CN115927971B - 一种耐腐蚀高硬耐磨球及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀高硬耐磨球及其制备工艺，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层，所述熔覆层包括贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。将物料按比例加入后升温至熔融状态下搅拌，随后进行脱氧、扒渣、浇注后，得到耐磨球坯体，将耐磨球坯体经过淬火后升温并在其表面等离子熔覆形成熔覆层，之后进行退火及清洗之后得到成品。本发明能够改善现有耐磨球的晶体组织粗糙，硬度比较低，耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等性能欠佳的缺陷，工艺流程简单，工件使用寿命延长。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨材料领域，尤其涉及一种耐腐蚀高硬耐磨球及其制备工艺。
背景技术
球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备，球磨机广泛应用于水泥，硅酸盐制品，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装各种规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。随着我国工业近年来的迅速发展，对于耐磨球的需求不断增加，因此改善耐磨球性能，降低耐磨球磨耗，提高其使用寿命，是球磨机技术发展的主要方向之一。
发明内容
本发明的发明目的在于：提供一种耐腐蚀高硬耐磨球及其制备工艺，先将各组分原料进行熔炼后，浇注成型，得到含有钨、钼、铼、锰等元素的合金球体，在制备过程中加入熔覆粉末与陶瓷粉末进行高温熔覆使得所述耐磨球表面形成熔覆层以提高所述耐磨球的强度、硬度和耐磨性等，所述熔覆粉末采用性能优良的钴基合金粉末，熔覆粉末中加入了Cr3C2作耐磨陶瓷相，具有强度高、硬度大、抗氧化性与耐腐蚀性好、磨耗低、使用寿命长等优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种耐腐蚀高硬耐磨球，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层。
为了更好地实施该发明，所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.1～1.22%、Co：5.0～5.8%、Cr：2.8～3.12%、Zr：0 .05～0 .15%、Nb：0 .02～0 .045%、W：0.4～0.6%、Re：0.1～0.25%、Ni：0 .20～0.40%、Mo：0 .06～0 .11%、Si：1.15～1.80%、C：1.5～2.23%、V：0.05～0 .15%、P≤0 .012%、S≤0 .012%，其余为Fe及不可避免的杂质。
为了更好地实施该发明，所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。
为了更好地实施该发明，所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：12～14%、Li：3～5%、Cr：2～4%、W：4～8%、Mo：3～7%、Sr：3～7%、Mn：5～7%、Co：3～6%、V：6～8%、Ni：3～5%、B：3～7%、Cr3C2：20~30%、纳米改性剂：3～5%，其余为Fe及不可避免的杂质。
为了更好地实施该发明，所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：12～14%、Li：3～5%、Cr：2～4%、W：4～8%、Mo：3～7%、Sr：3～7%、Mn：5～7%、Co：3～6%、V：6～8%、Ni：3～5%、B：3～7%、Cr3C2：35~45%，其余为Fe及不可避免的杂质。
为了更好地实施该发明，所述的耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照所述耐磨球中各化学成分重量配比，将制备原料加入感应炉中进行熔炼，待原料完全高温溶解后，对熔融状的物料进行搅拌，随后保温状态下静止一段时间，得到质量合格的铁液，随后将铁液经脱氧、扒渣、浇注后，得到耐磨球坯体；
S2、将耐磨球坯体空冷至室温，随后将冷却后的铸件加热至880～930℃，保温3小时后，通过油淬方式进行淬火工艺，当降温至720～760℃时，再升温至910～950℃，保温1～2小时后，再次对铸件进行油淬，降温至500～530℃，保温2小时后，在空气中冷却至室温，得到耐磨球基体；
S3、选用清洗剂清除掉基底表面的杂质和油污，所述清洗剂包括工业用二氯乙烷、工业用四氯化碳、工业用三氯乙烯、浓度不低于95.6%的工业酒精、浓度不低于98%的浓硝酸、碱性脱脂液的一种或几种，清洗后进行烘干干燥；
S4、在等离子熔覆工艺前对熔覆层粉末进行预处理：将粉末进行过筛，保留过筛粉末粒度尺寸分布在110～120目，将过筛粉末在150℃温度下进行干燥1～2小时，为防止粉末板结在干燥过程中需要进行2～3次翻拌；
