本发明涉及耐磨球领域，尤其涉及一种耐热高韧性耐磨球及其制备方法。
背景技术：
耐磨球是指用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料。目前有两种形式：一是，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；二是，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。
由于耐磨球在使用过程中，所处的环境大多为高温的环境，对于耐磨球的耐热性能，以及耐磨球的韧性要求很高，现有技术中的耐磨球无法满足实际生产中的要求。
技术实现要素：
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种耐热高韧性耐磨球，韧性高及其制备方法，制备得到的耐磨球韧性好，具有优异的耐热性能。
本发明提出的一种耐热高韧性耐磨球，其原料按重量份包括：废钢10-20份、铬铁合金5-15份、钒铁合金2-6份、硅铁合金1-4份、锰铁合金2-6份、钼铁合金2-8份、生铁3-5份、锂锭1-2份、镁板2-4份、镍板3-5份、铜板2-5份、复合变质剂3-5份。
优选地，废钢、生铁和镍板的重量比为12-18：3.5-4.5：3.5-4.5。
优选地，废钢、铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和铜板的重量比为12-18：8-12：3-7：3-5：3-4。
优选地，硅铁合金、锰铁合金、锂锭、镁板和复合变质剂的重量比为2-3：1.2-1.8：2.5-3.5：3.5-4.5。
优选地，复合变质剂由钛铁合金、稀土、铌粉、硅粉和钙粉按重量比1-3：0.5-1.5：2-4：1.5-3.5：2-5混合而成。
优选地，其原料按重量份包括：废钢12-18份、铬铁合金8-12份、钒铁合金3-5份、硅铁合金2-3份、锰铁合金3-5份、钼铁合金3-7份、生铁3.5-4.5份、锂锭1.2-1.8份、镁板2.5-3.5份、镍板3.5-4.5份、铜板3-4份、复合变质剂3.5-4.5份。
优选地，其原料按重量份包括：废钢15份、铬铁合金10份、钒铁合金4份、硅铁合金2.5份、锰铁合金4份、钼铁合金5份、生铁4份、锂锭1.5份、镁板3份、镍板4份、铜板3.5份、复合变质剂4份。
本发明的一种耐热高韧性耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢、铬铁合金、钒铁合金、硅铁合金、锰铁合金、钼铁合金、生铁、锂锭、镁板、镍板和铜板在1450-1500℃熔化形成合金液，出炉前采用插铝终脱氧，接着加入复合变质剂进行变质处理，当合金液的温度达到1600-1650℃时扒渣出钢浇注，冷却至室温得到铸件；
S2、将S1中得到的铸件在950℃-1050℃预热35-45min，然后加热40-45min，保温2-3h，然后在清水中进行预冷处理；
S3、将S2中预冷结束后的铸件放在盐水溶液中进行淬火处理，淬火温度为760-780℃，淬火时间为10-20min，将淬火后的铸件升温至180-210℃进行回火处理，回火时间为5-6h，然后冷却到室温后得到耐热高韧性耐磨球。
优选地，S1中，将废钢、生铁和镍板加入熔化炉中，在720-750℃下，熔化为液体后，加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和铜板熔化后，加入硅铁合金、锰铁合金、锂锭和镁板，形成合金液。
优选地，S2中，预冷处理的时间为8-16min，清水的温度为42-48℃。
