本发明涉及耐磨球的技术领域，尤其涉及一种强韧高铬铸造耐磨钢球。
背景技术：
目前，在国内水泥行业应用的磨球中，普通锻钢磨球仍占有很大比例。球耗高达600克/吨水泥，每年磨耗数十万吨钢材。耐磨钢球又称作研磨机用耐磨介质，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。它是一种消耗品，主要用途是研磨物料，使物料研磨得更细，以达到使用标准。现有技术中的耐磨球，其韧性和强度均无法满足实际使用时的需求，而其耐磨性能也是决定耐磨球使用寿命最重要的因素，而实际生产过程中，耐磨球的耐磨性能也无法满足实际生产过程中的需求，故此亟需开发一种强韧高铬铸造耐磨钢球来解决现有技术中的问题。
技术实现要素：
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种强韧高铬铸造耐磨钢球，具有优异的强度和韧性，耐磨性能好，使用寿命长。
本发明提出的一种强韧高铬铸造耐磨钢球，其各组分的重量百分数如下：cr：10-14％，c：1.9-2.8％，si：1.4-2.9％，mn：0.95-1.05％，mo：0.06-0.12％，ni：0.04-0.10％，al：0.02-0.05％，cu：0.6-1.2％，mg：0.02-0.06％，ce：0.01-0.03％，ca：0.02-0.05％，re：0.02-0.05％，p：0.01-0.02％，s：0.01-0.02％，余量为fe和不可避免的杂质。
优选地，mg、ce及ca的合计含量(cu+mg+ce+ca)与s含量之比(cu+mg+ce+ca)/s以重量比计，满足32.5＜(cu+mg+ce+ca)/s＜134。
优选地，si及al的合计含量(si+al)与c的含量之比(si+al)/c以重量比计，满足0.51＜(si+mn+mo)/c＜1.55。
优选地，si含量与p含量之比si/p以重量比计，满足70＜si/p＜290。
优选地，cr的含量与cu、mn和mo合计含量之比以重量比计，满足4.22＜cr/(cu+mn+mo)＜8.70。
优选地，其各组分的重量百分数如下：cr：11-13％，c：2.0-2.7％，si：1.5-2.8％，mn：0.96-1.04％，mo：0.07-0.11％，ni：0.05-0.09％，al：0.03-0.04％，cu：0.7-1.1％，mg：0.03-0.05％，ce：0.015-0.025％，ca：0.03-0.04％，re：0.03-0.04％，p：0.012-0.018％，s：0.012-0.018％，余量为fe和不可避免的杂质。
优选地，其各组分的重量百分数如下：cr：12％，c：2.35％，si：2.15％，mn：1.00％，mo：0.09％，ni：0.07％，al：0.0035％，cu：0.9％，mg：0.04％，ce：0.02％，ca：0.035％，re：0.035％，p：0.015％，s：0.015％，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
s1、将铬锭、铁块、碳粉、硅粉、锰块、钼锭、镍块、铝锭、铜块、镁锭、铈锭、钙粉、稀土、磷粉和硫粉进行熔炼，出炉得到合金液；
s2、向s1得到的处理后的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：cr：10-14％，c：1.9-2.8％，si：1.4-2.9％，mn：0.95-1.05％，mo：0.06-0.12％，ni：0.04-0.10％，al：0.02-0.05％，cu：0.6-1.2％，mg：0.02-0.06％，ce：0.01-0.03％，ca：0.02-0.05％，re：0.02-0.05％，p：0.01-0.02％，s：0.01-0.02％，余量为fe和不可避免的杂质；
s2、铸造：将s2中处理后得到的合金液进行浇注，木模缩尺比采用1-3％，采用水玻璃石英砂进行造型，二氧化碳吹干，浇注温度为1400-1500℃，浇注时，包内用草木灰去渣，浇注结束后于650-850℃保温3-5h，开箱冷却至室温得到铸件；
s3、热处理：将s2中得到的铸件进行热处理，热处理具体包括：将铸件升温至760-780℃，保温4-6h，然后风冷至室温，接着升温至210-290℃，保温5-7h，空冷至室温得到强韧高铬铸造耐磨钢球。