S5、以里熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：工作电流110～150A，工作电压15～20V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离8mm，扫描速度175～185mm/min；
S6、将均布里熔覆层的耐磨球基体加热至450～530℃，保温2小时后空冷至室温；
S7、以表熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：工作电流110～150A，工作电压15～20V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离10mm，扫描速度195～205mm/min；
S8、将经过S7步骤得到的耐磨球经低温回火后得到所述高硬度耐磨球，其具体工艺为：将耐磨球体升温至240℃，保温25min，升温至280℃，保温45min，升温至320℃，保温60min，升温至410℃，保温70min，升温至570℃，保温120min，空冷至室温，再加热至250℃，保温2h，得到耐腐蚀高硬耐磨球；
S9、将经过S4步骤的高硬度耐磨球进行研磨抛光、超声波清洗、烘干。
为了更好地实施该发明，所述等离子熔覆工艺中所采用的等离子气体均为氩气。
为了更好地实施该发明，所述送粉气与保护气均为氮气或其他惰性气体。
本发明的有益效果：
本发明创新性的设计一种耐腐蚀高硬耐磨球及其制备工艺，在制备耐磨球坯体过程中加入钢、锰合金、铬合金和钨铼合金，能够细化组织晶粒，提高耐磨球冲击韧性、抗蠕变性及耐磨性能，使耐磨球坯体在硬度、强度、韧性等力学性能方面有一定提升；
等离子喷涂采用刚性非转移型等离子弧为热源，加热熔化喷涂粉末并使其加速撞击工件后沉积形成涂层，因而具有其独特的优点:焰流温度高，等离子焰流高温区的温度可达10000K以上，能熔化所有的固体物质，粉末熔化状况好，沉积效率高,易于制备厚涂层，与基体结合强度较高。
在对耐磨球坯体进行激光熔覆工艺前，选择铬含量较高的合金粉末作为熔覆层，合金粉末中含有Cr、Mo、W、Si、Co等元素，作为基体元素的钴起到固溶其他合金的作用；在所述合金粉末中含有铬，其作用主要是增强合金的耐腐蚀性和强度；在所述合金粉末中含有钼，其作用在于与钨协同作用，有助于稳定合金的线膨胀系数；经过热处理后，等重量百分比的钨与钼形成第二相强化相，增强钴基合金基体的强度、硬度；在所述合金粉末中含有微量的氮可以消耗易使基体钴从塑性相向脆性相转变中所产生的过量的铬元素，使得加工后得到合金材料塑性增强，硬度不至于升高。钴基合金具有较低的层错能及基体组织在应力作用或温度影响下由面心立方转变为六方密排晶体结构，能够提升其耐磨性能；由于铬、钨和钼的合金碳化物分布于富钴的基体中以及部分铬、钨和钼原子固溶于基体，使合金得到强化，从而改善耐磨性，同时能够提高耐磨球表层的强度、硬度与冲击韧性。
涂层与基体的结合以机械锚合为主，其热膨胀系数一般远高于涂层材料，涂层和基体的结合界面处存在较高的应力，涂层与基体结合强度相对不高。为了提高涂层结合强度，先在耐磨球体表面等离子喷涂里熔覆层，随后进行退火工艺以消除残余应力，使得涂层与基体之间能形成良好的冶金结合层，随后进行二次熔覆，在球体表面喷涂表熔覆层，随后经过等离子熔覆处理后将耐磨球进行逐步升温回火，消除其内部残余应力，以防止出现变形和开裂等现象，提高其耐磨性能及强度、硬度和冲击韧性。
具体实施方式
实施例1：
本发明提出了一种耐腐蚀高硬耐磨球，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层。
所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.1%、Co：5.8%、Cr：2.8%、Zr：0 .15%、Nb：0.02%、W：0.6%、Re：0.1%、Ni：0 .20%、Mo：0 .06%、Si：1.80%、C：1.5%、V：0 .15%、P≤0 .012%、S≤0 .012%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。
所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：12%、Li：5%、Cr：2%、W：8%、Mo：3%、Sr：7%、Mn：5%、Co：6%、V：6%、Ni：5%、B：3%、Cr3C2：30%、纳米改性剂：3%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：14%、Li：3%、Cr：4%、W：4%、Mo：7%、Sr：3%、Mn：7%、Co：3%、V：8%、Ni：3%、B：7%、Cr3C2：35%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述的耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照所述耐磨球中各化学成分重量配比，将制备原料加入感应炉中进行熔炼，待原料完全高温溶解后，对熔融状的物料进行搅拌，随后保温状态下静止一段时间，得到质量合格的铁液，随后将铁液经脱氧、扒渣、浇注后，得到耐磨球坯体；
