一种耐热耐腐蚀高硬耐磨球的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁5-10份、钼铁1-1.5份、钒铁1-1.3份、锰铁0.1-0.3份、硅铁0.2-0.6份；其热处理过程中采用了不同的升温速率；利用高频感应熔覆对耐磨球进行了表面改性；所述高频感应熔覆的工艺为：打开真空泵调节真空度在50-80Pa，启动高频感应熔覆设备，在50-80s内将电流从500-550A升高至1650-1720A，保温50-120s，在30-40s内将电流降至500-550A后关闭高频感应设备，冷至室温。本发明所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球具有优异的耐磨性，同时具有优异的冲击韧性、硬度、耐热性和抗腐蚀性。
【专利说明】一种耐热耐腐蚀高硬耐磨球
【技术领域】
[0001] 本发明涉及耐磨材料【技术领域】，尤其涉及一种耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
【背景技术】
[0002] 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，目前已经被广 泛应用于冶金矿山、水泥建材、火力发电、烟气脱硫、磁性材料、化工、水煤浆、球团矿、矿渣、 超细粉、粉煤灰、碳酸钙、石英砂等行业球磨机中。
[0003] 耐磨球作为一种磨损材料应该具有下列性质：（1)高的硬度，高硬度的基体可以 抵抗磨粒对基体的微观切削作用，在一定程度上体现了材料的耐磨性；(2)较高的塑韧性、 应变疲劳抗力、脆断抗力和剥层疲劳抗力，高的塑韧性可以减少或者抑制裂纹的萌生和扩 展，特别是在高冲击作用的工况下具有优异的抗断裂破坏能力；（3)高的淬透性，材料的淬 透性高才能保证在大尺寸条件下材料整体组织均匀、性能稳定，耐磨性得予保证。
[0004] 现存耐热耐腐的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等性能欠佳，不能满足现代社会对耐磨 球的要求，因此，选择合适的成分、控制制备的工艺过程得到综合性能强的耐磨球是目前研 究的热点问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了一种耐热耐腐蚀高硬耐磨球，该耐热耐腐蚀高硬耐磨球具有优异的 耐磨性，同时具有优异的冲击韧性、硬度、耐热性和抗腐蚀性。
[0006] 本发明提出了一种耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、 铬铁5-10份、钥铁1-1. 5份、钒铁1-1. 3份、锰铁0. 1-0. 3份、硅铁0. 2-0. 6份；
[0007] 根据上述原料配比，采用以下工艺进行制备耐热耐腐蚀高硬耐磨球：
[0008] S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1490-15KTC，保温25-50min后加 入铬铁、钥铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁，升温至1550-160(TC加热至完全熔化后 得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
[0009] S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯， 其中，一次热处理过程具体如下：升温至780-800°C，保温30-60min，升温至950-1000°C，保 温 20-30min，升温至 1020-1050°C，保温 12-15min，升温至 1060-1080°C，保温 5-8min，冷却 至室温；二次热处理过程具体如下：加热至300-450°C，保温50-70min，空冷至室温；
[0010] S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗；
[0011] S4、将高频感应熔覆粉末放入烘箱中干燥，设置烘箱的温度为150-185°c，保温 2_3h取出，所述高频感应熔覆粉末为铁粉、钛粉和B 4C的混合物；
[0012] S5、将S4中干燥后的高频感应熔覆粉末与蔗糖溶液混合成糊状后涂抹在S3中清 洗后的耐磨球坯表面，厚度为2-3mm，得到预处理耐磨球；
[0013] S6、将S5中得到的预处理耐磨球放入80-95°C干燥箱中，保温10_15h后放入 真空加热设备中进行高频感应熔覆，所述高频感应熔覆的具体工艺如下：打开真空泵调 节真空度在50-80Pa，启动高频感应熔覆设备，在50-80s内将电流从500-550A升高至 1650-1720A，保温50-120S，在30-40s内将电流降至500-550A后关闭高频感应设备，冷却至 室温；
[0014] S7、将S6中经过高频感应熔覆后的预处理耐磨球放入电炉中，加热至200-250°C， 保温5-15h，降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
[0015] 优选地，上述耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁 5-9份、钥铁1-1. 45份、钒铁1-1. 25份、锰铁0. 1-0. 25份、硅铁0. 2-0. 45份；
[0016] 优选地，上述耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁6 份、钥铁1. 3份、钒铁1. 1份、锰铁0. 22份、硅铁0. 36份。
