本发明涉及耐磨材料领域，具体涉及一种耐腐蚀低铬耐磨球及其铸造方法。
背景技术：
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。
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。
现有耐磨球的耐磨性、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、控制铸造的方法以求得到综合性能优异的耐磨球是目前耐磨材料领域研究的热点问题。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐腐蚀低铬耐磨球及其铸造方法，具有机械强度高、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性优异，铸造方法简单的优点。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种耐腐蚀低铬耐磨球，由以下质量分数的元素组成：c1.75-3.12％、si0.85-1.20％、cr1.84-2.35％、mn1.06-1.27％、ni0.23-0.45％、cu0.24-0.40％、ti0.01-0.04％、mo0.06-0.11％、sc0.02-0.05％、p≤0.012％、s≤0.012％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
优选地，所述耐腐蚀低铬耐磨球由以下质量分数的元素组成：c1.85-2.12％、si0.98-1.10％、cr2.00-2.14％、mn1.13-1.20％、ni0.28-0.37％、cu0.30-0.35％、ti0.02-0.03％、mo0.08-0.10％、sc0.025-0.04％、p≤0.012％、s≤0.012％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
优选地，所述耐腐蚀低铬耐磨球由以下质量分数的元素组成：c2.02％、si1.05％、cr2.10％、mn1.15％、ni0.33％、cu0.32％、ti0.025％、mo0.085％、sc0.03％、p≤0.012％、s≤0.012％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
上述耐腐蚀低铬耐磨球的铸造方法，包括以下步骤：
(1)称取原料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1485-1505℃，待炉料全部熔化后，升温至1520-1540℃静置5min后进行球化处理；
(2)在球化包底部的凹坑内，放入稀土镁硅球化剂，在稀土镁硅球化剂上方覆盖一层硅稀土孕育剂，在孕育剂上方放上10-15mm厚的钢板，预先向球化包内通入氮气，通氮气的时间为5-10min，再将铁液通过盖包孔流入球化包内进行球化和孕育处理，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒上纳米级al-ti-b-sr复合变质剂，在功率为400-600w，频率为20-40khz的条件下超声震荡20-40mim，扒净铁液表面的浮渣，静置待铁液温度降至1450-1480℃时，将其浇注成型，得到耐磨球胚料；
(3)将所述耐磨球胚料打磨后，升温至950-1000℃，升温速度为50℃/min，保温1.5-3h，再以20℃/min的速度空冷至室温，然后以40℃/min的速度升温至440-480℃，保温2-4h后，出炉空冷至室温，即可得到所述耐磨球。
优选地，所述稀土镁硅球化剂由以下质量分数的元素组成：mg5.8％-6.2％、si15％-25％、re1.3％-2.1％、ca0.8％-2.3％、a11.0％-2.0％、余量为fe。
优选地，所述稀土镁硅球化剂的用量为所述铁液总重量的0.4-0.8％。
优选地，所述硅稀土孕育剂由以下质量分数的元素组成：si70-75％、ca0.75-1.25％、ce1.5-2.0％、al0.75-1.25％、余量为fe。
优选地，所述硅稀土孕育剂的用量为所述铁液总重量的0.45-0.7％。
(三)有益效果
本发明提供了一种耐腐蚀低铬耐磨球及其铸造方法，具有以下有益效果：
(1)ti能与c形成硬度很高的碳化物，弥散在基体中，有利于提高耐磨球的显微硬度和耐磨性，同时对晶粒的细化也是有利的，ni是奥氏体形成元素，可以提高耐磨球的耐蚀性，但多加不经济，所以本发明中控制ni的含量为0.23-0.45％，mo主要作用是细化基体，细化碳化物，提高基体的电极电位，提高耐磨球的耐蚀性和抗磨性，sc可以提高耐磨球的强度、硬度和耐热性能，本发明耐磨球具有机械强度高、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性优异，使用寿命长的优点。
(2)在球化处理前，预先通入氮气，排空球化包内的氧气，可以减少球化处理时，稀土镁硅球化剂中镁、铝、钙元素与氧气反应而造成损耗，减少球化剂用量，减少成本。
