[发明专利]一种高铬合金耐磨钢球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高铬合金耐磨钢球及其制备方法，涉及耐磨材料技术领域，其化学成分按重量百分比包括：C 1.6‑2.0％、Si 0.6‑0.9％、Mn 1.2‑1.5％、Cr 10.5‑12.5％、Mo 0.15‑0.25％、Ni 0.01‑0.03％、Ti 0.2‑0.4％、Cu 0.06‑0.08％、Nb 0.02‑0.05％、Ta 0.01‑0.03％、B 0.02‑0.05％、P≤0.05％、S≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明制备的耐磨钢球综合力学性能优异，在保证耐磨钢球具有高硬度HRC≥63的同时，还具有很好的冲击韧性，改善高铬钢球韧性低、易碎裂的问题。

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种高铬合金耐磨钢球的制备方法。

背景技术

耐磨钢球，是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，是一种消耗品。目前，耐磨钢球被广泛应用于冶金、选矿、建材、化工、电力等工业生产中。全世界每年钢球的消耗量在3000-5000万吨，其中中国钢球消耗量在300-500万吨，是钢球消耗大国。耐磨钢球的使用寿命直接影响劳动生产率，所以对耐磨球的要求是既要具有足够的强度和硬度，又要有较好的抗冲击韧性。现有技术中常通过增加钢球中的铬含量来提高钢球的耐磨性，但是较高的铬含量会使钢球的韧性降低，易脆裂，降低钢球的使用寿命，因此研究开发耐磨性和韧性相互平衡的钢球成为当务之急。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高铬合金耐磨钢球及其制备方法，制得的耐磨钢球在保证高硬度的同时，冲击韧性好，改善其韧性低、易碎裂的问题。

本发明提出的一种高铬合金耐磨钢球，其化学成分按重量百分比包括：C 1.6-2.0％、Si 0.6-0.9％、Mn 1.2-1.5％、Cr 10.5-12.5％、Mo 0.15-0.25％、Ni 0.01-0.03％、Ti 0.2-0.4％、Cu 0.06-0.08％、Nb 0.02-0.05％、Ta 0.01-0.03％、B 0.02-0.05％、P≤0.05％、S≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，其化学成分按重量百分比包括：C 1.75-1.85％、Si 0.70-0.80％、Mn1.35-1.45％、Cr 11.2-12.2％、Mo 0.18-0.25％、Ni 0.02-0.03％、Ti 0.25-0.35％、Cu0.065-0.075％、Nb 0.04-0.05％、Ta 0.02-0.03％、B 0.03-0.05％、P≤0.03％、S≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述化学成分中各元素的重量百分比满足以下关系式：47.3[C]+28.5[Mo]+80.2[Nb]+38.6[Ti]≥100％，[]表示该元素的重量百分比浓度。

本发明还提出了上述高铬合金耐磨钢球的制备方法，包括以下步骤：

S1、熔炼：将铬铁、废钢、生铁加入真空感应炉中，升温至1440-1460℃，待钢液熔清后加入钼铁、钛铁、镍板、铜、铌铁、钽铁、硼铁，完全熔化后，将温度升高至1490-1510℃，加入硅铁、锰铁，调整钢中各元素成分，扒渣；

S2、浇注：将钢水浇注到模具中成型，待合金熔体凝固后开模，取出空冷至室温，得钢球胚体；

S3、热处理：将钢球胚体放入电炉内，升温至630-650℃，保温1h，再升温至940-960℃，保温3-4h，水淬淬火，冷却至室温，再加热至230-250℃进行回火处理，保温2-3h，冷却至室温。

优选地，所述S2中，钢水浇注温度为1390-1410℃。

优选地，所述S3中，以3.8-4.2℃/min的升温速率升温至630-650℃。

优选地，所述S3中，以A℃/min的升温速率升温至940-960℃，A＝2.2+(80-100)×[Mn]，[Mn]表示Mn的重量百分比。