[发明专利]一种高硬度高韧性磨球材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高硬度高韧性磨球材料的制备方法，包括如下工艺步骤：1)冶炼：合金冶炼，经过真空感应炉冶炼并控制磨球材料的组分，按质量分数计，包含如下组分：C为2.65‑2.95％，Si为0.48‑0.56％，Mn为0.74‑1.74％，Cr为17.1‑21.2％，V为0.24‑0.55％，Ti为0.21‑0.29％，RE0.1％，余量为Fe；2)应力退火：冶炼结束后，钢锭在200℃下进行去应力退火；3)热处理：400℃预热30min，600℃预热30min，960℃保温4h，冷却到750℃等温3h，随炉冷却到室温；4)去皮，采用机加工方法剥去氧化皮；5)硬化处理工艺，940℃保温2h，出炉空冷。

技术领域

本发明属于磨球材料领域，具体涉及一种高硬度高韧性磨球材料的制备方法。

背景技术

在建材、选矿、水泥、火力发电及化肥生产的主要研磨设备中，磨球是损耗量最大的抗磨件。因此，随着建材等重点工业的不断发展，对磨球的性能要求会越来越高，对磨球的需求量会越来越大。

仅据近年来不完全统计，全国每年就消耗数百万吨各种磨球，价值达数十亿元，2004年北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示，磨损损失了世界一次能源的1/3。我国每年因磨损造成的经济损失在1000亿元人民币以上，仅磨料磨损每年就要消耗300多万t金属耐磨材料，且还以每年15％的速度在增长。高寿命耐磨材料的研制和使用，关系到国民经济的长期稳定发展。由此可见磨球产业在我国的发展起越来越重要的作用，但同时也出现了新产品研制滞后，工艺落后等问题，目前，国内用于磨球生产的材质主要是铬系白口铸铁。高铬合金铸铁虽有耐磨性高、破碎率低的优点，但是由于必须加入较多的合金元素及用电炉熔炼等原因，使得磨球成本较高，例如添加高成本，难得到的Ni和W等来改善磨球的韧性。

目前磨球材料的主要发展趋势是高强度、高耐磨性、高韧性，材料良好的耐磨性和强度是优质耐磨材料的基本特征。要保证材料各项性能达到要求，在对磨球材料的成分和组织进行严格控制的同时，还要求选择好合适的磨球基体，添加稀土、钒、钛等有益金属含量的控制，还要尽量降低钢种的有害物质和气体的含量，减少钢中的杂物。目前，添加有益金属已成为改善磨球质量主要途径，是保证磨球材料综合性能的主要措施和手段。

如何利用国内富有的钒、钛资源，采用先进的铸造技术研制、生产一种强韧性高铬铸铁磨球，以解决大型球磨机研磨体依赖进口的难题，这不仅对于促进我国水泥工业的发展而且对于促进电力、冶金选矿行业各类球磨机研磨体的更新换代、提高生产效率均具有重大经济价值。为了提高磨球材料的耐磨性、强度等性质，是本领域技术人员需不断攻克的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种高硬度高韧性磨球材料的制备方法，所述方法通过有效利用其它原料以代替现有技术中常使用的Ni和W元素，实现所制备的磨球材料不仅性能好，还能降低成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高硬度高韧性磨球材料的制备方法，包括如下工艺步骤：

1)冶炼：合金冶炼，经过真空感应炉冶炼并控制磨球材料的组分在以下范围，按质量分数计，包含如下组分：C为2.65-2.95％，Si为0.48-0.56％，Mn为0.74-1.74％，Cr为17.1-21.2％，V为0.24-0.55％，Ti为0.21-0.29％，RE0.1％，余量为Fe；

2)应力退火：冶炼结束后，钢锭在200℃下进行去应力退火；

3)热处理：400℃预热30min，600℃预热30min，960℃保温4h，冷却到750℃等温3h，随炉冷却到室温；

4)去皮，采用机加工方法剥去氧化皮；

5)硬化处理工艺，940℃保温2h，出炉空冷。