(3)铸造方法简单，生产成本和能耗低，易于实现工业化生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐腐蚀低铬耐磨球，由以下质量分数的元素组成：c1.85％、si0.98％、cr2.00％、mn1.13％、ni0.28％、cu0.30％、ti0.02％、mo0.08％、sc0.025％、p≤0.012％、s≤0.012％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
上述耐腐蚀低铬耐磨球的铸造方法，包括以下步骤：
(1)称取原料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1500℃，待炉料全部熔化后，升温至1520℃静置5min后进行球化处理；
(2)在球化包底部的凹坑内，放入稀土镁硅球化剂，在稀土镁硅球化剂上方覆盖一层硅稀土孕育剂，在孕育剂上方放上12mm厚的钢板，预先向球化包内通入氮气，通氮气的时间为8min，再将铁液通过盖包孔流入球化包内进行球化和孕育处理，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒上纳米级al-ti-b-sr复合变质剂，在功率为500w，频率为30khz的条件下超声震荡30mim，扒净铁液表面的浮渣，静置待铁液温度降至1460℃时，将其浇注成型，得到耐磨球胚料；
(3)将耐磨球胚料打磨后，升温至980℃，升温速度为50℃/min，保温2h，再以20℃/min的速度空冷至室温，然后以40℃/min的速度升温至440℃，保温3h后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨球。
其中，稀土镁硅球化剂由以下质量分数的元素组成：mg5.8％-6.2％、si15％-25％、re1.3％-2.1％、ca0.8％-2.3％、a11.0％-2.0％、余量为fe，稀土镁硅球化剂的用量为铁液总重量的0.4-0.8％。
其中，硅稀土孕育剂由以下质量分数的元素组成：si70-75％、ca0.75-1.25％、ce1.5-2.0％、al0.75-1.25％、余量为fe，硅稀土孕育剂的用量为铁液总重量的0.45-0.7％。
实施例2：
一种耐腐蚀低铬耐磨球，由以下质量分数的元素组成：c1.85％、si0.98％、cr2.00％、mn1.13％、ni0.28％、cu0.30％、ti0.02％、mo0.08％、sc0.025％、p≤0.012％、s≤0.012％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
上述耐腐蚀低铬耐磨球的铸造方法，包括以下步骤：
(1)称取原料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1485℃，待炉料全部熔化后，升温至1530℃静置5min后进行球化处理；
(2)在球化包底部的凹坑内，放入稀土镁硅球化剂，在稀土镁硅球化剂上方覆盖一层硅稀土孕育剂，在孕育剂上方放上15mm厚的钢板，预先向球化包内通入氮气，通氮气的时间为5min，再将铁液通过盖包孔流入球化包内进行球化和孕育处理，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒上纳米级al-ti-b-sr复合变质剂，在功率为600w，频率为20khz的条件下超声震荡30mim，扒净铁液表面的浮渣，静置待铁液温度降至1450℃时，将其浇注成型，得到耐磨球胚料；
(3)将耐磨球胚料打磨后，升温至1000℃，升温速度为50℃/min，保温2.5h，再以20℃/min的速度空冷至室温，然后以40℃/min的速度升温至440℃，保温4h后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨球。
其中，稀土镁硅球化剂由以下质量分数的元素组成：mg5.8％-6.2％、si15％-25％、re1.3％-2.1％、ca0.8％-2.3％、a11.0％-2.0％、余量为fe，稀土镁硅球化剂的用量为铁液总重量的0.4-0.8％。
优选地，硅稀土孕育剂由以下质量分数的元素组成：si70-75％、ca0.75-1.25％、ce1.5-2.0％、al0.75-1.25％、余量为fe，硅稀土孕育剂的用量为铁液总重量的0.45-0.7％。
实施例3：
一种耐腐蚀低铬耐磨球，由以下质量分数的元素组成：c1.75％、si0.85％、cr1.84％、mn1.06％、ni0.23％、cu0.24％、ti0.01％、mo0.06％、sc0.02％、p≤0.012％、s≤0.012％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
上述耐腐蚀低铬耐磨球的铸造方法，包括以下步骤：
(1)称取原料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1490℃，待炉料全部熔化后，升温至1530℃静置5min后进行球化处理；
(2)在球化包底部的凹坑内，放入稀土镁硅球化剂，在稀土镁硅球化剂上方覆盖一层硅稀土孕育剂，在孕育剂上方放上14mm厚的钢板，预先向球化包内通入氮气，通氮气的时间为6min，再将铁液通过盖包孔流入球化包内进行球化和孕育处理，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒上纳米级al-ti-b-sr复合变质剂，在功率为500w，频率为30khz的条件下超声震荡20mim，扒净铁液表面的浮渣，静置待铁液温度降至1480℃时，将其浇注成型，得到耐磨球胚料；
