一种纳米改性的耐磨合金球及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐磨钢球的技术领域，尤其涉及一种纳米改性的耐磨合金球及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，耐磨合金铸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。
[0003]现有技术中，耐磨合金球大多采用成分含量的替换或含量的增加或减少来改变耐磨合金球的性能，通过添加改性剂来改善耐磨合金球的性能，是现有技术需要解决的。
【发明内容】
[0004]为解决【背景技术】中存在的技术问题，本发明提出一种纳米改性的耐磨合金球及其制备方法，既提高了耐磨合金球的强度又提高了硬度，同时还提高了耐磨耐高温性能。
[0005]本发明提出的一种纳米改性的耐磨合金球，其原料按重量份包括:石墨粉:60-120份；铁锭:30-80份;硅石:22-36份；钼锭:13-28份；铬锭:12-26份；铼锭:1_6份；硼砂:2-5份；硫粉:1.2-3.2份；镍锭:1.3-2.5份；铝锭:0.8-1.5份；纳米改性剂:0.5-1.6份；
[0006]其中，纳米改性剂为纳米碳化钛和纳米碳化钨的组合物。
[0007]优选地，纳米碳化钛和纳米碳化钨的摩尔比为1:4。
[0008]优选地，其原料按重量份包括:石墨粉:65-115份；铁锭:35-75份；硅石:24-34份；钼锭:15-26份;铬锭:14-24份；铼锭:2_5份;硼砂:2.5-4.5份；硫粉:1.4-3.0份；镍锭:1.5-2.3份；铝锭:1.0-1.3份；纳米改性剂:0.6-1.5份。
[0009]优选地，其原料按重量份包括:石墨粉:90份；铁锭:55份；硅石:29份；钼锭:20.5份;铬锭:19份；铼锭:3.5份;硼砂:3.5份；硫粉:2.2份；镍锭:1.9份;铝锭:1.15份；纳米改性剂:1.05份。
[0010]本发明还提出了一种纳米改性的耐磨合金球的制备方法，包括如下步骤:
[0011 ] S1、将石墨粉、娃石、钼锭、络锭、铼锭、硼砂、硫粉、镍锭、招锭、铁锭进行恪炼，得到合金液；将纳米改性剂与氩气均匀混合，然后利用氩气罐将含有纳米改性剂的氩气喷入合金液中对合金液进行改性处理得到物料a ;
[0012]S2、向物料a的表面添加覆盖剂，镇静处理，精炼脱硫、脱氧，得到物料b ;
[0013]S3、将物料b进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件；将铸件在15-25min内升温至500-600°C，保温15-25min，接着在10_20min内升温至800_850°C，保温8_16min，接着在6-12min内升温至1010-1140°C，保温25_35min，然后置于循环水中降温至580_620°C，接着放入NaN02的盐水溶液中保温18-22min，然后空冷至室温得到淬火后铸件；
[0014]S4、将S3得到的淬火后铸件升温至180-210°C，保温40_70min，空冷20_30min，再升温至 210-310°C，保温 40-70min，空冷 25_35min，再升温至 250_350°C，保温 40_70min，空冷20-30min，然后升温至380_680°C，保温40_70min，空冷至室温得到纳米改性的耐磨合金球。
[0015]优选地，S2中，覆盖剂为氧化镁粉、石灰粉煤渣与活性石灰以质量比为4-5:2-3:1-2组合而成。
[0016]优选地，S3中，NaN02的盐水溶液的浓度为0.3-0.6mol/L。
[0017]本发明中，覆盖剂的用量以完全覆盖合金液表面为基准。
[0018]本发明中，将熔炼过后的合金液进行纳米改性剂的变质处理，以纳米尺寸与高表面活性颗粒在钢铁液中形成的纳米形核以及纳米改性剂颗粒弥散均匀分布在基体上，它具有高硬度、高熔点、耐高温、尺寸小和弥散度高的特点，在结晶过程中增加形核的核心数量，减少了晶粒尺寸，细化了晶粒，纳米改性剂的高表面活性及细化晶粒过程中弥散硬化，有效的提高了耐磨钢球的硬度和韧性，打破了耐磨钢球在强化过程中硬度提高必然韧性下降的对应关系，与现有技术中的高锰低铬合金耐磨球对比，热处理状态韧性提高10-80 %，对一些耐磨合金钢可使晶粒细化，晶粒变细1-2个级别，拉伸强度提高0.7%，屈服强度提高6.1%，延伸率提高10.8%，冲击韧性提高17.9%，硬度提高HRC0.3。通过添加覆盖剂进行镇静处理，使得合金液中的气体和夹杂物上浮，达到了净化合金液的目的，从而有效的降低了废品率。通过对铸件进行淬火的过程中，通过多步升温和保温处理，然后再进行降温和盐水溶液保温处理，，保证获得马氏体的同时减小耐磨球中的内应力，防止变形和开裂，在淬火结束后，进行多步回火处理，消除耐磨球淬火时产生的残留应力，降低脆性，提高其韧性，防止其变形和开裂。
【具体实施方式】
