一种高硬高韧耐磨球的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐磨球技术领域，尤其涉及一种高硬高韧耐磨球。
【背景技术】
[0002]球磨机是水泥、电力、选矿、建材等行业中广泛应用的高细磨机械之一。球磨机钢球是球磨机设备研磨物料介质，通过球磨机钢球之间、钢球与物料之间的碰撞摩擦产生磨削作用，从而将物料的粒径进一步减小。现有技术中，球磨机的磨介钢球主要是铬系合金、锰系合金等球磨铸钢件或球磨铸铁件，如高铬钢球、低铬钢球、多元合金钢球和钒钛铬合金钢球等。为了提高破碎效率和钢球的耐用度，需要钢球表面有足够的硬度和耐磨度，同时，在研磨过程中，钢球与磨料、钢球与衬板以及钢球与钢球之间发生的冲撞不可避免，因此，还要求钢球有一定的韧性。近年来，随着我国工业的迅速发展，对耐磨球的质量和数量提出了更高的要求，而现有技术中所用的钢球其硬度和韧性之间往往很难达到平衡，从而限制了其应用范围。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种高硬高韧耐磨球，其硬度高，耐磨性和韧性优异，耐腐蚀性好，使用寿命长。
[0004]本发明提出的一种高硬高韧耐磨球，采用以下步骤进行制备:
[0005]S1、按重量份将100-150份废钢、150-200份铬钢、10-15份稀土合金、25-50份生铁、5-15份锰钢、5-15份钼钢、5-15份钒钢和10-35份钨渣放入熔炼炉中，升温至1400-1750 °C，保温0.5-lh后加入10-15份钛锭和15-30份锆锭，在1450-1500 °C下保温10-25min，然后在1550_1600°C下加入5-12份铝锭和5-20份镁锭保温10_25min，捞出浮在液体表面的炉渣后得到合金液；
[0006]S2、浇注:将合金液进行浇注得到球坯，其中，浇注的温度为1500-1650°C ;
[0007]S3、热处理:将球坯放入电炉内，升温至550-650 °C，保温2.5-3.5h，升温至 700-780 °C，保温 0.5-2h，升温至 900-950 °C，保温 l_2h，升温至 1000-1080 °C，保温0.5-1.5h，然后空冷至室温得到淬火球；将淬火球升温至300-400°C，保温2_3h，升温至480-580 °C，保温2-3h，水冷至室温得到回火球；
[0008]S4、将回火球清洗后选用Co基合金和WC粉末为熔敷粉末进行激光熔覆得到熔覆球，其中，Co基合金与WC粉末的重量比为10-25:1 ;所述Co基合金中，C的质量分数为0.8-1.1%, W的质量分数为2.5-3.5%, Cr的质量分数为20-25%、Ni的质量分数为
0.1-ο.5%,Fe的质量分数为0.2-0.3%，余量为Co ;所述激光熔覆过程中，激光熔覆的功率为4500-5500W，光斑直径为3-5mm，光斑移动速度为10-15mm/s，熔覆层厚度为5_10 μπι;
[0009]S5、选用Fe基合金为等离子熔覆粉末，将熔覆球进行等离子熔覆得到所述高硬高韧耐磨球；其中，所述Fe基合金中，C的质量分数为0.1-0.5%,Cr的质量分数为11_15%，Co的质量分数为1.5-2.5%, Ni的质量分数为5-8%、Mo的质量分数为0.5-2%, Ti的质量分数为0.5-1.2%、V的质量分数为0.1-0.5%, B的质量分数为1_1.5%，余量为？6 ;所述等离子熔覆过程中，熔覆电流为150-160A，熔覆电压为4000-5000V，等离子气体流量为0.6-lm3/h，保护气体流量为2-2.5m3/h，送粉速率为12_15kg/h，扫描速度为850_950mm/min，恪覆层厚度为5-10 μ m。
[0010]优选地，在S1中，按重量份将125-135份废钢、180-190份铬钢、12-13.5份稀土合金、35-40份生铁、8-12份锰钢、10-14份钼钢、8_12份钒钢和20-26份钨渣放入熔炼炉中，升温至1550-1600°C，保温0.7-lh后加入12-13份钛锭和22-26份锆锭，在1470_1480°C下保温18-22min，然后在1560_1570°C下加入8-10份铝锭和11-16份镁锭保温18_22min，捞出浮在液体表面的炉渣后得到合金液。
[0011]优选地，在S1中，按重量份将130份废钢、186份铬钢、12.6份稀土合金、38份生铁、10份锰钢、12.5份钼钢、10份钒钢和25份钨渣放入熔炼炉中，升温至1580°C，保温
