本发明涉及研磨机械技术领域，尤其涉及一种低合金抗冲击耐磨钢球及其制备方法。
背景技术：
耐磨钢球已被广泛的应用于冶金、选矿、建材、化工、电力等工业生产中。耐磨钢球在使用过程会经常受到碰撞、冲击，因此需要具有较好的冲击韧性，防止开裂、抗冲击。目前，低合金耐磨钢球被广泛使用，但低合金耐磨钢球的抗冲击性能、韧性，并不太高，影响了低合金钢球的应用。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低合金抗冲击耐磨钢球及其制备方法，本发明通过各元素相互配合，配合合适的热处理，从抑制奥氏体晶粒长大；提高奥氏体晶粒粗化温度，增加奥氏体稳定性；促进奥氏体均匀分布三个方面，达到奥氏体均匀弥散、晶粒细小的目的，从而大大增加了本发明的冲击韧性。
本发明提出的一种低合金抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.1-0.15％，Si：0.3-0.5％，Mn：0.5-0.7％，Cr：1-2％，Al：0.01-0.03％，V：0.1-0.2％，B：0.02-0.04％，Ti：0.1-0.2％，Nb：0.4-0.6％，余料为Fe及不可避免杂质；
其中，满足“2.4B+0.8Ti+1.1V＜0.44％”的表达式。
优选地，其各组分的重量百分比如下：C：0.11-0.13％，Si：0.35-0.45％，Mn：0.55-0.65％，Cr：1.2-1.8％，Al：0.015-0.025％，V：0.13-0.17％，B：0.025-0.035％，Ti：0.13-0.17％，Nb：0.45-0.55％，余料为Fe及不可避免杂质。
优选地，其各组分的重量百分比如下：C：0.12％，Si：0.4％，Mn：0.6％，Cr：1.5％，Al：0.02％，V：0.15％，B：0.03％，Ti：0.15％，Nb：0.5％，余料为Fe及不可避免杂质。
本发明还提出了上述低合金抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、铬、铝、钒、硼、钛、铌精炼后，出炉浇铸，然后降温至400-500℃得到满足上述成分的球形铸件；
S2、取S1得到的球形铸件，升温至T1℃，保温1-3h，用水淬火，冷却至室温，升温至700-800℃，保温1-2h，降温至300-400℃，退回4-6h，冷却至室温得到低合金抗冲击耐磨钢球，其中，T1＝900+100×(312V+236Ti+137Nb-517Al)，其中，V、Ti、Nb、Al依次为钒、钛、铌、铝在低合金抗冲击耐磨钢球中重量百分比。
优选地，在S1中，以2-3℃/s的速度降温至400-500℃得到球形铸件。
优选地，在S2中，以4-6℃/s的速度升温至700-800℃。
优选地，在S2中，在盐浴中退火4-6h。
上述中间钢球的制备过程中，盐浴回火是用熔融的无机盐作为保温介质的一种方法，是本领域常用技术手段。
本发明通过限定2.4B+0.8Ti+1.1V＜0.44％的关系式，通过Ti、V、B相互配合，增加钢球的韧性，并在降温凝固和退火过程中，细化奥氏体晶粒，促进奥氏体在钢球中均匀分布，从而增加钢球的冲击韧性；并配合C、Si、Mn、Cr、Ni元素，进一步增加奥氏体晶间的耐腐蚀性能和钢球韧性，增加钢球的抗冲击性能；出炉浇铸后，选用合适的速度降温至400-500℃，使得奥氏体晶粒尺寸均一并保持较小晶粒，并保持奥氏体和铁素体以合适比例分布；通过V、Ti、Nb、Al限定奥氏体化温度T1，以合适的速度升温至T1℃，使得铁素体形成奥氏体，并且Nb、V、Ti可与C形成碳化物析出，进一步抑制奥氏体晶粒长大，并配合适量Al提高奥氏体粗化温度，从而保持奥氏体的稳定性，采用合适的温度分段退火可以使奥氏体保持较小晶粒并均匀弥散在钢球中，从而大大增加钢球的冲击韧性，在盐浴中退火可以组织奥氏体粗化并增加钢球的耐腐蚀性能，从而进一步增加本发明的冲击韧性；本发明通过各元素相互配合，配合合适的热处理，从抑制奥氏体晶粒长大；提高奥氏体晶粒粗化温度，增加奥氏体稳定性；促进奥氏体均匀分布三个方面，达到奥氏体均匀弥散、晶粒细小的目的，从而大大增加了本发明的冲击韧性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种低合金抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.12％，Si：0.4％，Mn：0.6％，Cr：1.5％，Al：0.02％，V：0.15％，B：0.03％，Ti：0.15％，Nb：0.5％，余料为Fe及不可避免杂质。
