一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法，属于耐磨球【技术领域】，各成分及重量百分比为：C：2.4-2.6％、Mn：0.6-1.0％、Cr：19.5-21.5％、Si：1.4-1.6％、Cu：0.06-0.1％、S：≤0.02％、P：≤0.02％、Mo：0.4-1.0％、Ni：0.4—0.8％、Re：0.4—0.6％；余量为Fe。本发明的高铬耐磨球具有很好的耐磨性、耐腐蚀性，具有良好的韧性，HRC为60—64Mpa，冲击值≥2.8J/cm2，落球冲击疲劳寿命≥12000次，破碎率小于0.8％，使用寿命长，降低了成本。
【专利说明】一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及耐磨球【技术领域】，具体涉及一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的深入发展，新技术，新设备，新材料越来越为人们所关注。根据我 国冶金、建材、电力、农机、煤炭等五个系统的统计加上机械部门汽车、拖拉机、工程机械的 不完全统计，我国每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上。如果应用摩擦磨损理论防止 和减轻摩擦磨损，每年可节约150亿美元。因此人们越来越重视金属耐磨材料的发展和应 用。
[0003] 耐磨材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用， 在全球新材料研究领域中，耐磨材料约占85 %。随着信息社会的到来，特种耐磨材料对高新 技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技 术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展 中战略竞争的热点。
[0004] 耐磨球，是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，一种是以铬为 主要合金元素的白口铸铁简称铬合金铸铁，以铬合金铸铁为材料的铸造磨球称为铬合金铸 铁磨球；另一种是以球墨铸铁为材料的铸造磨球称为球墨铸铁磨球，其中通过热处理获得 的基体组织主要是贝氏体的球墨铸铁磨球简称贝氏体球铁磨球；通过热处理获得的基体组 织主要是马氏体的球墨铸铁磨球简称马氏体球铁磨球。
[0005] 在中国专利申请号：201310677348中公开一种高碳低铬多元合金铸球材料，其含 有的化学元素成分及其质量百分比为：碳3. 2-3. 5、硅2. 1-2. 3、锰3. 9-4. 2、锌0. 2-0. 5、 铬2.6-2.8、钛0.8-1.1、镍0.03-0.05、镁0.4-0.5、1^0.13-0.15、!1〇0.06-0.09、？彡0.07、 S < 0. 07、余量为铁。该技术方案含有合金元素成分过多，导致成本提高。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明提供了一种使用寿命长的高铬合金耐磨球及其制备方法， 具有很好的耐磨性、耐腐蚀性、且使用寿命长。
[0007] 为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
[0008] -种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C :2. 4-2. 6%、Μη : 0. 6-1. 0%,Cr ：19. 5-21. 5%, Si ：1. 4-1. 6%,Cu ：0. 06-0. 1%,S 0. 02%,P 0. 02%, Mo :0· 4-1. 0%、Ni :0· 4-0· 8%、Re :0· 4-0· 6% ;余量为 Fe。
[0009] 优选的，各成分及重量百分比为：C :2. 45-2. 6 %、Mn :0. 7-1. 0 %、Cr : 19. 5-21. 0%,Si ：1. 4-1. 6%,Cu ：0. 06-0. 08%,S 0. 02%,P 0. 02%,Mo ：0. 6-1. 0%, Ni :0· 4 - 0· 6%、Re :0· 4 - 0· 6% ;余量为 Fe。
[0010] 优选的，各成分及重量百分比为：C:2.52%、Μη :0. 84%、Cr :20. 6%、Si :1. 54%、 Cu :0· 076%、S :0· 016%、P :0· 02%、M〇 :0· 75%、Ni :0· 46%、Re :0· 45% ;余量为 Fe。 toon] 所述的高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
[0012] (1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1530-1560°C ;
[0013] ⑵扒渔；
[0014] (3)脱氧处理；
[0015] (4)出炉前26- 30分钟加入Re进行变质处理；
[0016] (5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1460- 1480°C ;
[0017] (6)开箱、打球检验；
[0018] (7)热处理，淬火温度：640-680°C，时长：3. 2-3. 4小时，回火温度：360-380°C， 时长：1. 4一 1. 8小时。
[0019] C :与Fe、Cr、Μη形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元 素产生协同作用，提高耐磨球的综合性能。
[0020] Μη :是强化元素，提高其耐磨性。
[0021] Cr :能有效防止游离态的石墨产生，使普通渗碳体转变为合金渗碳体，以提高耐磨 球的强度和硬度，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，阻止石墨化、提高淬透性。
[0022] Ni :促使耐磨球的组织细化，提高耐磨球的耐腐蚀性和力学性能。
[0023] Mo :能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化 性能增强，从而改善抗磨能力。
[0024] Re :改善耐磨球的韧性和耐磨性。
[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0026] 本发明的高铬耐磨球具有很好的耐磨性、耐腐蚀性，具有良好的韧性，HRC为60- 64Mpa，冲击值彡2. 8J/cm2,落球冲击疲劳寿命彡12000次，破碎率小于0. 8%，使用寿命长， 降低了成本。
【具体实施方式】
[0027] 下面对本发明做进一步说明：
[0028] 实施例1 :
[0029] -种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C :2. 52 %、Μη : 0. 84 %, Cr ：20. 6 %, Si ： 1. 54 %, Cu ：0. 076 %, S ：0. 016 P ：0. 02 Mo ：0. 75 Ni ： 0· 46%、Re :0· 45% ;余量为 Fe。
