一種高硬高韌耐磨球的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨球技術(shù)領域，尤其涉及一種高硬高韌耐磨球。
【背景技術(shù)】
[0002]球磨機是水泥、電力、選礦、建材等行業(yè)中廣泛應用的高細磨機械之一。球磨機鋼球是球磨機設備研磨物料介質(zhì)，通過球磨機鋼球之間、鋼球與物料之間的碰撞摩擦產(chǎn)生磨削作用，從而將物料的粒徑進一步減小?，F(xiàn)有技術(shù)中，球磨機的磨介鋼球主要是鉻系合金、錳系合金等球磨鑄鋼件或球磨鑄鐵件，如高鉻鋼球、低鉻鋼球、多元合金鋼球和釩鈦鉻合金鋼球等。為了提高破碎效率和鋼球的耐用度，需要鋼球表面有足夠的硬度和耐磨度，同時，在研磨過程中，鋼球與磨料、鋼球與襯板以及鋼球與鋼球之間發(fā)生的沖撞不可避免，因此，還要求鋼球有一定的韌性。近年來，隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，對耐磨球的質(zhì)量和數(shù)量提出了更高的要求，而現(xiàn)有技術(shù)中所用的鋼球其硬度和韌性之間往往很難達到平衡，從而限制了其應用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高硬高韌耐磨球，其硬度高，耐磨性和韌性優(yōu)異，耐腐蝕性好，使用壽命長。
[0004]本發(fā)明提出的一種高硬高韌耐磨球，采用以下步驟進行制備:
[0005]S1、按重量份將100-150份廢鋼、150-200份鉻鋼、10-15份稀土合金、25-50份生鐵、5-15份錳鋼、5-15份鉬鋼、5-15份釩鋼和10-35份鎢渣放入熔煉爐中，升溫至1400-1750 °C，保溫0.5-lh后加入10-15份鈦錠和15-30份鋯錠，在1450-1500 °C下保溫10-25min，然后在1550_1600°C下加入5-12份鋁錠和5-20份鎂錠保溫10_25min，撈出浮在液體表面的爐渣后得到合金液；
[0006]S2、澆注:將合金液進行澆注得到球坯，其中，澆注的溫度為1500-1650°C ;
[0007]S3、熱處理:將球坯放入電爐內(nèi)，升溫至550-650 °C，保溫2.5-3.5h，升溫至 700-780 °C，保溫 0.5-2h，升溫至 900-950 °C，保溫 l_2h，升溫至 1000-1080 °C，保溫0.5-1.5h，然后空冷至室溫得到淬火球；將淬火球升溫至300-400°C，保溫2_3h，升溫至480-580 °C，保溫2-3h，水冷至室溫得到回火球；
[0008]S4、將回火球清洗后選用Co基合金和WC粉末為熔敷粉末進行激光熔覆得到熔覆球，其中，Co基合金與WC粉末的重量比為10-25:1 ;所述Co基合金中，C的質(zhì)量分數(shù)為0.8-1.1%, W的質(zhì)量分數(shù)為2.5-3.5%, Cr的質(zhì)量分數(shù)為20-25%、Ni的質(zhì)量分數(shù)為
0.1-ο.5%,Fe的質(zhì)量分數(shù)為0.2-0.3%，余量為Co ;所述激光熔覆過程中，激光熔覆的功率為4500-5500W，光斑直徑為3-5mm，光斑移動速度為10-15mm/s，熔覆層厚度為5_10 μπι;
[0009]S5、選用Fe基合金為等離子熔覆粉末，將熔覆球進行等離子熔覆得到所述高硬高韌耐磨球；其中，所述Fe基合金中，C的質(zhì)量分數(shù)為0.1-0.5%,Cr的質(zhì)量分數(shù)為11_15%，Co的質(zhì)量分數(shù)為1.5-2.5%, Ni的質(zhì)量分數(shù)為5-8%、Mo的質(zhì)量分數(shù)為0.5-2%, Ti的質(zhì)量分數(shù)為0.5-1.2%、V的質(zhì)量分數(shù)為0.1-0.5%, B的質(zhì)量分數(shù)為1_1.5%，余量為？6 ;所述等離子熔覆過程中，熔覆電流為150-160A，熔覆電壓為4000-5000V，等離子氣體流量為0.6-lm3/h，保護氣體流量為2-2.5m3/h，送粉速率為12_15kg/h，掃描速度為850_950mm/min，恪覆層厚度為5-10 μ m。
[0010]優(yōu)選地，在S1中，按重量份將125-135份廢鋼、180-190份鉻鋼、12-13.5份稀土合金、35-40份生鐵、8-12份錳鋼、10-14份鉬鋼、8_12份釩鋼和20-26份鎢渣放入熔煉爐中，升溫至1550-1600°C，保溫0.7-lh后加入12-13份鈦錠和22-26份鋯錠，在1470_1480°C下保溫18-22min，然后在1560_1570°C下加入8-10份鋁錠和11-16份鎂錠保溫18_22min，撈出浮在液體表面的爐渣后得到合金液。
[0011]優(yōu)選地，在S1中，按重量份將130份廢鋼、186份鉻鋼、12.6份稀土合金、38份生鐵、10份錳鋼、12.5份鉬鋼、10份釩鋼和25份鎢渣放入熔煉爐中，升溫至1580°C，保溫
