一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及耐磨金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 球磨機(jī)作為礦山、水泥工業(yè)中物料粉磨的主要設(shè)備，得到廣泛的普及應(yīng)用，其中的 研磨體是球磨機(jī)運(yùn)行工作的重要消耗性材料，其性能的好壞直接關(guān)系到球磨機(jī)的產(chǎn)量及運(yùn) 轉(zhuǎn)效率。
[0003] 高鉻鑄鐵是一種性能優(yōu)良而受到特別重視的抗磨材料。具有相比較合金鋼更高的 耐磨性，比普通白口鑄鐵更高的韌性和強(qiáng)度，同時(shí)還兼有良好的耐高溫和耐腐蝕性能。高鉻 鑄鐵工藝簡(jiǎn)單、成本適中，是目前國(guó)內(nèi)外使用最為廣泛的耐磨材料之一。對(duì)高鉻鑄球的大量 失效分析表明，鑄球在使用過程中的主要失效形式為由疲勞及腐蝕共同作用產(chǎn)生的表層開 裂或者脫落，而其根源往往是鑄球在淬火過程中形成的微裂紋，尤其是大尺寸高鉻鑄球在 淬火及后續(xù)使用過程中產(chǎn)生開裂是其主要失效形式。為了保證其低的開裂傾向，往往需要 較高的回火溫度，隨之而來的是硬度和耐磨性能的降低。
[0004] 因此，對(duì)于大尺寸高鉻耐磨鑄球需要在保證其強(qiáng)硬度和耐磨性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改 善其韌性，降低鑄球在淬火過程中的開裂傾向，進(jìn)一步提高其使用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球及其制備 方法，通過微量合金元素的復(fù)合添加，在保證高硬度、高耐磨性的基礎(chǔ)上，具有更低的淬火 和使用過程的開裂傾向，制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，同時(shí)本發(fā)明工藝適應(yīng)性強(qiáng)，不改變?cè)?的熔煉、鑄造和熱處理工藝，實(shí)現(xiàn)提高耐磨性和降低開裂傾向的良好配合，并可在不增加開 裂傾向的前提下降低鑄球的回火溫度，應(yīng)用于水泥、電力等領(lǐng)域大型球磨機(jī)械上可獲得良 好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。
[0006] 本發(fā)明提出的一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球，其組分按重量百分比包括：C:2~ 2. 2wt%，Cr :10 ~12wt%，Si :0· 4 ~0· 6wt%，Mn :0· 5 ~0· 7wt%，Nd :0· 5 ~2wt%，Si : 1~2. 5wt%，Ti :0. 5~2wt%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 優(yōu)選地，Nd和Cr的重量比為1~1. 5 :10~12。
[0008] 優(yōu)選地，Si和Cr的重量比為1~2 :10~12。
[0009] 優(yōu)選地，Ti與Cr的重量比為0· 8~L 5 :10~12。
[0010] 優(yōu)選地，其組分按重量百分比包括：C :2. 15wt%，Cr :llwt%，Si :0· 5wt%，Mn : 0· 6wt%，Nd :lwt%，Si :lwt%，Ti :1%，其余為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
[0011] 本發(fā)明還提出的上述強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球的制備方法，包括：熔煉，鑄造，熱處理。
[0012] 優(yōu)選地，熔煉的具體操作為：將原料在中頻感應(yīng)爐中熔煉均勻得到合金液，熔煉溫 度為 1550 ~1600°C。
[0013] 優(yōu)選地，鑄造的具體操作為：將熔煉得到的合金液送入模具中恒溫澆鑄，澆鑄溫度 為1400~1450°C，冷卻，脫模得到鑄球球坯。
[0014] 優(yōu)選地，熱處理包括淬火和回火；淬火的具體操作為：將鑄造得到的鑄球球坯加 熱至920~980°C，保溫2~4h，送入淬火介質(zhì)中冷卻，取出清洗得到淬火球坯。