[0030] 高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
[0031] (1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1545°C ;
[0032] (2)扒渔；
[0033] (3)脱氧处理；
[0034] (4)出炉前28分钟加入Re进行变质处理；
[0035] (5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1470°C ;
[0036] (6)开箱、打球检验；
[0037] (7)热处理，淬火温度：6601：，时长：3.3小时，回火温度：3701：，时长 ：1.6小时。
[0038] C :与Fe、Cr、Μη形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元 素产生协同作用，提高耐磨球的综合性能。
[0039] Μη :是强化元素，提高其耐磨性。
[0040] Cr :能有效防止游离态的石墨产生，使普通渗碳体转变为合金渗碳体，以提高耐磨 球的强度和硬度，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，阻止石墨化、提高淬透性。
[0041] Ni :促使耐磨球的组织细化，提高耐磨球的耐腐蚀性和力学性能。
[0042] Mo :能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化 性能增强，从而改善抗磨能力。
[0043] Re :改善耐磨球的韧性和耐磨性。
[0044] 实施例2 :
[0045] -种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C :2. 4 %、Μη : 1. 0%,Cr ：19, 5%,Si ：1, 6%,Cu ：0. 06%,S ：0. 02%,Ρ ：0. 02%,Mo ：0. 4%,Ni ：0. 4%,Re ： 0. 6% ;余量为Fe。
[0046] 高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
[0047] (1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1530°C ;
[0048] (2)扒渔；
[0049] (3)脱氧处理；
[0050] (4)出炉前30分钟加入Re进行变质处理；
[0051] (5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1460°C ;
[0052] (6)开箱、打球检验；
[0053] (7)热处理，淬火温度：6801：，时长：3.2小时，回火温度：3801：，时长 ：1.4小时。
[0054] 实施例3 :
[0055] -种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C :2. 6 %、Μη : 0. 6%,Cr ：21. 5%,Si ：1. 4%,Cu ：0. 1%,S ：0. 015%, P ：0. 01%,M〇 ：1. 0%,Ni ：0. 8%, Re ： 0. 4% ;余量为Fe。
[0056] 高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
[0057] (1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1560°C ;
[0058] (2)扒渔；
[0059] (3)脱氧处理；
[0060] (4)出炉前26分钟加入Re进行变质处理；
[0061] (5)制备砂型，进行浇注，浇注温度：1480°C ;
[0062] (6)开箱、打球检验；
[0063] (7)热处理，淬火温度：6401：，时长：3.4小时，回火温度：3601：，时长 ：1.8小时。
[0064] 实施例4 :
[0065] 一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，各成分及重量百分比为：C :2. 4 %、Μη : 0. 6%,Cr ：21. 5%,Si ：1. 4%,Cu ：0. 1%,S ：0. 02%,P ：0. 016%,Mo ：0. 4%,Ni ：0. 4%,Re ： 0. 6% ;余量为Fe。
[0066] 高铬合金耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
[0067] (1)按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1550°C ;
[0068] (2)扒渔；
【权利要求】
1. 一种使用寿命长的高铬合金耐磨球，其特征在于：各成分及重量百分比为： C：2. 4-2. 6 %, Μη :0.6-1.0 %, Cr ： 19. 5-21. 5 %, Si :1.4-1. 6 %, Cu ：0. 06-0. 1 %,S： 彡 0· 02%、P :彡 0· 02%、M〇 :0· 4-1. 0%、Ni :0· 4-0· 8%、Re :0· 4-0· 6% ;余量为 Fe。
2. 根据权利要求1所述的使用寿命长的高铬合金耐磨球，其特征在于：各成分及 重量百分比为：C :2· 45-2. 6 %、Μη :0· 7-1. 0 %、Cr :19· 5-21. 0 %、Si :1· 4-1. 6 %、Cu : 0. 06-0. 08%,S 0. 02%,P 0. 02%,Mo ：0. 6-1. 0%,Ni ：0. 4-0. 6%,Re ：0. 4-0. 6%； 余量为Fe。
3. 根据权利要求1或2所述的使用寿命长的高铬合金耐磨球，其特征在于：各成分及 重量百分比为：C :2. 52%、Mn :0· 84%、Cr :20. 6%、Si :1. 54%、Cu :0· 076%、S :0· 016%、P : 0· 02%、M〇 :0· 75%、Ni :0· 46%、Re :0· 45% ;余量为 Fe。
4. 根据权利要求1或2所述的使用寿命长的高铬合金耐磨球的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： (1) 按配比选取原料，中频炉熔炼，温度为：1530- 1560°C ; (2) 扒渔； (3) 脱氧处理； (4) 出炉前26- 30分钟加入Re进行变质处理； (5) 制备砂型，进行浇注，浇注温度：1460- 1480°C ; (6) 开箱、打球检验； (7) 热处理，淬火温度：640- 680°C，时长：3. 2 - 3. 4小时，回火温度：360- 380°C，时 长：1. 4一 1. 8小时。
【文档编号】C22C38/56GK104087865SQ201410301957
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】李根有, 李骏 申请人:宁国市正兴耐磨材料有限公司