本发明的一种耐热高韧性耐磨球，以废钢、铬铁合金、钒铁合金、硅铁合金、锰铁合金、钼铁合金、生铁、锂锭、镁板、镍板、铜板和复合变质剂为原料。通过控制废钢、生铁和镍板的重量配比，其中废钢中含有耐磨球的大量基本金属元素，生铁提供了丰富的铁元素，镍板提供了丰富的镍元素，合理控制铁和镍的配比，使得耐磨钢球获得优异的强度，耐热和防锈性能得到有效提高，添加的铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和铜板，合理控制其与废钢的配比，为耐磨球补充了铬元素、钼元素、钒元素、铜元素和铁元素，并合理控制各元素的配比，其中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性，又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力，铜能提高耐磨球的强度和韧性，同时能有效提高耐磨球的大气腐蚀性能，添加硅铁合金、锰铁合金、锂锭、镁板和复合变质剂，合理控制配比，为本发明耐磨球提供了丰富的硅元素、锰元素、锂元素和镁元素，其中，硅能够有效提高耐磨球的韧性和拉伸强度，锰元素能够有效提高耐磨球的韧性和强度，且使得耐磨球具有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善了耐磨球的热加性能，添加的复合变质剂由钛铁合金、稀土、铌粉、硅粉和钙粉按一定比混合而成，不仅能够细化晶粒，能够在耐磨球内部形成多个强化相，有效提高耐磨球的耐热和韧性。本发明耐磨球在制备过程中，熔化后采用插铝终脱氧的方式，再进行变质处理，接着进行浇注得到铸件，接着将铸件进行预热处理，加热保温后进行预冷处理，接着进行淬火处理，得到的耐磨球耐热和韧性得到了有效提高。
具体实施方式
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。
实施例1
本发明提出的一种耐热高韧性耐磨球，其原料按重量份包括：废钢15份、铬铁合金10份、钒铁合金4份、硅铁合金2.5份、锰铁合金4份、钼铁合金5份、生铁4份、锂锭1.5份、镁板3份、镍板4份、铜板3.5份、复合变质剂4份。
本发明的一种耐热高韧性耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢、生铁和镍板加入熔化炉中，在735℃下，熔化为液体后，加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和铜板熔化后，加入硅铁合金、锰铁合金、锂锭和镁板，在1475℃熔化形成合金液，出炉前采用插铝终脱氧，接着加入复合变质剂进行变质处理，当合金液的温度达到1625℃时扒渣出钢浇注，冷却至室温得到铸件；
S2、将S1中得到的铸件在1000℃预热40min，然后加热42.5min，保温2.5h，然后在清水中进行预冷处理，预冷处理的时间为12min，清水的温度为45℃；
S3、将S2中预冷结束后的铸件放在盐水溶液中进行淬火处理，淬火温度为770℃，淬火时间为15min，将淬火后的铸件升温至198℃进行回火处理，回火时间为5.5h，然后冷却到室温后得到耐热高韧性耐磨球。
实施例2
本发明提出的一种耐热高韧性耐磨球，其原料按重量份包括：废钢10份、铬铁合金15份、钒铁合金2份、硅铁合金4份、锰铁合金2份、钼铁合金8份、生铁3份、锂锭2份、镁板2份、镍板5份、铜板2份、复合变质剂5份。
复合变质剂由钛铁合金、稀土、铌粉、硅粉和钙粉按重量比1：1.5：2：3.5：2混合而成。
本发明的一种耐热高韧性耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢、生铁和镍板加入熔化炉中，在720℃下，熔化为液体后，加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和铜板熔化后，加入硅铁合金、锰铁合金、锂锭和镁板，在1500℃熔化形成合金液，出炉前采用插铝终脱氧，接着加入复合变质剂进行变质处理，当合金液的温度达到1600℃时扒渣出钢浇注，冷却至室温得到铸件；
S2、将S1中得到的铸件在1050℃预热35min，然后加热45min，保温2h，然后在清水中进行预冷处理，预冷处理的时间为16min，清水的温度为42℃；
S3、将S2中预冷结束后的铸件放在盐水溶液中进行淬火处理，淬火温度为780℃，淬火时间为10min，将淬火后的铸件升温至210℃进行回火处理，回火时间为5h，然后冷却到室温后得到耐热高韧性耐磨球。
实施例3