S2、将耐磨球坯体空冷至室温，随后将冷却后的铸件加热至880℃，保温3小时后，通过油淬方式进行淬火工艺，当降温至760℃时，再升温至910℃，保温2小时后，再次对铸件进行油淬，降温至500℃，保温2小时后，在空气中冷却至室温，得到耐磨球基体；
S3、选用清洗剂清除掉基底体表面的杂质和油污，所述清洗剂包括工业用二氯乙烷、工业用四氯化碳、工业用三氯乙烯、浓度不低于95.6%的工业酒精、浓度不低于98%的浓硝酸、碱性脱脂液的一种或几种，清洗后进行烘干干燥；
S4、在等离子熔覆工艺前对熔覆层粉末进行预处理：将粉末进行过筛，保留过筛粉末粒度尺寸分布在110目，将过筛粉末在150℃温度下进行干燥2小时，为防止粉末板结在干燥过程中需要进行2次翻拌；
S5、以里熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：等离子气体为氩气，送粉气与保护气为氮气或其他惰性气体，工作电流150A，工作电压15V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离8mm，扫描速度185mm/min；
S6、将均布里熔覆层的耐磨球基体加热至450℃，保温2小时后空冷至室温；
S7、以表熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：等离子气体为氩气，送粉气与保护气为氮气或其他惰性气体，工作电流150A，工作电压15V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离10mm，扫描速度195mm/min；
S8、将经过S7步骤得到的耐磨球经低温回火后得到所述高硬度耐磨球，其具体工艺为：将耐磨球体升温至240℃，保温25min，升温至280℃，保温45min，升温至320℃，保温60min，升温至410℃，保温70min，升温至570℃，保温120min，空冷至室温，再加热至250℃，保温2h，得到耐腐蚀高硬耐磨球；
S9、将经过S4步骤的高硬度耐磨球进行研磨抛光、超声波清洗、烘干。
实施例2：
本发明提出了一种耐腐蚀高硬耐磨球，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层。
所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.22%、Co：5.0%、Cr：3.12%、Zr：0 .05%、Nb：0 .045%、W：0.4%、Re：0.25%、Ni：0 .20%、Mo：0 .11%、Si：1.15%、C：2.23%、V：0.05%、P≤0.012%、S≤0 .012%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。
所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：14%、Li：3%、Cr：4%、W：4%、Mo：7%、Sr：3%、Mn：7%、Co：3%、V：8%、Ni：3%、B：3%、Cr3C2：30%、纳米改性剂：3%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：12%、Li：5%、Cr：2%、W：8%、Mo：3%、Sr：7%、Mn：5%、Co：6%、V：6%、Ni：5%、B：3%、Cr3C2：45%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述的耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照所述耐磨球中各化学成分重量配比，将制备原料加入感应炉中进行熔炼，待原料完全高温溶解后，对熔融状的物料进行搅拌，随后保温状态下静止一段时间，得到质量合格的铁液，随后将铁液经脱氧、扒渣、浇注后，得到耐磨球坯体；
S2、将耐磨球坯体空冷至室温，随后将冷却后的铸件加热至930℃，保温3小时后，通过油淬方式进行淬火工艺，当降温至720℃时，再升温至950℃，保温1小时后，再次对铸件进行油淬，降温至530℃，保温2小时后，在空气中冷却至室温，得到耐磨球基体；
S3、选用清洗剂清除掉基底表面的杂质和油污，所述清洗剂包括工业用二氯乙烷、工业用四氯化碳、工业用三氯乙烯、浓度不低于95.6%的工业酒精、浓度不低于98%的浓硝酸、碱性脱脂液的一种或几种，清洗后进行烘干干燥；
S4、在等离子熔覆工艺前对熔覆层粉末进行预处理：将粉末进行过筛，保留过筛粉末粒度尺寸分布在120目，将过筛粉末在150℃温度下进行干燥2小时，为防止粉末板结在干燥过程中需要进行2次翻拌；
S5、以里熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：等离子气体为氩气，送粉气与保护气为氮气或其他惰性气体，工作电流110A，工作电压20V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离8mm，扫描速度175mm/min；
S6、将均布里熔覆层的耐磨球基体加热至450℃，保温2小时后空冷至室温；
S7、以表熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：等离子气体为氩气，送粉气与保护气为氮气或其他惰性气体，工作电流150A，工作电压15V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离10mm，扫描速度205mm/min；