[0017] 优选地，在S2中，一次热处理过程具体如下，升温至795°C，保温46min，升温至 934°C，保温26min，升温至1035°C，保温13. 5min，升温至1074°C，保温7. lmin，冷却至室温； 二次热处理过程具体如下：加热至335°C，保温62min，空冷至室温。
[0018] 优选地，在S4中，所述高频感应熔覆粉末中按重量百分数B4C :铁粉：钛粉为 1:3. 3~3, 6:3. 0~3, 5 〇
[0019] 优选地，所述B4C的纯度为99. 9%，铁粉的纯度为99. 9%，钛粉的纯度为99. 9%。 [0020] 优选地，在S6中，所述高频感应熔覆的具体工艺如下：打开真空泵调节真空度在 65-75Pa，启动高频感应熔覆设备，在60-70s内将电流从520-535A升高至1680-1700A，保温 80-95s，在33-36s内将电流降至520-530A后关闭高频感应设备，冷却至室温。
[0021] 优选地，在S6中，所述高频感应熔覆的具体工艺如下：打开真空泵调节真空度在 72Pa，启动高频感应熔覆设备，在66s内将电流从529A升高至1692A，保温91s，在34s内将 电流降至526A后关闭高频感应设备，冷却至室温。
[0022] 优选地，在S7中，将S6中经过高频感应熔覆后的预处理耐磨球放入电炉中，加热 至220-245?，保温8-10h，降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
[0023] 优选地，在S7中，将S6中经过高频感应熔覆后的预处理耐磨球放入电炉中，加热 至234°C，保温9. 3h，降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
[0024] 本发明所述耐磨球热处理工艺中，采取了不同的升温速率，防止了奥氏体中析出 较多的碳化物，同时防止了奥氏体大量分解为共析组织，提高了耐磨球的性能；热处理之后 利用高频感应熔覆对耐磨球的表面进行了改性，一方面，高频感应熔覆得到的耐磨球熔覆 层成型好，且生产效率高；另一方面，高频感应熔覆后，熔覆层中原位反应生成了高硬度的 亚微米TiB 2和金属陶瓷颗粒TiC增强相，在熔覆层中亚微米TiB2呈长条状、金属陶瓷颗粒 TiC呈颗粒或花瓣状均匀分布于细小的基体之中，在熔覆层与基体的交界处为平面晶带，具 有强韧组合特征，且得到的熔覆层与基体具有良好的冶金结合，提高了耐磨球的耐磨性，得 到了综合性能好的耐磨球。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发 明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发 明的保护范围内。
[0026] 实施例1
[0027] 本发明所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁9 份、钥铁1份、钒铁1. 2份、锰铁0. 1份、硅铁0. 43份；
[0028] 根据上述原料配比，采用以下工艺进行制备耐热耐腐蚀高硬耐磨球：
[0029] S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1496°C，保温42min后加入铬铁、 钥铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁，升温至160(TC加热至完全熔化后得到钢液，浇 注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
[0030] S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯， 其中，一次热处理过程具体如下：升温至800°C，保温30min，升温至995°C，保温25min，升温 至1020°C，保温15min，升温至1073°C，保温6. lmin，冷却至室温；二次热处理过程具体如 下：加热至450°C，保温50min，空冷至室温；
[0031] S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗；
[0032] S4、将高频感应熔覆粉末放入烘箱中干燥，设置烘箱的温度为159°C，保温2. 3h取 出，所述高频感应熔覆粉末为铁粉、钛粉和B4C的混合物；
[0033] S5、将S4中干燥后的高频感应熔覆粉末与蔗糖溶液混合成糊状后涂抹在S3中清 洗后的耐磨球述表面，厚度为2mm,得到预处理耐磨球；
[0034] S6、将S5中得到的预处理耐磨球放入95°C干燥箱中，保温10h后放入真空加热 设备中进行高频感应熔覆，所述高频感应熔覆的具体工艺如下：打开真空泵调节真空度在 50Pa，启动高频感应熔覆设备，在80s内将电流从534A升高至1720A，保温50s，在40s内将 电流降至545A后关闭高频感应设备，冷却至室温；
[0035] S7、将S6中经过高频感应熔覆后的预处理耐磨球放入电炉中，加热至200°C，保温 15h，降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
[0036] 实施例2
[0037] 本发明所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁10 份、钥铁1. 2份、钒铁1. 3份、锰铁0. 3份、硅铁0. 2份；
[0038] 根据上述原料配比，采用以下工艺进行制备耐热耐腐蚀高硬耐磨球：