[0015] 優(yōu)選地，回火的具體操作為：將淬火得到的淬火球坯送入爐中進(jìn)行回火，回火溫度 為200~350°C，保溫4~8h，隨爐冷卻至90~110°C，出爐，緩冷至室溫得到強(qiáng)韌型高鉻耐 磨鑄球。
[0016] 本發(fā)明在常規(guī)高鉻鑄球的基礎(chǔ)上，添加微量Nd、Si和Ti成分，大幅提高了耐磨性 能，降低了開裂傾向。其中Nd可細(xì)化晶粒、凈化晶界，減小高鉻鑄球在生產(chǎn)及使用過程中的 開裂傾向；Si可提高鑄球的淬透性，并在碳化物邊界形成局部石墨化，進(jìn)一步減小開裂傾 向；添加金屬Ti在熱處理過程中形成細(xì)小彌散的TiC，從而提高鑄球的耐磨性。本發(fā)明通 過微量合金元素的復(fù)合添加，在保證高硬度、高耐磨性的基礎(chǔ)上，具有更低的淬火和使用過 程的開裂傾向，制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0018] 1、通過少量添加 Nd和Si，可有效減小高鉻鑄球的開裂傾向，尤其是大尺寸高鉻鑄 球在淬火和使用過程中的開裂傾向，因而回火過程中可降低回火溫度，保持較高硬度而不 增加其開裂傾向；
[0019] 2、少量添加 Ti，形成高硬度、高彌散分布的TiC，提高鑄球耐磨性；
[0020] 3、工藝適應(yīng)性強(qiáng)，無需改變?cè)械娜蹮?、鑄造和熱處理工藝及設(shè)備。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例5的強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球的鑄態(tài)金相照片。
[0022] 圖3為未添加 Nd、Si、Ti的常規(guī)高鉻鑄球的鑄態(tài)金相照片。
[0023] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例5的強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球的熱處理態(tài)金相照片。
[0024] 圖4為未添加 Nd、Si、Ti的常規(guī)高鉻鑄球的熱處理態(tài)金相照片。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 本發(fā)明提出的一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球，其組分按重量百分比包括：C:2wt%， Cr : 12wt %，Si :0· 4wt %，Mn :0· 7wt %，Nd :0· 5wt %，Si :2. 5wt %，Ti :0· 5wt %，其余為 Fe 及 不可避免的雜質(zhì)。
[0028] 本發(fā)明還提出的上述強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球的制備方法，包括：將原料在中頻感應(yīng) 爐中熔煉均勻得到合金液，熔煉溫度為1600°C ;將熔煉得到的合金液送入模具中恒溫澆鑄， 澆鑄溫度為1400°C，冷卻，脫模得到鑄球球坯；將鑄造得到的鑄球球坯加熱至980°C，保溫 2h，送入淬火介質(zhì)中冷卻，取出清洗得到淬火球坯；將淬火得到的淬火球坯送入爐中進(jìn)行回 火，回火溫度為350°C，保溫4h，隨爐冷卻至IKTC，出爐，緩冷至室溫得到強(qiáng)韌型高鉻耐磨 鑄球。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 本發(fā)明提出的一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球，其組分按重量百分比包括：C :2. 2wt%， Cr : IOwt %，Si :0· 6wt %，Mn :0· 5wt %，Nd :2wt %，Si : Iwt %，Ti :2wt %，其余為 Fe 及不可 避免的雜質(zhì)。
[0031] 本發(fā)明還提出的上述強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球的制備方法，包括：將原料在中頻感應(yīng) 爐中熔煉均勻得到合金液，熔煉溫度為1550°C ;將熔煉得到的合金液送入模具中恒溫澆鑄， 澆鑄溫度為1450Γ，冷卻，脫模得到鑄球球坯；將鑄造得到的鑄球球坯加熱至920°C，保溫 4h，送入淬火介質(zhì)中冷卻，取出清洗得到淬火球坯；將淬火得到的淬火球坯送入爐中進(jìn)行回 火，回火溫度為200°C，保溫8h，隨爐冷卻至90°C，出爐，緩冷至室溫得到強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄 球。
