专利名称：一种合金磨球及其生产方法
技术领域：
本发明涉及研磨介质，特别涉及一种合金磨球及其生产方法。
背景技术：
磨球是常用的研磨体，其作用在于将块状的矿石、金属以及煤等研磨成颗粒或者粉末。由于现有磨球普遍存在金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，因此导致磨球的生产成本高、韧性差、硬度低、磨损大。而且磨球表层与内部的耐磨性差异较大，使其磨损过程中的直径减小的速率不均衡，容易形成失效球，碎球率随之提高，导致球耗及电耗的上升。
发明内容
针对上述问题，本发明公开一种合金磨球及其生产方法。合理调整成分配比，以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钥、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少了化学成分的偏聚；优化了热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。所述合金磨球的重量百分比组成为C I. 8-3. 6, Cr 10-16，W O. 3-2. 5,Si I. 0-1. 2, Mn I. 1-1. 5，P O. 05-0.1，S O. 05-0. I，钇基重稀土 O. 2-0. 6，其余
为Fe。进一步地，合金磨球的重量百分比组成为C 2. 3-3. 5,Cr 12-14,W I. 3-1. 9，Si I. 1-1. 2,Mn I. 1-1. 3, P O. 05-0. 09, S O. 07-0. I，钇基重稀土 O. 3-0. 6，其余
为Fe。进一步地，合金磨球的重量百分比组成为C 3. 2，Cr ll,ff 1.8, Si 1.2，Mn 1.4, P O. 09, S 0.1，钇基重稀土 O. 6，其余为 Fe。进一步地，合金磨球的重量百分比组成为C 2.1，Cr 13, W 0.9, Si 1.1，Mn 1.3, P O. 07, S O. 08，钇基重稀土 O. 4，其余为 Fe。进一步地，合金磨球的重量百分比组成为C 3. 3，Cr 10, W 0.6, Si 1.0，Mn I. I, P O. 05, S O. 07，钇基重稀土 O. 5，其余为 Fe。所述合金磨球的生产方法由熔炼浇注成型步骤和热处理步骤组成，所述的熔炼浇注成型步骤为，先在150(TC温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升温至1550°C使之熔化，然后使用冲入法加入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。所述的热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750°C，保温2. 5小时；第二阶段升温至8501，保温2.5小时；第三阶段升温至950°C，保温2. 5小时。在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750°C后，以18-22分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。所述的油淬处理将经过奥氏体化处理步骤第三阶段保温后的磨球直接推入油中，油温为80-120°C，保温8-12分钟后取出。所述的回火处理，是将合金磨球装入台车炉内由室温升温至280°C，保温2. 5小时，出炉后得到成品。本发明的合金磨球及其生产方法，降低了铬的含量、提高了产品韧性和硬度、提高了耐磨性、降低了热处理温度从而节约了电能、降低了生 产成本。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。实施例I :制作重量百分比组分如下的合金磨球C 3. 2, Cr 11, W I. 8，Si I. 2，Mn : I. 4，P : O. 09，S 0.1，钇基重稀土 O. 6，其余为Fe。其制作方法如下以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钥、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500°C温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550°C使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便浇注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750°C，保温2. 5小时；第二阶段升温至850°C，保温2. 5小时；第三阶段升温至950°C，保温2. 5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为85°C，保温9分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火温度280°C，保温2. 5小时，出炉后得到成品。为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750°C后，以20分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。实施例2 制作重量百分比组分如下的合金磨球C 2. I, Cr 13, W O. 9，Si I. I, Mn I. 3，P O. 07，S O. 08，钇基重稀土 O. 4，其余为Fe。其制作方法如下
以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钥、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500°C温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550°C使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便浇注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。
其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750°C，保温2. 5小时；第二阶段升温至850°C，保温2. 5小时；第三阶段升温至950°C，保温2. 5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为97 V，保温10分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火280°C，保温2. 5小时，出炉后得到成品。 为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750°C后，以21分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。实施例3 制作重量百分比组分如下的合金磨球C 3. 3, Cr 10, W O. 6，Si I. O, Mn I. I, P O. 05，S O. 07，钇基重稀土 O. 5，其余为Fe。其制作方法如下以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钥、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500°C温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550°C使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便烧注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750°C，保温2. 5小时；第二阶段升温至850°C，保温2. 