[发明专利]一种高铬七元高合金耐磨球及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及选矿技术领域中耐磨材料，尤其涉及一种高铬七元高合金耐磨球及其制造方法。

背景技术

现有球磨机的耐磨球，其成分主要以低铬合金和高铬合金为主，低合金元素中含贵重合金成分，如大多低合金耐磨球都含Mo、Ni等元素，理论上可以增加耐麿性，但使用效果并不明显。

如：申请号CN200510096337.8一种低成本高耐磨性的过共晶高铬铸铁及其制造方法C:3.5～4.5%,Mn:1.0～3.0%,Cr:17～30%,Si:0.5～1.5%,Cu:1.0～2.0%,P:≤0.06%,S:≤0.06%,Ni:≤1%,余量为铁。C、 Cr、Cu都略高还含有Ni，不能用于淬火等高温热处理，如果经过淬火等处理时可能会碎裂。Cu:过高可能造成不耐磨等不利因素。

申请号CN92113221.2强韧性高铬多元合金铸铁胶囊形(圆形)磨球及其制造方法其特征在于,磨球化学成分(重量百分数)为:1.5～2.6%C,1.0～2.0%Si,0.4～0.6%Mn,0.01～0.1%P,0.01～0.1%S,12～16%Cr,0.01～0.5%Mo,0.01～0.6%Cu,0.01～0.2%W,0.002～0.01%B,0.01～0.6%V,0.01～0.4%Ti,0.01～0.1%RE,余为Fe。其C 、Mn较低，相应的硬度也偏低，不利于耐磨；Cu低于0.5%对改善耐腐蚀性作用不明显，还有其它合金元素多，成本也随之增高。同时没有热处理，对其晶体组织成分也没有约束，会对球的总体机械性有相应的影响。

发明内容

鉴于上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种成本相对较低、具有高硬度、高耐磨性、不易开裂等优良性能的高铬七元高合金耐磨球及其制造方法。

本发明是一种高铬七元高合金耐磨球，各化学成分按重量百分比为：C:3.4～3.7%、Si:1.2～1.6%、Mn：0.5～1.0%、P≤0.03%、S≤0.03%、Cu:0.5～1.2%、Cr:11.0～12.0%、Ti:0.05～0.1%、P≤0.03%、S≤0.03%、余量为Fe及不可避免杂质。

碳的作用是基体能够达到硬度，在高铬铸铁中与铁、铬合金共同作用形成高硬度的MC碳化物，本发明选择3.4～3.7%；

铬：在高铬球中和碳、铁形成化合物，铬元素还可溶入基体提高淬透性，铬、碳比在合适时可提高淬透性，同时提高耐磨度；在本成分中铬超过一定数量对耐磨性能的提高表现并太不明显，为更好的提高质量和降低成本的合理比例，与考虑到其它成分和热处理方面的影响选择11.0～12.0%比较合适；

锰：是形成奥氏体的有效元素，可提高淬透性，但对耐磨球中不可过高，根据本成分的综合要求选择0.5～1.0%较为合理；

铜：在湿磨状态游离的单质铜可改善磨球本身的电离电位差，并减弱白口倾向，有利于本成分在热处理时产生开裂倾向，在合适成分时提高抗腐蚀性能，所以对耐磨有一定作用。超过0.5%较为明显，但过高又对硬度影响较大，从而降低综合耐磨性能，铜加入量不可超1.5%，本成分中优选Cu:0.5～1.2%较为恰当；

硅：在本成分中由于硅的原子比例较大可提高基体的固溶强度，选择Si:1.2～1.6%比较合适。

钛：在本成分中能发挥细化晶粒的作用，在热处理后使基体强度有一定的增强，减少晶粒粗大，提高韧性，在淬火时不易开裂，从而提高耐磨性能，成分控制在0.05～0.1%较为合理。

磷、硫都不得超过本成分要求，过高会在热处理时会产生热裂和冷裂后产生脆裂，应控制到0.03%以下。

一种高铬七元高合金耐磨球的制造方法，包括冶炼、浇注和热处理，热处理工艺为分段升温～保温～淬火～回火，将室温状态下的耐磨球装入热处理炉中，在500℃以下时，升温速度不高于80℃/h；升温达到500℃时保温2～3小时；再加热从500℃到920℃时的升温速度为100～110℃/h；达到920℃后保温1～2小时，此时温度控制在910～930℃；保温完成后转入油中淬火至150℃～室温，再重装入热处理炉中，炉温控制在300～360℃，保温2～6小时后空冷。

现有技术低温退火的时效处理，只起到消除内应力的作用，本发明淬火加低温回火的热处理方式，组织成分主要获得较多的回火屈氏体组织并在一部分渗碳体等组织，有较高的硬度和韧性使磨球获得较好综合性能，成本也相对较低。