[0039] S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1490°C，保温50min后加入铬铁、 钥铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁，升温至1550°C加热至完全熔化后得到钢液，浇 注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
[0040] S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯， 其中，一次热处理过程具体如下：升温至780°C，保温60min，升温至950°C，保温30min，升温 至1050°C，保温12min，升温至1080°C，保温5min，冷却至室温；二次热处理过程具体如下： 加热至300°C，保温70min，空冷至室温；
[0041] S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗；
[0042] S4、将高频感应熔覆粉末放入烘箱中干燥，设置烘箱的温度为150°C，保温3h取 出，所述高频感应熔覆粉末为铁粉、钛粉和B 4c的混合物；所述高频感应熔覆粉末中按重量 百分数B4C :铁粉：钛粉为1:3. 5:3. 4 ;所述B4C的纯度为99. 9 %，铁粉的纯度为99. 9 %，钛 粉的纯度为99.9% ;
[0043] S5、将S4中干燥后的高频感应熔覆粉末与蔗糖溶液混合成糊状后涂抹在S3中清 洗后的耐磨球述表面，厚度为3mm ;
[0044] S6、将S5中得到的预处理耐磨球放入80°C干燥箱中，保温15h后放入真空加热 设备中进行高频感应熔覆，所述高频感应熔覆的具体工艺如下：打开真空泵调节真空度在 62Pa，启动高频感应熔覆设备，在64s内将电流从500A升高至1676A，保温105s，在36s内 将电流降至550A后关闭高频感应设备，冷却至室温；
[0045] S7、将S6中经高频感应熔覆后的预处理耐磨球放入电炉中，加热至250°C，保温 5h，降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
[0046] 实施例3
[0047] 本发明所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁5 份、钥铁1. 5份、钒铁1份、锰铁0. 26份、硅铁0. 6份；
[0048] 根据上述原料配比，采用以下工艺进行制备耐热耐腐蚀高硬耐磨球：
[0049] S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至15KTC，保温25min后加入铬铁、 钥铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁，升温至1559°C加热至完全熔化后得到钢液，浇 注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
[0050] S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯， 其中，一次热处理过程具体如下：升温至786°C，保温52min，升温至KKKTC，保温20min，升 温至1034°C，保温13. 2min，升温至1060°C，保温8min，冷却至室温；二次热处理过程具体如 下：加热至364°C，保温63min，空冷至室温；
[0051] S3、将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗；
[0052] S4、将高频感应熔覆粉末放入烘箱中干燥，设置烘箱的温度为185 °C，保温2h取 出，所述高频感应熔覆粉末为铁粉、钛粉和B4C的混合物；所述高频感应熔覆粉末中按重量 百分数B 4C :铁粉：钛粉为1:3. 6:3. 5 ;所述B4C的纯度为99. 9 %，铁粉的纯度为99. 9 %，钛 粉的纯度为99.9% ;
[0053] S5、将S4中干燥后的高频感应熔覆粉末与蔗糖溶液混合成糊状后涂抹在S3中清 洗后的耐磨球述表面，厚度为2. 5mm,得到预处理耐磨球；
[0054] S6、将S5中得到的预处理耐磨球放入83°C干燥箱中，保温14. 3h后放入真空加热 设备中进行高频感应熔覆，所述高频感应熔覆的具体工艺如下：打开真空泵调节真空度在 80Pa，启动高频感应熔覆设备，在50s内将电流从550A升高至1650A，保温120s，在30s内 将电流降至500A后关闭高频感应设备，冷却至室温；
[0055] S7、将S6中经高频感应熔覆后的预处理耐磨球放入电炉中，加热至232°C，保温 llh，降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
[0056] 实施例4
[0057] 本发明所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬铁6 份、钥铁1. 3份、钒铁1. 1份、锰铁0. 22份、硅铁0. 36份；
[0058] 根据上述原料配比，采用以下工艺进行制备耐热耐腐蚀高硬耐磨球：
[0059] S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1500°C，保温30min后加入铬铁、 钥铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁，升温至1575°C加热至完全熔化后得到钢液，浇 注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体；
[0060] S2、将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯， 其中，一次热处理过程具体如下：升温至795°C，保温46min，升温至934°C，保温26min，升温