[0019]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。
[0020]在【具体实施方式】中，石墨粉的重量份可以为:60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份、120份；铁锭的重量份可以为:30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份；硅石的重量份可以为:22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份；钼锭的重量份可以为:13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份；铬锭的重量份可以为:12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份;铼锭的重量份可以为:1份、2份、3份、4份、5份、6份；硼砂的重量份可以为:2份、3份、4份、5份；硫粉的重量份可以为:1.2 份、1.4 份、1.6 份、1.8 份、2.0 份、2.2 份、2.4 份、2.6 份、2.8 份、3.0 份、3.2 份；镍锭的重量份可以为:1.3份、1.5份、1.7份、1.9份、2.1份、2.3份、2.5份；铝锭的重量份可以为:0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份；纳米改性剂的重量份可以为；0.5 份、0.6 份、0.7 份、0.8 份、0.9 份、1.0 份、1.1 份、1.2 份、1.3 份、1.4 份、1.5 份、1.6 份。
[0021]其中，纳米改性剂为纳米碳化钛和纳米碳化妈的组合物；纳米碳化钛和纳米碳化钨的摩尔比为1:4。
[0022]实施例1
[0023]本发明提出的一种纳米改性的耐磨合金球，其原料按重量份包括:石墨粉:90份；铁锭:55份；娃石:29份；钼锭:20.5份；络锭:19份；铼锭:3.5份；硼砂:3.5份；硫粉:2.2份；镍锭:1.9份;铝锭:1.15份；纳米改性剂:1.05份。
[0024]其中，纳米改性剂为纳米碳化钛和纳米碳化妈的组合物；纳米碳化钛和纳米碳化钨的摩尔比为1:4。
[0025]本发明提出的一种纳米改性的耐磨合金球的制备方法，按以下工艺进行制备:
[0026]S1、将石墨粉、娃石、钼锭、络锭、铼锭、硼砂、硫粉、镍锭、招锭、铁锭进行恪炼，得到合金液；将纳米改性剂与氩气均匀混合，然后利用氩气罐将含有纳米改性剂的氩气喷入合金液中对合金液进行改性处理得到物料a ;
[0027]S2、向物料a的表面添加覆盖剂，镇静处理，精炼脱硫、脱氧，得到物料b ;
[0028]S3、将物料b进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件；将铸件在20min内升温至550 °C，保温20min，接着在15min内升温至825 °C，保温12min，接着在9min内升温至1075°C ;保温的时间为30min ;然后置于循环水中降温至600°C，接着放入物质的量浓度为0.5mol/L的NaN02的盐水溶液中保温20min，然后空冷至室温得到淬火后铸件；
[0029]S4、将S3中得到的淬火后铸件升温至195°C，保温55min，空冷25min ;接着将铸件升温至260 °C，保温55min，空冷30min，再升温至300 °C，保温55min，空冷25min，然后升温至530°C，保温55min，空冷至室温得到纳米改性的耐磨合金球。
[0030]其中，覆盖剂为氧化镁粉、石灰粉煤渣与活性石灰以质量比为4.5:2.5:1.5组合
ΟΤΙ D
[0031]实施例2
[0032]本发明提出的一种纳米改性的耐磨合金球，其原料按重量份包括:石墨粉:60份；铁锭:80份；娃石:22份；钼锭:28份；络锭:12份；铼锭:6份；硼砂:2份；硫粉:3.2份；镍锭:2.5份；招锭:0.8份；纳米改性剂:1.6份。
[0033]其中，纳米改性剂为纳米碳化钛和纳米碳化妈的组合物；纳米碳化钛和纳米碳化钨的摩尔比为1:4。
[0034]本发明提出的一种纳米改性的耐磨合金球，按以下工艺进行制备:
[0035]S1、将石墨粉、娃石、钼锭、络锭、铼锭、硼砂、硫粉、镍锭、招锭、铁锭进行恪炼，得到合金液；将纳米改性剂与氩气均匀混合，然后利用氩气罐将含有纳米改性剂的氩气喷入合金液中对合金液进行改性处理得到物料a ;
[0036]S2、向物料a的表面添加覆盖剂，镇静处理，精炼脱硫、脱氧，得到物料b ;
[0037]S3、将物料b进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件；将铸件在15min内升温至600 °C，保温15min，接着在20min内升温至800 °C，保温16min，接着在6min内升温至1140°C，保温25min，然后置于循环水中降温至620°C，接着放入物质