铬：它使碳化物转为合金渗碳体(fe·cr)3c，提高碳化物显微硬度，提高耐磨性。控制其铬含量为10-14％。
碳：含碳量增加，共晶碳化物增多，而且呈网状分布，虽能提高耐磨性，但韧性不足，释放降低碳含量，能够有效提高耐磨钢球的韧性，含碳量应为1.9-2.8％。
硅：增加硅含量可促使基体硬度增加，有利于提高碳化物分散度。但同时促进了石墨化，对淬透性有不利影响含硅量过高还使白口铸铁的脆性趋势增加在白口铁中含量不宜过高，控制其含量为1.4-2.9％。
锰：适当控制含锰量可使铸态硬度、冲击韧性提高。控制其锰含量为0.95-1.05％。
钼：钼能显著提高合金白口铁的淬透性，且钼能够溶于铁素体提高硬度，使珠光体索氏体化，另外，赋予碳化物以韧性，钼元素以钼铁的形式加入，考虑到目前钼的价格较高，钼的加入量为0.06-0.12％。
稀土：经稀土孕育处理后，可使铸态组织得到细化，改善碳化物分布状态，提高冲击韧性，增加耐磨性，控制其稀土含量为0.02-0.05％。
镍元素、铝元素、镁元素、锗元素和钙元素在耐磨钢球中均属于微量元素，这些元素均能与碳、氮结合形成高熔点化合物，它们可作为外来晶核细化晶粒，提高强度和韧性。它们的硬度大于m3c型碳化物，有利于提高材料的耐磨性。同时，这些元素固溶于基体，可延缓奥氏体向珠光体转变，有利于提高材料的淬透性。
本发明通过对强韧高铬铸造耐磨钢球的组分进行合理选择，控制镁元素、锗元素和钙元素的合计含量与硫元素含量的配比，有效降低了硫元素含量对耐磨钢球的不利影响，确保了本发明的耐磨球具有优异的强度，提高了本发明耐磨球的综合性能。控制硅元素和铝元素合计含量与碳元素含量得配比，确保本发明耐磨球在具有优异耐磨性能的同时，降低了硅碳和铝碳相比例，使得耐磨球在具有优异耐磨性能的同时具有优异的韧性。控制硅元素和磷元素的配比，有效降低磷元素在耐磨钢球中的不利影响，提高耐磨球的耐磨性能和硬度。
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
本发明提出的一种强韧高铬铸造耐磨钢球，其各组分的重量百分数如下：cr：12％，c：2.35％，si：2.15％，mn：1.00％，mo：0.09％，ni：0.07％，al：0.0035％，cu：0.9％，mg：0.04％，ce：0.02％，ca：0.035％，re：0.035％，p：0.015％，s：0.015％，余量为fe和不可避免的杂质。
实施例2
本发明提出的一种强韧高铬铸造耐磨钢球，其各组分的重量百分数如下：cr：10％，c：2.8％，si：1.4％，mn：1.05％，mo：0.06％，ni：0.10％，al：0.02％，cu：1.2％，mg：0.02％，ce：0.03％，ca：0.02％，re：0.05％，p：0.01％，s：0.02％，余量为fe和不可避免的杂质。
实施例3
本发明提出的一种强韧高铬铸造耐磨钢球，其各组分的重量百分数如下：cr：14％，c：1.9％，si：2.9％，mn：0.95％，mo：0.12％，ni：0.04％，al：0.05％，cu：0.6％，mg：0.06％，ce：0.01％，ca：0.05％，re：0.02％，p：0.02％，s：0.01％，余量为fe和不可避免的杂质。
实施例4
本发明提出的一种强韧高铬铸造耐磨钢球，其各组分的重量百分数如下：cr：11％，c：2.7％，si：1.5％，mn：1.04％，mo：0.07％，ni：0.09％，al：0.03％，cu：1.1％，mg：0.03％，ce：0.025％，ca：0.03％，re：0.04％，p：0.012％，s：0.018％，余量为fe和不可避免的杂质。
实施例5
本发明提出的一种强韧高铬铸造耐磨钢球，其各组分的重量百分数如下：cr：13％，c：2.0％，si：2.8％，mn：0.96％，mo：0.11％，ni：0.05％，al：0.04％，cu：0.7％，mg：0.05％，ce：0.015％，ca：0.04％，re：0.03％，p：0.018％，s：0.012％，余量为fe和不可避免的杂质。
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。