[发明专利]一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨球，尤其涉及一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺。

背景技术

耐磨球（grinding ball)，是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，一种是：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；另一种是：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。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。目前，在球磨机中的耐磨球存在硬度不高，使用寿命短，不耐高温高压的缺陷。

氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体，化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，纳米氮化硼广泛用耐高温材料、半导体、核子反应器、润滑剂中，但将其应用于耐磨球中，以增强其的使用寿命还未见相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米氮化硼增强耐磨球及其制备工艺，以克服现有技术中存在的耐磨球硬度不高，使用寿命短，不耐高温高压的缺陷。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案：

一种纳米氮化硼增强耐磨球，该耐磨球的化学成分为：纳米BN 0.0005～0.875wt%，C 1.0～1.2wt%，Si 0.4～0.8wt%，Mn 1.0～2.1wt%，Mo 0～0.2wt%，Cr 10.2～15.8%，P 0～0.1wt%，S 0～0.06wt%，余量为Fe；金相组织特征为共晶碳化物+马氏体+奥氏体+二次碳化物，力学性能为淬火态硬度HRC93～140，冲击值ak38～58J/cm²，落球冲击疲劳寿命30000次～45000次。

所述的纳米氮化硼增强耐磨球的制备工艺，包含以下步骤：

（1）纳米BN改性：10g～12g纳米BN、100ml无水乙醇及1.5ml～3.0ml硅烷偶联剂KH560均匀混合后，室温超声辐射3.0分钟～5.0分钟，减压蒸馏去除无水乙醇，在烘箱烘干至衡重，烘箱温度：75℃～85℃，制备改性的纳米BN备用；

（2）溶炼：以碳钢、硅铁、锰铁、钼铁、纯铬为原科，按C 1.0～1.2wt%，Si 0.4～0.8wt%，Mn 1.0～2.1wt%，Mo 0～0.2wt%，Cr 10.2～15.8%，P 0～0.1wt%，S 0～0.06wt%，余量为Fe进行配料，在氮气保护下，采用感应电炉熔炼，氮气流量：5-8L/min，当溶炼炉内的温度接近730℃时，进行第一次保温，保温时间为10min~20min，然后进行第一次揽拌，搅拌时间2min~4min；继续升温至750℃进行第二次保温，加入改性纳米BN，保温时间为15min~30min，然后进行第二次搅拌，搅拌时间约为2min~4min；再静置30min~40min；

（3）浇注：当温度降低到650℃时开始进行绕注，绕注成圆铸淀在空气中自然冷却；

（4）时效处理：将铸件加热到700℃～850℃，保温2h～4h，空冷到300℃，保温1h～3h，空冷至室温。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

1、纳米氮化硼起着弥散强化的作用，因而对增强材料有较好的时效硬化效果，提高增强材料的强度和硬度。

2、纳米氮化硼对耐磨球的强化作用明显，耐磨球的冲击值和落球冲击疲劳寿命分别提高了32.8%和42.5%。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对发明的技术方案作进一步具体说明。

硅烷偶联剂KH560，南京强卫化工有限公司生产；无水乙醇，分析纯，北京北化精细品有限责任公司生产；超声波粉碎机JY-92型，功率1800W，购自宁波新芝生物科技有限公司。

实施例1

一种纳米氮化硼增强耐磨球，其特征在于该耐磨球的化学成分为：纳米BN 0.0005wt%，C 1.0wt%，Si 0.4wt%，Mn 1.0wt%，Cr 10.2%，余量为Fe；金相组织特征为共晶碳化物+马氏体+奥氏体+二次碳化物，力学性能为淬火态硬度HRC93，冲击值ak38J/cm²，落球冲击疲劳寿命30000次。

所述的纳米氮化硼增强耐磨球的制备工艺，其特征在于包含以下步骤：