本发明涉及耐磨球领域，尤其涉及一种中锰高硬度高韧性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耐磨性能、硬度、韧性和使用寿命是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种中锰高硬度高韧性的耐磨球及其制备方法。通过对中锰耐磨钢球的组分进行合理选择，赋予本发明耐磨球优异的硬度和韧性，使用寿命得到有效提高。
本发明提出的一种中锰高硬度高韧性的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：3.3-3.7％，Mn：5.5-6.5％，S＜0.04％，P＜0.1％，Si：3.6-4.6％，Cr：14.83-16.83％，Mo：0.012-0.018％，V：0.05-0.09％，W：0.01-0.02％，Ti：0.02-0.06％，Bi：0.01-0.03％，稀土：0.02-0.045％，Mg：0.04-0.055％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，Si含量与Mn含量之比Si/Mn以重量比计，满足0.55＜Si/Mn＜0.84。
优选地，Mn、Si及Cr的合计含量(Mn+Si+Cr)与C的含量之比(Mn+Si+Cr)/C以重量比计，满足6.47＜(Mn+Si+Cr)/C＜8.46。
优选地，Mn和Si的合计含量(Mn+Si)与C含量之比(Mn+Si)/C以重量比计，满足2..46＜(Mn+Si)/C＜3.36。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：3.4-3.6％，Mn：5.8-6.2％，S＜0.03％，P＜0.05％，Si：3.8-4.4％，Cr：14.93-16.73％，Mo：0.013-0.017％，V：0.06-0.08％，W：0.012-0.018％，Ti：0.03-0.05％，Bi：0.015-0.025％，稀土：0.025-0.040％，Mg：0.045-0.050％，其余为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：3.5％，Mn：6.0％，S:0.01％，P:0.1％，Si：4.1％，Cr：15.83％，Mo：0.015％，V：0.07％，W：0.015％，Ti：0.04％，Bi：0.02％，稀土：0.0325％，Mg：0.0475％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的一种中锰高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和镁块进行熔炼，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：3.3-3.7％，Mn：5.5-6.5％，S＜0.04％，P＜0.1％，Si：3.6-4.6％，Cr：14.83-16.83％，Mo：0.012-0.018％，V：0.05-0.09％，W：0.01-0.02％，Ti：0.02-0.06％，Bi：0.01-0.03％，稀土：0.02-0.045％，Mg：0.04-0.055％，其余为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，然后将铸件冷却至800-900℃，保温1-3h，接着以20-30℃/min的冷却速度降温至室温得中锰高硬度高韧性的耐磨球。
优选地，S1中，熔炼的温度为1400-1420℃。
优选地，S1中，球化处理的温度为1450-1550℃。
本发明通过对中锰高硬度高韧性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；控制硅和锰的配比，锰是使Y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，硅是使Y相区封闭的合金元素，它可使钢的淬透性略有提高，使钢的屈服强度有所提高。钢中同时加入硅和锰两种合金元素，可以发挥各自的优点，减弱二者的缺点。通过添加锰、硅和铬元素，通过控制锰、硅和铬元素的合计含量与碳含量得配比，使得锰、硅和铬合金合计含量在碳含量得基础上保持在一定范围内，赋予了本发明耐磨球优异的硬度和韧性，通过控制锰和硅元素的合计含量与碳含量的配比，使得硅和锰的合计含量在碳含量得基础上，保持在一定范围内，赋予本发明耐磨球优异的硬度和韧性。本发明的中锰耐磨球硬度高，韧性好，使用寿命长。
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
本发明提出的一种中锰高硬度高韧性的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：3.5％，Mn：6.0％，S:0.01％，P:0.1％，Si：4.1％，Cr：15.83％，Mo：0.015％，V：0.07％，W：0.015％，Ti：0.04％，Bi：0.02％，稀土：0.0325％，Mg：0.0475％，其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例2
本发明的一种中锰高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和镁块进行熔炼，熔炼的温度为1400℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，其中球化处理的温度为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：3.3％，Mn：6.5％，S：0.03％，P:0.05％，Si：3.6％，Cr：16.83％，Mo：0.0128％，V：0.09％，W：0.01％，Ti：0.06％，Bi：0.01％，稀土：0.045％，Mg：0.04％，其余为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，然后将铸件冷却至800℃，保温3h，接着以20℃/min的冷却速度降温至室温得中锰高硬度高韧性的耐磨球。
实施例3
本发明的一种中锰高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和镁块进行熔炼，熔炼的温度为1420℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，其中球化处理的温度为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：3.7％，Mn：5.5％，S：0.03％，P:0.05％，Si：4.6％，Cr：14.83％，Mo：0.018％，V：0.05％，W：0.02％，Ti：0.02％，Bi：0.03％，稀土：0.02％，Mg：0.055％，其余为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，然后将铸件冷却至800℃，保温3h，接着以20℃/min的冷却速度降温至室温得中锰高硬度高韧性的耐磨球。
实施例4
本发明的一种中锰高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和镁块进行熔炼，熔炼的温度为1405℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，其中球化处理的温度为1520℃；
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：3.4％，Mn：6.2％，S：0.02％，P:0.04％，Si：3.8％，Cr：16.73％，Mo：0.013％，V：0.08％，W：0.012％，Ti：0.05％，Bi：0.015％，稀土：0.040％，Mg：0.045％，其余为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，然后将铸件冷却至820℃，保温2.5h，接着以22℃/min的冷却速度降温至室温得中锰高硬度高韧性的耐磨球。
实施例5
本发明的一种中锰高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和镁块进行熔炼，熔炼的温度为1415℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，其中球化处理的温度为1480℃；
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：3.6％，Mn：5.8％，S：0.01％，P:0.04％，Si：4.4％，Cr：14.93％，Mo：0.017％，V：0.06％，W：0.018％，Ti：0.03％，Bi：0.025％，稀土：0.025％，Mg：0.050％，其余为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，然后将铸件冷却至880℃，保温1.5h，接着以28℃/min的冷却速度降温至室温得中锰高硬度高韧性的耐磨球。
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。