一种耐磨钢球的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐磨钢球的制备工艺，该钢球以重量百分比计由下列组分组成：C：1.30～1.50，Si：0.40～0.80，Mn：1.30～1.50，Cr：3.50～5.50，V：0.15～0.25，B：0.002～0.006，P＜0.03，S＜0.03，余量为Fe，所述制备工艺包括如下步骤：1)熔炼铸造：采用废钢、铬铁、钒铁、硼铁为原料，熔炼，调整成分满足上述范围，经铸造成型后，清理，得铸件；2)热处理：将所获铸件加热至1020～1040℃，保温2.5～3.5小时，然后进行水淬，将淬火后的铸件升温到290～310℃进行回火，保温3～4小时，出炉，放入缓冷坑缓慢冷却到室温，即得。
【专利说明】一种耐磨钢球的制备工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种耐磨钢球的制备工艺。
【背景技术】
[0002]铬系合金铸造磨球是广泛应用于冶金选矿、水泥建材、火力发电等行业的主要消耗材料。目前，磨球均为碳含量较高的铸铁磨球，以重量百分比计的化学成分为C:2~3.6，Si:0.30 ~1.50，Mn:0.40 ~1.50，Cr:1.00 ~28，P < 0.10，S < 0.06，余量为 Fe。其铸造工艺大多为手工金属模造型，热处理工艺多为风冷淬火，部分为油冷淬火。
[0003]目前国内磨球市场除锻打球以外基本上全是铸铁磨球，按铬合金含量区分主要有低铬(ZQCr2)、中铬(ZQCr5)、高铬(ZQCrl2)、超高铬(ZQCr 15, ZQCr20、ZQCr26)等六种产品，前两种均为非淬火磨球，硬度低、耐磨性差、资源浪费严重；后四种虽然耐磨性较好但成本较高，尤其是随着近几年铬铁价格的飞涨，生产成本愈来愈高，其性价比的优势正在逐渐丧失。
[0004]基于上述原因，现有产品均为铸铁材质，致密度低，韧性差，耐磨性有待进一步提高；手工生产劳动强度大，生产效率低，难于实现清洁生产和机械化生产。而消失模铸造是一项创新的铸造工艺方法，其工艺流程包括预发泡、模型成型、模型簇组合、模型簇浸涂、浇注、落砂清理。采用该铸造工艺，在技术、经济、环保等方面具有很大的优势，可降低劳动强度，生产效率高，可有效地克服现有手工生产所存在的弊病；此外，铬合金含量低的产品不耐磨，铬合金含量高的虽然耐磨性 有所提高，但成本较高，性价比较低。因此,加快磨球产品技术更新、换代步伐，开发性价比更高的替代产品，已经成为耐磨材料企业的重要责任和当务之急。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种耐磨钢球的制备工艺，该钢球通过合金成分和工艺的调整，使得耐磨性提高，成本降低，以克服现有技术的缺陷。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种耐磨钢球的制备工艺，该钢球以重量百分比计由下列组分组成:C:1.30~
1.50，S1:0.40 ~0.80，Mn:1.30 ~1.50，Cr:3.50 ~5.50，V:0.15 ~0.25，B:0.002 ~0.006，P < 0.03，S < 0.03，余量为Fe，所述制备工艺包括如下步骤:
[0008]I)熔炼铸造:采用废钢、铬铁、钒铁、硼铁为原料，熔炼，调整成分满足上述范围，经铸造成型后，清理，得铸件；
[0009]2)热处理:将所获铸件加热至1020~1040°C，保温2.5~3.5小时，然后进行水淬，将淬火后的铸件升温到290~310°C进行回火，保温3~4小时，出炉，放入缓冷坑缓慢冷却到室温，即得成品超耐磨铸钢磨球。
[0010]本发明中的合金元素的作用为:
[0011]碳为生成共晶碳化物的主要元素，共晶碳化物在耐磨性方面起着重要作用。碳含量决定碳化物的数量。但碳量过高，则韧性降低。综合考虑确定碳含量为上述范围。
[0012]添加适量的钒和硼:钒是碳化物形成元素，与碳形成适量的碳化物可提高磨球的硬度，添加少量的硼即可提高磨球的硬度和耐磨性，因此二者可明显提高磨球的综合机械性能，特别是硬度、耐磨性和冲击韧性。