S8、将经过S7步骤得到的耐磨球经低温回火后得到所述高硬度耐磨球，其具体工艺为：将耐磨球体升温至240℃，保温25min，升温至280℃，保温45min，升温至320℃，保温60min，升温至410℃，保温70min，升温至570℃，保温120min，空冷至室温，再加热至250℃，保温2h，得到耐腐蚀高硬耐磨球；
S9、将经过S4步骤的高硬度耐磨球进行研磨抛光、超声波清洗、烘干。
实施例3：
本发明提出了一种耐腐蚀高硬耐磨球，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层。
所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.17%、Co：5.2%、Cr：2.9%、Zr：0 .10%、Nb：0.03%、W：0.5%、Re：0.15%、Ni：0 .30%、Mo：0 .08%、Si：1.45%、C：2.0%、V：0 .2%、P≤0 .012%、S≤0 .012%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。
所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：13%、Li：4%、Cr：3%、W：6%、Mo：5%、Sr：5%、Mn：6%、Co：4%、V：7%、Ni：4%、B：5%、Cr3C2：35%、纳米改性剂：4%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：14%、Li：3.7%、Cr：3.2%、W：5.3%、Mo：4.5%、Sr：5.5%、Mn：6.3%、Co：4.5%、V：6.8%、Ni：3.2%、B：5.1%、Cr3C2：42%，其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例提供的耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺同实施例1。
对比例1：
本发明提出了一种耐腐蚀高硬耐磨球，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层。
所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.3%、Co：4.3%、Cr：2.7%、Zr：0.05%、Nb：0.02%、W：0.35%、Re：0.05%、Ni：0 .17%、Mo：0 .05%、Si：1.80%、C：2.4%、V：0 .16%、P：0 .017%、S：0 .015%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。
所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：12%、Li：5%、Cr：2%、W：8%、Mo：3%、Sr：7%、Mn：5%、Co：6%、V：6%、Ni：5%、B：3%、Cr3C2：30%、纳米改性剂：3%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：14%、Li：3%、Cr：4%、W：4%、Mo：7%、Sr：3%、Mn：7%、Co：3%、V：8%、Ni：3%、B：7%、Cr3C2：35%，其余为Fe及不可避免的杂质。
本对比例提供的耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺同实施例1。
对比例2：
本发明提出了一种耐腐蚀高硬耐磨球，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层。
所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.1%、Co：5.8%、Cr：2.8%、Zr：0 .15%、Nb：0.02%、W：0.6%、Re：0.1%、Ni：0 .20%、Mo：0 .06%、Si：1.80%、C：1.5%、V：0 .15%、P≤0 .012%、S≤0 .012%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。
所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：11%、Li：6%、Cr：4%、W：3%、Mo：2%、Sr：8%、Mn：4%、Co：2%、V：5%、Ni：6%、B：8%、Cr3C2：17%、纳米改性剂：3%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：14%、Li：3%、Cr：4%、W：4%、Mo：7%、Sr：3%、Mn：7%、Co：3%、V：8%、Ni：3%、B：7%、Cr3C2：35%，其余为Fe及不可避免的杂质。
本对比例提供的耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺同实施例1。
对比例3：
