专利名称：贝氏体马氏体马口球铁磨球的制作方法
技术领域：
本发明涉及球磨机用球铁磨球的材质及其热处理方法。
现在，球磨机上所用的球铁磨球，其基体组织一般为铸态马氏体或经淬火与回火处理的回火马氏体。实践证明，这些球铁磨球破球率较高，往往影响球磨机的生产效率。贺林等人在《大型水泥球磨机引进磨球的材质分析》一文中指出(参见《摩擦磨损》1987.NO.1，)日本高铬磨球通过特殊热处理工艺而获得的羽毛状贝氏体是该磨球硬度低而耐磨性好的原因。贝氏体球铁较马氏体球铁有更好的耐磨性。但目前，贝氏体或马氏体贝氏体球铁的获得，主要有赖于加入Mo、Ni等贵重合金元素并进行等温淬火处理，因而成本高，生产周期长。况且，贝氏体马氏体球铁用作磨球材质，至今尚未见报导。
本发明提供的贝氏体马氏体麻口球铁磨球，采用廉价合金元素对球铁进行低合金化，并采取铸造余热淬火等技术措施，从而较好地解决了目前球磨机用磨球生产成本高，耐磨性差，使用寿命低等问题。
本发明的要点是，采用普通的Cu，Cr、Mn等合金元素对球铁进行低合金化，球铁磨球的化学成分控制在(重量%)C3.2～3.5，Si2.2～3.2，Mn1.5～3.5，Cu0.5～1.5，Cr0.3～1.0，P≤0.10，S≤0.02。
球铁熔炼时，采用1号稀土硅铁加稀土镁硅铁合金作复合球化剂对其进行球化处理。用75号硅铁对其进行孕育处理，孕育处理量控制在0～0.5%。
球铁磨球砂型浇注后，利用铸造余热进行淬火。开箱落砂温度控制在820～920℃，淬火温度控制在720～780℃。淬火冷却剂的配方为(重量%)模数M＝2.0～2.3的水玻璃(Na2O、mSiO2)5～15，工业用碳酸钠3～9，氯化钠3～9，其余为水。淬火冷却剂的使用温度为20～80℃。这种淬火冷却剂的成本仅为工业用20号机油的 1/8 ～ 1/15 ，而且不易着火，不易老化，冷却性能良好。
球铁磨球淬火后应在12小时之内及时回火。其回火工艺为，以小于180℃/小时的速度升温至270～320℃，保温2～4小时后空冷。
球铁磨球的最终组织是以贝氏体为主加5～25%马氏体加5～25%残留奥氏体的混合基体，基体上分布着5～15%的碳化物。球铁磨球的硬度为HRC42～56。试验证明，这种基体组织韧性好耐磨性高，基体上分布的碳化物可有效地抵抗切削磨损。
本发明选用Cu、Cr、Mn等合金元素对球铁进行低合金化，其中Mn、Cr可有效地提高球铁的淬透性，并强化基体。Cu能改善组织的均匀性和材质的韧性。Cu和Cr的配合使用可延长磨球在磨蚀介质中工作的使用寿命。
与现有技术相比，本发明选用的Cu、Cr、Mn合金元素，价格便宜，来源充足，而且本发明用量较少，所以生产成本显著降低。采用铸造余热淬火，不仅缩短生产周期，而且无需淬火加热设备，既减少设备投资又节省能源。本发明球铁磨球的基体组织以贝氏体为主，基体上分布着碳化物硬质点，因而韧性好耐磨性高。
本发明球铁磨球可用砂型铸造或金属型铸造，采用冲天炉熔炼，熔炼工艺与普通球铁类似。采用砂型铸造余热淬火，适宜于在机器造型-落砂-淬火-回火流水线上生产，可减轻劳动强度，提高生产率，并稳定产品质量。若采用金属型铸造，可进一步细化晶粒，提高工艺出品率，直径小于60mm的磨球可省去淬火处理。
下面是本发明的一个实施例。
生产直径为φ50、φ60、φ70、φ80、φ90(mm)的球铁磨球共4.5吨。在直径1.5米的水泥熟料球磨机上进行装机试验。
采用冲天炉熔炼，熔炼工艺与普通球铁类似。用Cu、Cr、Mn合金元素对球铁进行低合金化，其化学成分为(重量%)C3.2～3.5，Si2.2～2.8Mn1.5～1.8，Cu0.7～1.5，Cr0.3～0.7，P≤0.10，S≤0.02。用1号稀土硅铁加稀土镁硅铁合金作球化剂对其进行球化处理，用75号硅铁对其进行孕育处理，孕育处理量为0～0.5%。
采用砂型铸造余热淬火，开箱落砂温度为880～900℃，淬火温度为760～780℃。淬火冷却剂的配方为(重量%)模数M＝2.0～2.3的水玻璃10，工业用碳酸钠5，氯化钠5，其余为水。淬火冷却剂使用温度为20～70℃。磨球淬火后，在12小时之内回火火。回火工艺是，以小于180℃/小时的速度升温至270～300℃，保温4小时后空冷。
球铁磨球的最终组织是10～20%马氏体，10～15%残留奥氏体，10～15%碳化物，其余为贝氏体。磨球硬度为HRC46～54。
本球铁磨球装机试验1300小时，实际磨耗率为175克/吨水泥，破球率为1.87%，磨球无失圆剥落等缺陷。试验表明，本发明提供的贝氏体马氏体麻口球铁磨球是一种质量较好的铸造磨球。
权利要求
1.贝氏体马氏体球铁磨球，本发明的特征在于，球铁磨球的化学成分控制在(重量%)C3.2～3.5，Si2.2～3.2，Mn1.5～3.5，Cu0.5～1.5，Cr0.3～1.0，P≤0.10，S≤0.02。
2.贝氏体马氏体球铁磨球的热处理方法，本发明的特征在于，采用砂型铸造余热淬火，开箱落砂温度控制在820～920℃，淬火温度控制在720～780℃，球铁磨球淬火后在12小时之内回火。回火工艺为以小于180℃/小时的速度升温至280～320℃，保温2～4小时后空冷。
3.按权利要求2所述的球铁磨球的铸造余热淬火工艺，其特征在于，淬火冷却剂的配方为(重量%)模数M＝2.0～2.3的水玻璃5～15，碳酸钠2～7，氯化钠2～7，其余为水，淬火冷却剂的使用温度控制在20～80℃。
全文摘要
贝氏体马氏体马口球铁磨球，本发明采用普通合金元素Cu、Cr、Mn对球铁进行低合金化，利用铸造余热淬火，其最终组织为以贝氏体为主，加少量马氏体、残留奥氏体和碳化物，硬度为HRC42～56。本球铁磨球生产成本低，使用寿命长，且生产技术简便易行，宜于在砂型铸造流水线生产和金属型铸造时推广。
文档编号C22C37/04GK1045280SQ89101099
公开日1990年9月12日 申请日期1989年2月28日 优先权日1989年2月28日
发明者王琥, 罗署生, 张兆云 申请人:陕西机械学院