5小时；第三阶段升温至9501，保温2.5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为114°C，保温11分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火280°C，保温2. 5小时，出炉后得到成品。为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750°C后，以19分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。实施例4 制作重量百分比组分如下的合金磨球C I. 8, Cr 16, W O. 6，Si I. 2，Mn I. 5，P O. 08，S O. 05，钇基重稀土 O. 3，其余为Fe。其制作方法如下以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钥、镍、铜等贵重金属，主要形成 以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500°C温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550°C使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便浇注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750°C，保温2. 5小时；第二阶段升温至850°C，保温2. 5小时；第三阶段升温至9501，保温2.5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为114°C，保温11分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火280°C，保温2. 5小时，出炉后得到成品。为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750°C后，以18分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。实施例4 制作重量百分比组分如下的合金磨球C 3. 6, Cr 14, W 2. 5，Si I. I, Mn : I. 2，P : O. 1，S : O. 06，钇基重稀土 O. 2，其余为Fe。其制作方法如下以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钥、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500°C温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550°C使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便浇注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750°C，保温2. 5小时；第二阶段升温至850°C，保温2. 5小时；第三阶段升温至9501，保温2.5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为114°C，保温11分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火280°C，保温2. 5小时，出炉后得到成品。为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750°C后，以20分钟每筐 的速度推入热处理设备进行热处理。
权利要求
1.一种合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比组成为 C I. 8-3. 6, Cr 10-16, W O. 3-2. 5, Si I. 0-1. 2,Mn I. 1-1. 5,P O. 05-0. I,S O. 05-0. I，钇基重稀土: O. 2-0. 6，其余为 Fe。
2.如权利要求I所述的合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比组成为 C 2. 3-3. 5, Cr 12-14, W I. 3-1. 9, Si I. 1-1. 2,Mn I. 1-1. 3,P O. 05-0. 09,S O. 07-0. I，钇基重稀土: O. 3-0. 6，其余为 Fe。
3.如权利要求I所述的合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比组成为C 3. 2, Cr ll,ff I. 8, Si I. 2,Mn I. 4,P O. 09, S O. 1，钇基重稀土 O. 6，其余为Fe。
4.如权利要求I所述的合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比组成为C 2. l,Cr 13,W O. 9,Si I. I,Mn I. 3,P O. 07,S O. 08，钇基重稀土 O. 4，其余为Fe。
5.如权利要求I所述的合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比组成为C 3. 3,Cr 10,W O. 6,Si I. O,Mn I. I,P O. 05,S O. 07，钇基重稀土 O. 5，其余为Fe。
6.一种权利要求I所述合金磨球的生产方法，由熔炼浇注成型步骤和热处理步骤组成，其特征在于所述的熔炼浇注成型步骤为，先在1500°C温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升温至1550°C使之熔化，然后使用冲入法加入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型；所述的热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理，所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750°C，保温2. 5小时，第二阶段升温至850°C，保温2. 5小时，第三阶段升温至950°C，保温2. 5小时；所述的油淬处理，是将经过奥氏体化处理步骤第三阶段保温后的磨球直接推入油中，油温为80-120°C，保温8-12分钟；所述的回火处理，是将合金磨球装入台车炉内由室温升温至280°C，保温2. 5小时。
7.如权利要求6所述合金磨球的生产方法，其特征在于在进行所述的奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750°C后，以18-22分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。
8.如权利要求6所述合金磨球的生产方法，其特征在于所述的油淬处理，是将经过奥氏体化处理步骤第三阶段保温后的磨球直接推入油中，油温为85°C，保温9分钟。
9.如权利要求6所述合金磨球的生产方法，其特征在于所述的油淬处理，是将经过奥氏体化处理步骤第三阶段保温后的磨球直接推入油中，油温为97°C，保温10分钟。
10.如权利要求6所述合金磨球的生产方法，其特征在于所述的油淬处理，是将经过奥氏体化处理步骤第三阶段保温后的磨球直接推入油中，油温为114°C，保温11分钟。
全文摘要
本发明公开一种合金磨球及其生产方法。通过合理调整成分配比，以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钼、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少了化学成分的偏聚；优化了热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能，降低了热处理温度、节约了电能、降低了生产成本。
文档编号C22C37/06GK102776448SQ20121026289
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者庞礼军 申请人:贵州师范大学