本发明提出了一种耐腐蚀高硬耐磨球，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层。
所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.1%、Co：5.8%、Cr：2.8%、Zr：0 .15%、Nb：0.02%、W：0.6%、Re：0.1%、Ni：0 .20%、Mo：0 .06%、Si：1.80%、C：1.5%、V：0 .15%、P≤0 .012%、S≤0 .012%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。
所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：12%、Li：5%、Cr：2%、W：8%、Mo：3%、Sr：7%、Mn：5%、Co：6%、V：6%、Ni：5%、B：3%、Cr3C2：30%、纳米改性剂：3%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：15%、Li：6%、Cr：5%、W：3%、Mo：2%、Sr：2%、Mn：8%、Co：2%、V：5%、Ni：6%、B：8%、Cr3C2：33%，其余为Fe及不可避免的杂质。
本对比例提供的耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺同实施例1。
对比例4：
本发明提出了一种耐腐蚀高硬耐磨球，其包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层。
所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.1%、Co：5.8%、Cr：2.8%、Zr：0 .15%、Nb：0.02%、W：0.6%、Re：0.1%、Ni：0 .20%、Mo：0 .06%、Si：1.80%、C：1.5%、V：0 .15%、P≤0 .012%、S≤0 .012%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层。
所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：12%、Li：5%、Cr：2%、W：8%、Mo：3%、Sr：7%、Mn：5%、Co：6%、V：6%、Ni：5%、B：3%、Cr3C2：30%、纳米改性剂：3%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：14%、Li：3%、Cr：4%、W：4%、Mo：7%、Sr：3%、Mn：7%、Co：3%、V：8%、Ni：3%、B：7%、Cr3C2：35%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述的耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照所述耐磨球中各化学成分重量配比，将制备原料加入感应炉中进行熔炼，待原料完全高温溶解后，对熔融状的物料进行搅拌，随后保温状态下静止一段时间，得到质量合格的铁液，随后将铁液经脱氧、扒渣、浇注后，得到耐磨球坯体；
S2、将耐磨球坯体空冷至室温，随后将冷却后的铸件加热至870℃，保温3小时后，通过油淬方式进行淬火工艺，当降温至710℃时，再升温至910℃，保温2小时后，再次对铸件进行油淬，降温至470℃，保温2小时后，在空气中冷却至室温，得到耐磨球基体；
S3、选用清洗剂清除掉基底表面的杂质和油污，所述清洗剂包括工业用二氯乙烷、工业用四氯化碳、工业用三氯乙烯、浓度不低于95.6%的工业酒精、浓度不低于98%的浓硝酸、碱性脱脂液的一种或几种，清洗后进行烘干干燥；
S4、在等离子熔覆工艺前对熔覆层粉末进行预处理：将粉末进行过筛，保留过筛粉末粒度尺寸分布在130目，将过筛粉末在150℃温度下进行干燥2小时，为防止粉末板结在干燥过程中需要进行3次翻拌；
S5、以里熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：等离子气体为氩气，送粉气与保护气为氮气或其他惰性气体，工作电流100A，工作电压10V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离8mm，扫描速度155mm/min；
S6、将均布里熔覆层的耐磨球基体加热至450℃，保温2小时后空冷至室温；
S7、以表熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：等离子气体为氩气，送粉气与保护气为氮气或其他惰性气体，工作电流120A，工作电压15V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离10mm，扫描速度210mm/min；
S8、将经过S7步骤得到的耐磨球经低温回火后得到所述高硬度耐磨球，其具体工艺为：将耐磨球体升温至240℃，保温25min，升温至280℃，保温45min，升温至320℃，保温60min，升温至410℃，保温70min，升温至570℃，保温120min，空冷至室温，再加热至250℃，保温2h，得到耐腐蚀高硬耐磨球；
