專利名稱：高鉻鑄鋼磨球及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球磨機用高鉻鑄鋼磨球及制備方法。
背景技術(shù)：
磨球是粉磨設(shè)備最常用研磨體，在粉磨行業(yè)各類易損件中消耗量最大，因此人們不斷研究、改進、提高磨球耐磨性，降低單位磨耗。中國專利CN97100735.7公開的球磨機用高韌性高鉻耐磨球及其制造方法，磨球組成為C1.8-3.0，Si0.5-0.7，Mn0.7-1.2，Cr12-14，W0.1-1.0，Nb0.01-1.0，Re0.001-0.05，Mg0.001-0.005，Al0.1-1.0，Ti0.001-0.1和/或Ta0.001-0.005，P＜0.08，S＜0.06，余為鐵。所得磨球試驗硬度HRC50-60，沖擊韌性ak≥8J/cm2。然而該合金組成較高的碳及鋁含量，會導(dǎo)致材料韌性下降，磨球在使用過程中破球率較高，磨球更換頻繁，球磨機有效作業(yè)率下降，導(dǎo)致產(chǎn)能下降；其次，其硬度仍然相對較低，材料的耐磨性也有待改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種硬度更高，耐磨性和韌性更好的高鉻鑄鋼磨球。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種還可以進一步提高合金材質(zhì)性能的上述高鉻鑄鋼磨球制備方法。
本發(fā)明第一目的實現(xiàn)，主要通過改進合金元素組元及含量，采取降低合金中碳元素和鋁元素含量，適當(dāng)提高鉻元素及稀土含量，以及增添鉬、鎳和釩元素，從而達(dá)到提高材料強度、韌性及耐磨性，實現(xiàn)本發(fā)明目的。具體說，本發(fā)明高鉻鑄鋼磨球組成(wt％)為C1.0-1.6，Si0.5-1.0，Mn0.5-1.0，Cr10-18，Re0.03-0.1，Al0.03-0.1，Mo1.0-3.0，Ni1.0-2.0，V0.3-1.0，P≤0.03，S≤0.03，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素。
本發(fā)明合金中降低碳含量，控制碳化物量，達(dá)到提高材料的韌性；降低鋁含量，也有利于提高材料韌性；
提高鉻含量，有利于提高組織中M7C3型碳化物量，從而提高材料硬度，達(dá)到提高耐磨性；稀土含量提高，有利于控制夾雜物形狀，細(xì)化組織，以及降低材料中硫、磷及氣體含量，達(dá)到提高材料的強韌性；加入鉬，與C生成M2C型或M6C型碳化物，并可固溶于基體中，使基體強化，增強耐磨性及回火阻力。但如果鉬含量過高，則M6C型碳化物增加，對韌性不利，故鉬含量較好控制在1.0-3.0。
加入鎳，有利于擴大材料中奧氏體化區(qū)，固溶于基體，使基體強化，增加材料的淬透性，提高材料的強度及耐磨性；加入釩，與碳生成MC型碳化物，有利于提高材料硬度及耐磨性。
本發(fā)明中稀土(Re)，與合金中通常使用稀土相仿，無特別要求。
本發(fā)明合金，由于具有較高強度及韌性，因此不易破碎等特點。鑄造磨球，可以是通常實芯磨球，其中一種較好為鑄成中空磨球，中空磨球，減輕了磨球質(zhì)量，不僅可以降低磨球成本，而且中空磨球質(zhì)量變輕，也有利于降低粉磨機功率消耗，節(jié)約使用電能。兼顧磨球有效使用壽命及材料成本，本發(fā)明中空磨球，一種較好為中空壁厚為磨球半徑的45-70％，其中更好為磨球半徑的50-60％。
本發(fā)明第二目的實現(xiàn)，其特征在于冶煉符合上述合金，澆鑄成型后，經(jīng)900-950℃二次淬火處理，再經(jīng)400-450℃二次回火處理。上述處理，可以使材料獲得回火馬氏體組織，粒狀碳化物，以及部分貝氏體組織，有利于進一步提高材料的強度、耐磨性和抗裂紋性能。