0.85h后加入12.6份鈦錠和25份鋯錠，在1475°C下保溫20min，然后在1570°C下加入8.6份鋁錠和12份鎂錠保溫20min，撈出浮在液體表面的爐渣后得到合金液。
[0012]優(yōu)選地，在S3中，將球坯放入電爐內(nèi)，升溫至585-600 °C，保溫2.9-3.2h，升溫至735-750 °C，保溫 1.4-1.7h，升溫至 920-935 °C，保溫 1.4-1.7h，升溫至 1050-1060 °C，保溫
0.9-1.3h，然后空冷至室溫得到淬火球；將淬火球升溫至365-370°C，保溫2.6-2.8h，升溫至520-560°C，保溫2.5-2.8h，水冷至室溫得到回火球。
[0013]優(yōu)選地，在S3中，將球坯放入電爐內(nèi)，升溫至590°C，保溫3h，升溫至740°C，保溫
1.5h，升溫至930°C，保溫1.5h，升溫至1055°C，保溫lh，然后空冷至室溫得到淬火球；將淬火球升溫至368°C，保溫2.8h，升溫至550°C，保溫2.6h，水冷至室溫得到回火球。
[0014]優(yōu)選地，在S4中，所述Co基合金中，C的質(zhì)量分數(shù)為1%，W的質(zhì)量分數(shù)為3%，Cr的質(zhì)量分數(shù)為22%、Ni的質(zhì)量分數(shù)為0.35%, Fe的質(zhì)量分數(shù)為0.25%，余量為Co。
[0015]優(yōu)選地，在S4中，所述激光熔覆過程中，激光熔覆的功率為5000W，光斑直徑為4mm，光斑移動速度為13mm/s，熔覆層厚度為8 μ m。
[0016]優(yōu)選地，在S5中，所述Fe基合金中，C的質(zhì)量分數(shù)為0.2%，Cr的質(zhì)量分數(shù)為12.5%, Co的質(zhì)量分數(shù)為2.l%、Ni的質(zhì)量分數(shù)為6.3%、Mo的質(zhì)量分數(shù)為1.5%、Ti的質(zhì)量分數(shù)為1 %、V的質(zhì)量分數(shù)為0.35 %、B的質(zhì)量分數(shù)為1.2%，余量為Fe。
[0017]優(yōu)選地，在S5中，所述等離子熔覆過程中，熔覆電流為158A，熔覆電壓為4650V，等離子氣體流量為0.85m3/h，保護氣體流量為2.2m3/h，送粉速率為13.8kg/h，掃描速度為900mm/min,恪覆層厚度為8 μ m。
[0018]優(yōu)選地，在S4中，所述Co基合金的粒度為200-300目；所述WC粉末的粒度為150-250nm ;在S5中，所述Fe基合金的粒度為250-350目。
[0019]本發(fā)明所述高硬高韌耐磨球，其制備過程中，選擇了原料廢鋼、鉻鋼、稀土合金、生鐵、錳鋼、鉬鋼、釩鋼、鎢渣、鈦錠、鋯錠、鋁錠和鎂錠為原料，通過調(diào)節(jié)各原料的含量，并控制了熔煉過程的加料順序和熔煉溫度，使得到的球坯具有優(yōu)異的耐磨性、硬度和韌性，其中，鎢渣中含有W、Mn、Nd、Ti等合金元素，其與體系中的錳鋼、鈦錠、鋯錠、釩鋼具有協(xié)同作用，能與體系中的碳結(jié)合形成熔點很高的碳化物，從而起到異相成核的作用，細化一次結(jié)晶組織，同時能降低了奧氏體的穩(wěn)定性，有利于體系中馬氏體的形成，另外還能阻礙奧氏體的晶粒長大，起到細化晶粒的作用，提高了體系的韌性和強度；在之后的熱處理過程中，合理控制了熱處理的工藝參數(shù)，使的基體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，在高溫過程中組織中的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為斷網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而進一步細化了晶粒，改善了碳化物的形貌，進一步提高了體系的韌性、硬度和強度；之后在回火球的表面進行了激光熔敷，在激光熔敷的過程中，選擇了 Co基合金和WC粉末為熔覆粉末，其中WC粉末的加入增強了熔覆層內(nèi)的細晶強化、固溶強化和彌散強化的作用效果，且Co基合金中的合金作為粘結(jié)相將WC顆粒包覆于其中，作為粘結(jié)相的Co基合金相對于硬質(zhì)WC顆粒來說硬度較低，在摩擦的過程中粘結(jié)相首先被磨損，當WC被露出后，凸出的WC顆粒作為支撐會防止粘結(jié)相進一步被磨損，從而提高了耐磨球的硬度、強度、抗裂性能以及韌性；之后進行了等離子熔覆，在等離子熔敷過程中，選用了 Fe基合金作為熔覆粉末，其與基底的結(jié)合性好，并加入了鉻、錳、鉬、碳等元素來調(diào)整硬度、細化晶粒，提高了耐磨球的硬度、抗沖刷性、耐磨損性和耐腐蝕性，延長了耐磨球的使用壽命。
【具體實施方式】
[0020]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0021]實施例1
[0022]本發(fā)明提出的一種高硬高韌耐磨球，采用以下步驟進行制備:
[0023]S1、按重量份將100份廢鋼、200份鉻鋼、10份稀土合金、50份生鐵、5份錳鋼、15份鉬鋼、5份釩鋼和3