本发明提出的一种耐热高韧性耐磨球，其原料按重量份包括：废钢20份、铬铁合金5份、钒铁合金6份、硅铁合金1份、锰铁合金6份、钼铁合金2份、生铁5份、锂锭1份、镁板4份、镍板3份、铜板5份、复合变质剂3份。
复合变质剂由钛铁合金、稀土、铌粉、硅粉和钙粉按重量比3：0.5：4：1.5：5混合而成。
本发明的一种耐热高韧性耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢、生铁和镍板加入熔化炉中，在750℃下，熔化为液体后，加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和铜板熔化后，加入硅铁合金、锰铁合金、锂锭和镁板，在1450℃熔化形成合金液，出炉前采用插铝终脱氧，接着加入复合变质剂进行变质处理，当合金液的温度达到1650℃时扒渣出钢浇注，冷却至室温得到铸件；
S2、将S1中得到的铸件在950℃预热45min，然后加热40min，保温3h，然后在清水中进行预冷处理，预冷处理的时间为86min，清水的温度为48℃；
S3、将S2中预冷结束后的铸件放在盐水溶液中进行淬火处理，淬火温度为760℃，淬火时间为20min，将淬火后的铸件升温至180℃进行回火处理，回火时间为6h，然后冷却到室温后得到耐热高韧性耐磨球。
实施例4
本发明提出的一种耐热高韧性耐磨球，其原料按重量份包括：废钢12份、铬铁合金12份、钒铁合金3份、硅铁合金3份、锰铁合金3份、钼铁合金7份、生铁3.5份、锂锭1.8份、镁板2.5份、镍板4.5份、铜板3份、复合变质剂4.5份。
复合变质剂由钛铁合金、稀土、铌粉、硅粉和钙粉按重量比1.5：1.2：2.5：3.2：3混合而成。
本发明的一种耐热高韧性耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢、生铁和镍板加入熔化炉中，在730℃下，熔化为液体后，加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和铜板熔化后，加入硅铁合金、锰铁合金、锂锭和镁板，在1490℃熔化形成合金液，出炉前采用插铝终脱氧，接着加入复合变质剂进行变质处理，当合金液的温度达到1610℃时扒渣出钢浇注，冷却至室温得到铸件；
S2、将S1中得到的铸件在1020℃预热38min，然后加热44min，保温2.2h，然后在清水中进行预冷处理，预冷处理的时间为15min，清水的温度为43℃；
S3、将S2中预冷结束后的铸件放在盐水溶液中进行淬火处理，淬火温度为775℃，淬火时间为12min，将淬火后的铸件升温至205℃进行回火处理，回火时间为5.2h，然后冷却到室温后得到耐热高韧性耐磨球。
实施例5
本发明提出的一种耐热高韧性耐磨球，其原料按重量份包括：废钢18份、铬铁合金8份、钒铁合金5份、硅铁合金2份、锰铁合金5份、钼铁合金3份、生铁4.5份、锂锭1.2份、镁板3.5份、镍板3.5份、铜板4份、复合变质剂3.5份。
复合变质剂由钛铁合金、稀土、铌粉、硅粉和钙粉按重量比2.5：0.8：3.5：1.8：4混合而成。
本发明的一种耐热高韧性耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢、生铁和镍板加入熔化炉中，在740℃下，熔化为液体后，加入铬铁合金、钼铁合金、钒铁合金和铜板熔化后，加入硅铁合金、锰铁合金、锂锭和镁板，在1460℃熔化形成合金液，出炉前采用插铝终脱氧，接着加入复合变质剂进行变质处理，当合金液的温度达到1640℃时扒渣出钢浇注，冷却至室温得到铸件；
S2、将S1中得到的铸件在980℃预热42min，然后加热41min，保温2.8h，然后在清水中进行预冷处理，预冷处理的时间为9min，清水的温度为47℃；
S3、将S2中预冷结束后的铸件放在盐水溶液中进行淬火处理，淬火温度为765℃，淬火时间为18min，将淬火后的铸件升温至185℃进行回火处理，回火时间为5.8h，然后冷却到室温后得到耐热高韧性耐磨球。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。