％，Ti：0.10％，W：0.15％，Nb：0.4％，Ta：0.02％，Al：0.08％，Cu：0.6％，S：0.035％，P：0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至960℃，保温25min，空冷至室温，然后升温至550℃，保温35min，然后空冷至室温得高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球。
实施例3
本发明的一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、铬锭、硅粉、锰块、钼锭、镍块、钒锭、硼块、钛粉、钨块、铌块、铊锭、铝锭、铜块、硫粉和磷粉进行熔炼，熔炼的温度为1450℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，球化处理的温度为1450℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：1.05％，Cr：0.5％，Si：2.9％，Mn：0.6％，Mo：0.6％，Ni：0.45％，稀土：0.30％，V：0.03％，B：0.35％，Ti：0.01％，W：0.25％，Nb：0.2％，Ta：0.12％，Al：0.04％，Cu：1.2％，S：0.015％，P:0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至990℃，保温15min，空冷至室温，然后升温至650℃，保温25min，然后空冷至室温得高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球。
实施例4
本发明的一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、铬锭、硅粉、锰块、钼锭、镍块、钒锭、硼块、钛粉、钨块、铌块、铊锭、铝锭、铜块、硫粉和磷粉进行熔炼，熔炼的温度为1405℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，球化处理的温度为1545℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.88％，Cr：0.7％，Si：1.5％，Mn：0.75％，Mo：0.45％，Ni：0.62％，稀土：0.10％，V：0.07％，B：0.18％，Ti：0.09％，W：0.18％，Nb：0.35％，Ta：0.04％，Al：0.07％，Cu：0.7％，S：0.030％，P:0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至970℃，保温22min，空冷至室温，然后升温至580℃，保温32min，然后空冷至室温得高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球。
实施例5
本发明的一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、铬锭、硅粉、锰块、钼锭、镍块、钒锭、硼块、钛粉、钨块、铌块、铊锭、铝锭、铜块、硫粉和磷粉进行熔炼，熔炼的温度为1445℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，球化处理的温度为1455℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：1.02％，Cr：0.6％，Si：2.8％，Mn：0.65％，Mo：0.55％，Ni：0.48％，稀土：0.25％，V：0.04％，B：0.32％，Ti：0.02％，W：0.22％，Nb：0.25％，Ta：0.10％，Al：0.05％，Cu：1.1％，S：0.030％，P:0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至980℃，保温18min，空冷至室温，然后升温至620℃，保温28min，然后空冷至室温得高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球。
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 (9)

1.一种高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.85-1.05％，Cr：0.5-0.8％，Si：1.4-2.9％，Mn：0.6-0.8％，Mo：0.4-0.6％，Ni：0.45-0.65％，稀土：0.05-0.30％，V：0.03-0.08％，B：0.15-0.35％，Ti：0.01-0.10％，W：0.15-0.25％，Nb：0.2-0.4％，Ta：0.02-0.12％，Al：0.04-0.08％，Cu：0.6-1.2％，S＜0.045％，P＜0.045％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其特征在于，Al含量与Si含量之比Al/Si以重量比计，满足0.014＜Al/Si＜0.057。
3.根据权利要求1或2所述的高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其特征在于，Mn、Cr、V及W的合计含量(Mn+Cr+V+W)与C的含量之比(Mn+Cr+V+W)/C以重量比计，满足1.22＜(Mn+Cr+V+W)/C＜2.27。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其特征在于，Al和Si的合计含量与稀土含量之比(Al+Si)/稀土以重量比计，满足4.8＜(Al+Si)/稀土＜59.6。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.88-1.02％，Cr：0.6-0.7％，Si：1.5-2.8％，Mn：0.65-0.75％，Mo：0.45-0.55％，Ni：0.48-0.62％，稀土：0.10-0.25％，V：0.04-0.07％，B：0.18-0.32％，Ti：0.02-0.09％，W：0.18-0.22％，Nb：0.25-0.35％，Ta：0.04-0.10％，Al：0.05-0.07％，Cu：0.7-1.1％，S＜0.040％，P＜0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球，其特征在于，其各组分的重量百分数如下：C：0.95％，Cr：0.65％，Si：2.15％，Mn：0.7％，Mo：0.5％，Ni：0.55％，稀土：0.175％，V：0.055％，B：0.25％，Ti：0.055％，W：0.20％，Nb：0.3％，Ta：0.07％，Al：0.06％，Cu：0.9％，S：0.025％，P：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、铬锭、硅粉、锰块、钼锭、镍块、钒锭、硼块、钛粉、钨块、铌块、铊锭、铝锭、铜块、硫粉和磷粉进行熔炼，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：0.85-1.05％，Cr：0.5-0.8％，Si：1.4-2.9％，Mn：0.6-0.8％，Mo：0.4-0.6％，Ni：0.45-0.65％，稀土：0.05-0.30％，V：0.03-0.08％，B：0.15-0.35％，Ti：0.01-0.10％，W：0.15-0.25％，Nb：0.2-0.4％，Ta：0.02-0.12％，Al：0.04-0.08％，Cu：0.6-1.2％，S＜0.045％，P＜0.045％，余量为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至960-990℃，保温15-25min，空冷至室温，然后升温至550-650℃，保温25-35min，然后空冷至室温得高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球。
8.根据权利要求7所述的高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法，其特征在于，S1中，熔炼的温度为1400-1450℃。
9.根据权利要求7或8所述的高碳低铬低钨高硬度抗冲击的耐磨球的制备方法，其特征在于，S1中，球化处理的温度为1450-1550℃。
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