(3)将耐磨球胚料打磨后，升温至980℃，升温速度为50℃/min，保温1.5h，再以20℃/min的速度空冷至室温，然后以40℃/min的速度升温至480℃，保温4h后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨球。
其中，稀土镁硅球化剂由以下质量分数的元素组成：mg5.8％-6.2％、si15％-25％、re1.3％-2.1％、ca0.8％-2.3％、a11.0％-2.0％、余量为fe，稀土镁硅球化剂的用量为铁液总重量的0.4-0.8％。
优选地，硅稀土孕育剂由以下质量分数的元素组成：si70-75％、ca0.75-1.25％、ce1.5-2.0％、al0.75-1.25％、余量为fe，硅稀土孕育剂的用量为铁液总重量的0.45-0.7％。
实施例4：
一种耐腐蚀低铬耐磨球，由以下质量分数的元素组成：c3.12％、si1.20％、cr2.35％、mn1.27％、ni0.45％、cu0.40％、ti0.04％、mo0.11％、sc0.05％、p≤0.012％、s≤0.012％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
上述耐腐蚀低铬耐磨球的铸造方法，包括以下步骤：
(1)称取原料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1485℃，待炉料全部熔化后，升温至1520℃静置5min后进行球化处理；
(2)在球化包底部的凹坑内，放入稀土镁硅球化剂，在稀土镁硅球化剂上方覆盖一层硅稀土孕育剂，在孕育剂上方放上10mm厚的钢板，预先向球化包内通入氮气，通氮气的时间为5min，再将铁液通过盖包孔流入球化包内进行球化和孕育处理，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒上纳米级al-ti-b-sr复合变质剂，在功率为400w，频率为20khz的条件下超声震荡20mim，扒净铁液表面的浮渣，静置待铁液温度降至1450℃时，将其浇注成型，得到耐磨球胚料；
(3)将耐磨球胚料打磨后，升温至950℃，升温速度为50℃/min，保温1.5h，再以20℃/min的速度空冷至室温，然后以40℃/min的速度升温至440℃，保温2h后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨球。
其中，稀土镁硅球化剂由以下质量分数的元素组成：mg5.8％-6.2％、si15％-25％、re1.3％-2.1％、ca0.8％-2.3％、a11.0％-2.0％、余量为fe，稀土镁硅球化剂的用量为铁液总重量的0.4-0.8％。
优选地，硅稀土孕育剂由以下质量分数的元素组成：si70-75％、ca0.75-1.25％、ce1.5-2.0％、al0.75-1.25％、余量为fe，硅稀土孕育剂的用量为铁液总重量的0.45-0.7％。
实施例5：
一种耐腐蚀低铬耐磨球，由以下质量分数的元素组成：c2.02％、si1.05％、cr2.10％、mn1.15％、ni0.33％、cu0.32％、ti0.025％、mo0.085％、sc0.03％、p≤0.012％、s≤0.012％，其余为铁和其他不可避免的杂质。
上述耐腐蚀低铬耐磨球的铸造方法，包括以下步骤：
(1)称取原料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1505℃，待炉料全部熔化后，升温至1540℃静置5min后进行球化处理；
(2)在球化包底部的凹坑内，放入稀土镁硅球化剂，在稀土镁硅球化剂上方覆盖一层硅稀土孕育剂，在孕育剂上方放上15mm厚的钢板，预先向球化包内通入氮气，通氮气的时间为10min，再将铁液通过盖包孔流入球化包内进行球化和孕育处理，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒上纳米级al-ti-b-sr复合变质剂，在功率为600w，频率为40khz的条件下超声震荡40mim，扒净铁液表面的浮渣，静置待铁液温度降至1480℃时，将其浇注成型，得到耐磨球胚料；
(3)将耐磨球胚料打磨后，升温至1000℃，升温速度为50℃/min，保温3h，再以20℃/min的速度空冷至室温，然后以40℃/min的速度升温至480℃，保温4h后，出炉空冷至室温，即可得到耐磨球。
其中，稀土镁硅球化剂由以下质量分数的元素组成：mg5.8％-6.2％、si15％-25％、re1.3％-2.1％、ca0.8％-2.3％、a11.0％-2.0％、余量为fe，稀土镁硅球化剂的用量为铁液总重量的0.4-0.8％。
优选地，硅稀土孕育剂由以下质量分数的元素组成：si70-75％、ca0.75-1.25％、ce1.5-2.0％、al0.75-1.25％、余量为fe，硅稀土孕育剂的用量为铁液总重量的0.45-0.7％。
表1为本发明实施例1-3力学性能对比表：
表1
综上，本发明实施例具有如下有益效果：高韧性，高硬度，表面硬度和中心硬度接近。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。