【权利要求】
1. 一种耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，其原料按重量份数包括：废钢100份、铬 铁5-10份、钥铁1-1. 5份、钒铁1-1. 3份、锰铁0. 1-0. 3份、硅铁0. 2-0. 6份； 根据上述原料配比，采用以下工艺进行制备耐热耐腐蚀高硬耐磨球： 51、 将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1490-15KTC，保温25-50min后加入铬 铁、钥铁、钒铁，待完全熔化后加入硅铁、锰铁，升温至1550-160(TC加热至完全熔化后得到 钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯体； 52、 将S1中得到的耐磨球坯体放入电炉中，依次经过两次热处理得到耐磨球坯，其中， 一次热处理过程具体如下：升温至780-800°C，保温30-60min，升温至950-KKKTC，保温 20-30min，升温至 1020-1050°C，保温 12-15min，升温至 1060-1080°C，保温 5-8min，冷却至 室温；二次热处理过程具体如下：加热至300-450°C，保温50-70min，空冷至室温； 53、 将S2中得到的耐磨球坯用砂纸打磨，用丙酮清洗； 54、 将高频感应熔覆粉末放入烘箱中干燥，设置烘箱的温度为150-185°C，保温2-3h取 出，所述高频感应熔覆粉末为铁粉、钛粉和B 4C的混合物； 55、 将S4中干燥后的高频感应熔覆粉末与蔗糖溶液混合成糊状后涂抹在S3中清洗后 的耐磨球坯表面，厚度为2-3mm，得到预处理耐磨球； 56、 将S5中得到的预处理耐磨球放入80-95°C干燥箱中，保温10_15h后放入真空加热 设备中进行高频感应熔覆，所述高频感应熔覆的具体工艺如下：打开真空泵调节真空度在 50-80Pa，启动高频感应熔覆设备，在50-80s内将电流从500-550A升高至1650-1720A，保温 50-120S，在30-40s内将电流降至500-550A后关闭高频感应设备，冷却至室温； 57、 将S6中经过高频感应熔覆后的预处理耐磨球放入电炉中，加热至200-250°C，保温 5-15h，降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
2. 根据权利要求1所述的耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，其原料按重量份数 包括：废钢100份、铬铁5-9份、钥铁1-1. 45份、钒铁1-1. 25份、锰铁0. 1-0. 25份、硅铁 0· 2-0. 45 份；
3. 根据权利要求1或2所述的耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，其原料按重量份数 包括：废钢100份、铬铁6份、钥铁1. 3份、钒铁1. 1份、锰铁0. 22份、硅铁0. 36份。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，在S2中， 一次热处理过程具体如下，升温至795°C，保温46min，升温至934°C，保温26min，升温至 1035°C，保温13. 5min，升温至1074°C，保温7. lmin，冷却至室温；二次热处理过程具体如 下：加热至335°C，保温62min，空冷至室温。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，在S4中，所 述高频感应熔覆粉末中按重量百分数比(：：铁粉：钛粉为1:3. 3-3. 6:3. 0-3. 5。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，所述B4C的 纯度为99. 9%，铁粉的纯度为99. 9%，钛粉的纯度为99. 9%。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，在S6中，所述 高频感应熔覆的具体工艺如下：打开真空泵调节真空度在65-75Pa，启动高频感应熔覆设 备，在60-70s内将电流从520-535A升高至1680-1700A，保温80-95s，在33-36s内将电流 降至520-530A后关闭高频感应设备，冷却至室温。
8. 根据权利要求7所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，在S6中，所述高频感应熔 覆的具体工艺如下：打开真空泵调节真空度在72Pa，启动高频感应熔覆设备，在66s内将电 流从529A升高至1692A，保温91s，在34s内将电流降至526A后关闭高频感应设备，冷却至 室温。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，在S7中， 将S6中经过高频感应熔覆后的预处理耐磨球放入电炉中，加热至220-245°C，保温8-10h， 降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的耐热耐腐蚀高硬耐磨球，其特征在于，在S7中， 将S6中经过高频感应熔覆后的预处理耐热耐腐蚀高硬耐磨球放入电炉中，加热至234°C， 保温9. 3h，降温后得到所述耐热耐腐蚀高硬耐磨球。
【文档编号】C21D9/36GK104099612SQ201410377235
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】丁仕武, 丁幸, 徐帮明 申请人:宁国市宁武耐磨材料有限公司