上述低合金抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、铬、铝、钒、硼、钛、铌精炼后，出炉浇铸，然后降温至450℃得到满足上述成分的球形铸件；
S2、取S1得到的球形铸件，升温至1040℃，保温2h，用水淬火，冷却至室温，升温至750℃，保温1.5h，降温至350℃，退回5h，冷却至室温得到低合金抗冲击耐磨钢球。
实施例2
一种低合金抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.1％，Si：0.5％，Mn：0.5％，Cr：2％，Al：0.01％，V：0.2％，B：0.02％，Ti：0.2％，Nb：0.4％，余料为Fe及不可避免杂质。
上述低合金抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、铬、铝、钒、硼、钛、铌精炼后，出炉浇铸，然后以3℃/s的速度降温至400℃得到满足上述成分的球形铸件；
S2、取S1得到的球形铸件，升温至1059℃，保温3h，用水淬火，冷却至室温，以4℃/s的速度升温至800℃，保温1h，降温至400℃，在盐浴中退回4h，冷却至室温得到低合金抗冲击耐磨钢球。
实施例3
一种低合金抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.15％，Si：0.3％，Mn：0.7％，Cr：1％，Al：0.03％，V：0.1％，B：0.04％，Ti：0.1％，Nb：0.6％，余料为Fe及不可避免杂质。
上述低合金抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、铬、铝、钒、硼、钛、铌精炼后，出炉浇铸，然后以2℃/s的速度降温至500℃得到满足上述成分的球形铸件；
S2、取S1得到的球形铸件，升温至1021℃，保温1h，用水淬火，冷却至室温，以6℃/s的速度升温至700℃，保温2h，降温至300℃，在盐浴中退回6h，冷却至室温得到低合金抗冲击耐磨钢球。
实施例4
一种低合金抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.11％，Si：0.45％，Mn：0.55％，Cr：1.8％，Al：0.015％，V：0.17％，B：0.025％，Ti：0.17％，Nb：0.45％，余料为Fe及不可避免杂质。
上述低合金抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、铬、铝、钒、硼、钛、铌精炼后，出炉浇铸，然后以2.8℃/s的速度降温至430℃得到满足上述成分的球形铸件；
S2、取S1得到的球形铸件，升温至1047℃，保温2.5h，用水淬火，冷却至室温，以4.5℃/s的速度升温至780℃，保温1.2h，降温至370℃，在盐浴中退回4.5h，冷却至室温得到低合金抗冲击耐磨钢球。
实施例5
一种低合金抗冲击耐磨钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.13％，Si：0.35％，Mn：0.65％，Cr：1.2％，Al：0.025％，V：0.13％，B：0.035％，Ti：0.13％，Nb：0.55％，余料为Fe及不可避免杂质。
上述低合金抗冲击耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废钢熔炼，加入碳、硅、锰、铬、铝、钒、硼、钛、铌精炼后，出炉浇铸，然后以2.2℃/s的速度降温至470℃得到满足上述成分的球形铸件；
S2、取S1得到的球形铸件，升温至1034℃，保温1.5h，用水淬火，冷却至室温，以5.5℃/s的速度升温至720℃，保温1.8h，降温至330℃，在盐浴中退回5.5h，冷却至室温得到低合金抗冲击耐磨钢球。
对实施例1-5进行性能检测，结果如下：
由上表可以看出，本发明冲击韧性好，磨球破碎率均小于1％。
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。