[0032] 實(shí)施例3
[0033] 本發(fā)明提出的一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球，其組分按重量百分比包括：C: 2. 05wt%, Cr ：11. 5wt%, Si ：0. 45wt%, Mn ：0. 65wt%, Nd ：lwt%, Si ：2wt%, Ti ：0. 8wt%, 其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0034] 本發(fā)明還提出的上述強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球的制備方法，包括：將原料在中頻感應(yīng) 爐中熔煉均勻得到合金液，熔煉溫度為1580°C ;將熔煉得到的合金液送入模具中恒溫澆鑄， 澆鑄溫度為1420Γ，冷卻，脫模得到鑄球球坯；將鑄造得到的鑄球球坯加熱至960°C，保溫 2. 5h，送入淬火介質(zhì)中冷卻，取出清洗得到淬火球坯；將淬火得到的淬火球坯送入爐中進(jìn)行 回火，回火溫度為300°C，保溫5h，隨爐冷卻至105°C，出爐，緩冷至室溫得到強(qiáng)韌型高鉻耐 磨鑄球。
[0035] 實(shí)施例4
[0036] 本發(fā)明提出的一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球，其組分按重量百分比包括：C :2. lwt%， Cr : 10. 5wt %，Si :0· 55wt %，Mn :0· 55wt %，Nd : I. 5wt %，Si : Iwt %，Ti : I. 5wt %，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
[0037] 本發(fā)明還提出的上述強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球的制備方法，包括：將原料在中頻感應(yīng) 爐中熔煉均勻得到合金液，熔煉溫度為1560°C ;將熔煉得到的合金液送入模具中恒溫澆鑄， 澆鑄溫度為1440Γ，冷卻，脫模得到鑄球球坯；將鑄造得到的鑄球球坯加熱至940°C，保溫 3. 5h，送入淬火介質(zhì)中冷卻，取出清洗得到淬火球坯；將淬火得到的淬火球坯送入爐中進(jìn)行 回火，回火溫度為250°C，保溫7h，隨爐冷卻至95°C，出爐，緩冷至室溫得到強(qiáng)韌型高鉻耐磨 鑄球。
[0038] 實(shí)施例5
[0039] 本發(fā)明提出的一種強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球，其組分按重量百分比包括：C: 2. 15wt %，Cr : Ilwt %，Si :0· 5wt %，Mn :0· 6wt %，Nd :lwt %，Si : Iwt %，Ti : 1 %，其余為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
[0040] 本發(fā)明還提出的上述強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球的制備方法，包括：將原料在中頻感應(yīng) 爐中熔煉均勻得到合金液，熔煉溫度為1550°c ;將熔煉得到的合金液送入模具中恒溫澆鑄， 澆鑄溫度為1450Γ，冷卻，脫模得到鑄球球坯；將鑄造得到的鑄球球坯加熱至950°C，保溫 2h，送入淬火介質(zhì)中冷卻，取出清洗得到淬火球坯；將淬火得到的淬火球坯送入爐中進(jìn)行回 火，回火溫度為350°C，保溫5h，隨爐冷卻至KKTC，出爐，緩冷至室溫得到強(qiáng)韌型高鉻耐磨 鑄球。
[0041] 對(duì)實(shí)施例5所得強(qiáng)韌型高鉻耐磨鑄球和未添加 Nd、Si、Ti的常規(guī)高鉻鑄球在鑄態(tài)、 熱處理態(tài)進(jìn)行顯微攝像得到金相照片，如圖1~4所示。將圖1和圖2相對(duì)比，將圖3和圖 4相對(duì)比，可以看出：相對(duì)于未添加 Nd、Si