S9、将经过S4步骤的高硬度耐磨球进行研磨抛光、超声波清洗、烘干。
表1耐磨球经过回火并清洗烘干后，表面硬度和冲击韧性测试结果
通过表1可知，实施例1-3在符合物料配比和工艺流程要求的情况下力学性能较为稳定且表面硬度和冲击韧性均高于对比例1-4，在耐磨球基体材料中加入多种合金以改善铁球性能，增加其强度和韧性，高温熔覆有利于减少涂层和基体中的疏松孔隙结构,而且使晶粒细化、组织均匀化,提高耐磨球的强韧性，分段回火方式有利于耐磨球进一步去应力防止开裂变形；在熔覆工艺中，温度和冷却时间直接影响里熔覆层去应力状态，里熔覆层去应力情况对表熔覆层的性能影响更为直接。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Claims (4)
1.一种耐腐蚀高硬耐磨球，其其特征在于，包括耐磨球体和耐磨球表面熔覆层，所述耐磨球表面熔覆层分为贴合于所述耐磨球体外表面的里熔覆层和均布于所述里熔覆层外表面的表熔覆层；
所述里熔覆层包括以质量分数计的Mg：12～14%、Li：3～5%、Cr：2～4%、W：4～8%、Mo：3～7%、Sr：3～7%、Mn：5～7%、Co：3～6%、V：6～8%、Ni：3～5%、B：3～7%、Cr3C2：20~30%、纳米改性剂：3～5%，其余为Fe及不可避免的杂质；
所述表熔覆层包括以质量分数计的Mg：12～14%、Li：3～5%、Cr：2～4%、W：4～8%、Mo：3～7%、Sr：3～7%、Mn：5～7%、Co：3～6%、V：6～8%、Ni：3～5%、B：3～7%、Cr3C2：35~45%，其余为Fe及不可避免的杂质；
耐腐蚀高硬耐磨球制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照所述耐磨球中各化学成分重量配比，将制备原料加入感应炉中进行熔炼，待原料完全高温溶解后，对熔融状的物料进行搅拌，随后保温状态下静止一段时间，得到质量合格的铁液，随后将铁液经脱氧、扒渣、浇注后，得到耐磨球坯体；
S2、将耐磨球坯体空冷至室温，随后将冷却后的铸件加热至880～930℃，保温3小时后，通过油淬方式进行淬火工艺，当降温至720～760℃时，再升温至910～950℃，保温1～2小时后，再次对铸件进行油淬，降温至500～530℃，保温2小时后，在空气中冷却至室温，得到耐磨球基体；
S3、选用清洗剂清除掉基底表面的杂质和油污，所述清洗剂包括工业用二氯乙烷、工业用四氯化碳、工业用三氯乙烯、浓度不低于95.6%的工业酒精、浓度不低于98%的浓硝酸、碱性脱脂液的一种或几种，清洗后进行烘干干燥；
S4、在等离子熔覆工艺前对熔覆层粉末进行预处理：将粉末进行过筛，保留过筛粉末粒度尺寸分布在110～120目，将过筛粉末在150℃温度下进行干燥1～2小时，为防止粉末板结在干燥过程中需要进行2～3次翻拌；
S5、以里熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：工作电流110～150A，工作电压15～20V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离8mm，扫描速度175～185mm/min；
S6、将均布里熔覆层的耐磨球基体加热至450～530℃，保温2小时后空冷至室温；
S7、以表熔覆层粉末为原料在耐磨球基体表面通过等离子熔覆的方式制备里熔覆层，等离子熔覆配合同步送粉进行，其工艺参数如下：工作电流110～150A，工作电压15～20V，保护气体流量1.3m3/h，送粉气体流量0.65m3/h，喷嘴距表面距离10mm，扫描速度195～205mm/min；
S8、将经过S7步骤得到的耐磨球经低温回火后得到所述高硬度耐磨球，其具体工艺为：将耐磨球体升温至240℃，保温25min，升温至280℃，保温45min，升温至320℃，保温60min，升温至410℃，保温70min，升温至570℃，保温120min，空冷至室温，再加热至250℃，保温2h，得到耐腐蚀高硬耐磨球；
S9、将经过S4步骤的高硬度耐磨球进行研磨抛光、超声波清洗、烘干。
2.如权利要求1所述的耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，所述耐磨球体包括以质量分数计的Mn：1.1～1.22%、Co：5.0～5.8%、Cr：2.8～3.12%、Zr：0 .05～0 .15%、Nb：0 .02～0.045%、W：0.4～0.6%、Re：0.1～0.25%、Ni：0 .20～0.40%、Mo：0 .06～0 .11%、Si：1.15～1.80%、C：1.5～2.23%、V：0.05～0 .15%、P≤0 .012%、S≤0 .012%，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，所述等离子熔覆工艺中所采用的等离子气体均为氩气。
4.如权利要求1所述的耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，所述送粉气与保护气均为氮气或其他惰性气体。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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