本發(fā)明高鉻鑄鋼磨球，由于采用調(diào)整合金組元及含量，從而提高了合金材料硬度、耐磨性和韌性，輔以澆鑄成型后采用二次淬火及二次回火熱處理，更是提高了材料物理性能。較對比合金磨球，具有更高硬度，HRc≥61，更好的韌性，ak≥10J/cm2，抗拉強度σb≥800MPa。有效降低了磨球破球率，試驗幾乎沒有破球發(fā)生，降低了磨球單位磨耗，以磨煤為例，噸耗降至11-15g/噸煤，延長了磨球使用壽命，降低了使用成本。鑄成中空磨球，在確保不破碎正常使用前提下，可以降低磨球成本，可以降低成本約5-17％。
以下結(jié)合幾個具體實施方式
，進一步說明本發(fā)明。
具體實施例方式
實施例在中頻電爐中，加入廢鋼熔煉，熔化后取樣分析，根據(jù)實施例目標(biāo)要求(附表)，補入相應(yīng)量的合金材料，在爐溫1630-1650℃時出鋼，在鋼包內(nèi)加入需要量的鋁塊及稀土，使鋼水在鋼包內(nèi)鎮(zhèn)靜5-8分鐘后，開始澆注。根據(jù)磨球大小，可以澆鑄成實心磨球，也可以澆鑄成壁厚為澆注球半徑50-60％的中空球(例如球徑920mm，壁厚為230mm)。澆鑄完畢，使磨球在鑄型中自然冷卻，三天后開箱脫模，吊入電阻爐內(nèi)加熱至1000-1050℃，保溫5小時以上。然后隨爐冷卻至900-950℃出爐，進行第一次淬火處理，當(dāng)磨球溫度低于400℃，停止淬火；再放入加熱爐升溫至1000-1050℃，保溫5小時以上，然后隨爐冷卻至900-950℃出爐，進行第二次淬火處理，當(dāng)磨球溫度低于400℃，停止淬火，自然冷卻至200℃以下。吊入加熱爐，升溫至400-450℃保溫8小時以上，進行第一次回火處理，隨爐冷卻至100℃以下；再加溫至400-450℃保溫8小時以上，進行第二次回火處理，隨爐冷卻。
此外，回火處理也可以不采取前述冷卻后再加熱熱處理方式，而是直接在淬火停止后在400-450℃保溫8小時以上進行第一次回火處理，再次加熱進行第二次回火處理。
實施例合金配伍及性能表(wt％)

說明余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素，表中抗拉強度為σb/MPa，硬度為HRc；韌性為akJ/cm2。
權(quán)利要求
1.高鉻鑄鋼磨球，組成(wt％)為C 1.0-1.6，Si 0.5-1.0，Mn 0.5-1.0，Cr 10-18，Re 0.03-0.1，Al 0.03-0.1，Mo 1.0-3.0，Ni 1.0-2.0，V 0.3-1.0，P≤0.03，S≤0.03，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高鉻鑄鋼磨球，其特征在于所說磨球為中空磨球。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高鉻鑄鋼磨球，其特征在于中空壁厚為磨球半徑的45-70％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高鉻鑄鋼磨球，其特征在于中空壁厚為磨球半徑的50-60％。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求所述高鉻鑄鋼磨球制備，其特征在于冶煉符合上述合金，澆鑄成型后，經(jīng)900-950℃二次淬火處理，再經(jīng)400-450℃二次回火處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種球磨機用高鉻鑄鋼磨球及制備方法，組成(wt％)為C 1.0－1.6，Si 0.5－1.0，Mn 0.5－1.0，Cr 10－18，Re 0.03－0.1，Al 0.03－0.1，Mo 1.0－3.0，Ni 1.0－2.0，V 0.3－1.0，P≤0.03，S≤0.03，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素，澆鑄成型后，經(jīng)900－950℃二次淬火處理，再經(jīng)400－450℃二次回火處理。具有硬度高，HRc≥61，韌性好，ak≥10J/cm
文檔編號C21D9/36GK1851026SQ20061004037
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者史國君, 謝華良, 張文君 申請人:江蘇共昌軋輥有限公司