0.85h后加入12.6份钛锭和25份锆锭，在1475°C下保温20min，然后在1570°C下加入8.6份铝锭和12份镁锭保温20min，捞出浮在液体表面的炉渣后得到合金液。
[0012]优选地，在S3中，将球坯放入电炉内，升温至585-600 °C，保温2.9-3.2h，升温至735-750 °C，保温 1.4-1.7h，升温至 920-935 °C，保温 1.4-1.7h，升温至 1050-1060 °C，保温
0.9-1.3h，然后空冷至室温得到淬火球；将淬火球升温至365-370°C，保温2.6-2.8h，升温至520-560°C，保温2.5-2.8h，水冷至室温得到回火球。
[0013]优选地，在S3中，将球坯放入电炉内，升温至590°C，保温3h，升温至740°C，保温
1.5h，升温至930°C，保温1.5h，升温至1055°C，保温lh，然后空冷至室温得到淬火球；将淬火球升温至368°C，保温2.8h，升温至550°C，保温2.6h，水冷至室温得到回火球。
[0014]优选地，在S4中，所述Co基合金中，C的质量分数为1%，W的质量分数为3%，Cr的质量分数为22%、Ni的质量分数为0.35%, Fe的质量分数为0.25%，余量为Co。
[0015]优选地，在S4中，所述激光熔覆过程中，激光熔覆的功率为5000W，光斑直径为4mm，光斑移动速度为13mm/s，熔覆层厚度为8 μ m。
[0016]优选地，在S5中，所述Fe基合金中，C的质量分数为0.2%，Cr的质量分数为12.5%, Co的质量分数为2.l%、Ni的质量分数为6.3%、Mo的质量分数为1.5%、Ti的质量分数为1 %、V的质量分数为0.35 %、B的质量分数为1.2%，余量为Fe。
[0017]优选地，在S5中，所述等离子熔覆过程中，熔覆电流为158A，熔覆电压为4650V，等离子气体流量为0.85m3/h，保护气体流量为2.2m3/h，送粉速率为13.8kg/h，扫描速度为900mm/min,恪覆层厚度为8 μ m。
[0018]优选地，在S4中，所述Co基合金的粒度为200-300目；所述WC粉末的粒度为150-250nm ;在S5中，所述Fe基合金的粒度为250-350目。
[0019]本发明所述高硬高韧耐磨球，其制备过程中，选择了原料废钢、铬钢、稀土合金、生铁、锰钢、钼钢、钒钢、钨渣、钛锭、锆锭、铝锭和镁锭为原料，通过调节各原料的含量，并控制了熔炼过程的加料顺序和熔炼温度，使得到的球坯具有优异的耐磨性、硬度和韧性，其中，钨渣中含有W、Mn、Nd、Ti等合金元素，其与体系中的锰钢、钛锭、锆锭、钒钢具有协同作用，能与体系中的碳结合形成熔点很高的碳化物，从而起到异相成核的作用，细化一次结晶组织，同时能降低了奥氏体的稳定性，有利于体系中马氏体的形成，另外还能阻碍奥氏体的晶粒长大，起到细化晶粒的作用，提高了体系的韧性和强度；在之后的热处理过程中，合理控制了热处理的工艺参数，使的基体转变为马氏体组织，在高温过程中组织中的连续网状结构转化为断网状结构，从而进一步细化了晶粒，改善了碳化物的形貌，进一步提高了体系的韧性、硬度和强度；之后在回火球的表面进行了激光熔敷，在激光熔敷的过程中，选择了 Co基合金和WC粉末为熔覆粉末，其中WC粉末的加入增强了熔覆层内的细晶强化、固溶强化和弥散强化的作用效果，且Co基合金中的合金作为粘结相将WC颗粒包覆于其中，作为粘结相的Co基合金相对于硬质WC颗粒来说硬度较低，在摩擦的过程中粘结相首先被磨损，当WC被露出后，凸出的WC颗粒作为支撑会防止粘结相进一步被磨损，从而提高了耐磨球的硬度、强度、抗裂性能以及韧性；之后进行了等离子熔覆，在等离子熔敷过程中，选用了 Fe基合金作为熔覆粉末，其与基底的结合性好，并加入了铬、锰、钼、碳等元素来调整硬度、细化晶粒，提高了耐磨球的硬度、抗冲刷性、耐磨损性和耐腐蚀性，延长了耐磨球的使用寿命。
【具体实施方式】
[0020]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0021]实施例1
[0022]本发明提出的一种高硬高韧耐磨球，采用以下步骤进行制备:
[0023]S1、按重量份将100份废钢、200份铬钢、10份稀土合金、50份生铁、5份锰钢、15份钼钢、5份钒钢和3