[0013]铬是碳化物形成元素，Cr熔于奥氏体中强化基体且不降低韧性，推迟过冷奥氏体转变，增加磨球的淬透性，Cr使磨球的强度和硬度明显提高，此外Cr还能细化晶粒，提高回火稳定性。随着Cr含量的增高会牺牲冲击韧性,冲击韧性会大大降低而且势必增加磨球的成本；但如果Cr含量过低，则铬、碳比太低，耐磨性较差。综合考虑确定上述含量。
[0014]锰是提高淬透性、扩大奥氏体区的一种有效元素。其作用一是脱氧，二是强化基体和碳化物。含锰量过高，增加了奥氏体的稳定性，降低了 Ms点，不利于铸态奥氏体转变；少量的锰对于屈氏体有细化作用。
[0015]本发明具有如下有益效果:
[0016]I)本发明在大量实验的基础上，通过调整合金的化学成分并通过适当的调整热处理工艺，使得磨球的性能得到提高。
[0017]2)采用本发明技术方案的耐磨钢球，其耐磨性比高铬铸铁磨球(ZQCrl2)提高40%以上，洛氏硬度HRC59-62，高于ZQCrl2国标规定的HRC56 ;冲击韧性7.1-7.5J/cm2，高于 ZQCrI2 的 4J/cm2。
[0018]3)本发明的耐磨钢球可作为耐磨材料应用于水泥、火电、选矿等行业，进行粉料加工。
【具体实施方式】
[0019]实施例一
[0020]一种耐磨钢球的制备工艺，该钢球以重量百分比计由下列组分组成:C:1.30，Si:0.80，Mn:1.30，Cr:5.50，V:0.15，B:0.006，P < 0.03，S < 0.03，余量为 Fe，所述制备工艺
包括如下步骤:
[0021]1)熔炼铸造:采用废钢、铬铁、钒铁、硼铁为原料，熔炼，调整成分满足上述范围，经铸造成型后，清理，得铸件；
[0022]2)热处理:将所获铸件加热至1020°C，保温3.5小时，然后进行水淬，将淬火后的铸件升温到290°C进行回火，保温4小时，出炉，放入缓冷坑缓慢冷却到室温，即得成品超耐磨铸钢磨球。
[0023]实施例二
[0024]一种耐磨钢球的制备工艺，该钢球以重量百分比计由下列组分组成:C:1.50, Si:0.40，Mn:1.50，Cr:3.50，V:0.25，B:0.002，P < 0.03，S < 0.03，余量为 Fe，所述制备工艺
包括如下步骤:
[0025]1)熔炼铸造:采用废钢、铬铁、钒铁、硼铁为原料，熔炼，调整成分满足上述范围，经铸造成型后，清理，得铸件；
[0026]2)热处理:将所获铸件加热至1040°C，保温2.5小时，然后进行水淬，将淬火后的铸件升温到310°C进行回火，保温3小时，出炉，放入缓冷坑缓慢冷却到室温，即得成品超耐磨铸钢磨球。[0027]实施例三
[0028]一种耐磨钢球的制备工艺，该钢球以重量百分比计由下列组分组成:C:1.40，Si:0.60，Mn:1.40，Cr:4.50，V:0.20，B:0.004，P < 0.03，S < 0.03，余量为 Fe，所述制备工艺
包括如下步骤:
[0029]I)熔炼铸造:采用废钢、铬铁、钒铁、硼铁为原料，熔炼，调整成分满足上述范围，经铸造成型后，清理，得铸件；
[0030]2)热处理:将所获铸件加热至1030°C，保温3小时，然后进行水淬，将淬火后的铸件升温到300°C进行回火，保温3.5小时，出炉，放入缓冷坑缓慢冷却到室温，即得成品超耐磨铸钢磨球。
【权利要求】
1.一种耐磨钢球的制备工艺，其特征在于，该钢球以重量百分比计由下列组分组成:C:1.30 ~1.50，S1:0.40 ~0.80，Mn:1.30 ~1.50，Cr:3.50 ~5.50，V:0.15 ~0.25，B:，0.002~0.006，P < 0.03，S < 0.03，余量为Fe，所述制备工艺包括如下步骤: 1)熔炼铸造:采用废钢、铬铁、钒铁、硼铁为原料，熔炼，调整成分满足上述范围，经铸造成型后，清理，得铸件； 2)热处理:将所获铸件加热至1020~1040°C，保温2.5~3.5小时，然后进行水淬，将淬火后的铸件升温到290~310°C进行回火，保温3~4小时，出炉，放入缓冷坑缓慢冷却到室温，即得成品超耐磨铸钢 磨球。
【文档编号】C22C38/32GK103805866SQ201210436184
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月3日 优先权日:2012年11月3日
【发明者】华兆红 申请人:无锡市森信精密机械厂