[发明专利]一种高铬耐磨钢球及其铸造工艺

说明书

本发明提出了一种高铬耐磨钢球及其铸造工艺，该耐磨钢球的化学成分按质量百分比计包括：C：3.3％‑4.0％、Si：0.2％‑0.9％、Mn：0.5％‑1.3％、Cr：17％‑23％、Al：0.3％‑0.8％、Mo：0.07％‑0.2％、V：0.1％‑0.3％、S：0.02％‑0.1％、P：≤0.06％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；并且，[Mo]×[V]≥0.02％％，且0.3≥[Mo]/[Al]≥0.2，[Mo]、[V]、[Al]分别对应Mo、V、Al的质量百分含量。本发明提出的一种高铬耐磨钢球及其铸造工艺，通过设计该耐磨钢球的成分，减少贵重金属元素的加入量，使得该耐磨钢球具有优异的耐磨性和抗冲击韧性。

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种高铬耐磨钢球及其铸造工艺。

背景技术

粉末加工涉及到冶金、选矿、建材水泥、化工、耐火材料、电力磨煤等多个工业领域，广泛采用的研磨设备为球磨机。作为球磨机和半自磨机中的主要研磨介质，耐磨钢球在生产过程中起着对物料破碎研磨的作用。

根据耐磨钢球制备材料中金属铬的含量不同，将耐磨钢球分为高铬、中铬以及低铬耐磨球，且不同铬含量的耐磨球其性能相差较大。高铬耐磨钢球的组织中存在大量的高硬度M₇C₃型碳化物，因而具有优良的耐磨性，同时固溶于基体中的铬元素可以提高材料的抗腐蚀能力，因此，迄今为止已成为世界上工业应用最为广泛的一种耐磨钢球。

工业应用中，高铬耐磨球常采用铬含量15-25％，碳含量2.0-3.0％的亚共晶或近共晶成分。但由于碳化物含量少，在许多研磨生产工况，如冶金矿山、建材水泥、火力发电等下明显表现出耐磨性不足。因此科研工作者采用提高高铬铸铁中的碳、铬含量以增加碳化物数量，以达到使耐磨性大幅提高的目的。虽然高铬耐磨球组织中高含量的脆硬碳化物使其具备极高的硬度，在低冲击条件下显示出很好的耐磨性能，但是在强烈冲击作用条件下，高铬铸耐磨球冲击韧度不足的劣势显现出来，耐磨球在使用的过程中容易出现早期表面剥落或者碎球的现象，大大增加了球耗和生产成本，造成资源的浪费和生产效率的降低

申请号为“201610676935.0”公开了一种耐腐蚀抗冲击耐磨钢球及其制备方法，其合金成分为C：0.7-0.75％、Cr：11-13％、Si：1-1.2％、Mn：1.5-1.6％、 B：0.05-0.06％、Ni：1-2％、Y：2.1-2.15％、Ti：0.04-0.06％、Cu：0.03-0.05％、 Co：0.01-0.03％、Zr：0.3-0.4％、Nb：0.03-0.04％、P≤0.012％、S≤0.002％；余料为Fe。该成分的钢球通过熔炼、铸造等工序得最终钢球，钢球耐磨性、韧性和耐腐蚀性虽然都良好，但是其成分中含有较多的贵重金属元素，会增加生产成本，且其制造工艺中包含铸造等工序，会降低其生产效率。

发明内容

基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种高铬耐磨钢球及其铸造工艺，通过设计该耐磨钢球的成分，减少贵重金属元素的加入量，使得该耐磨钢球具有优异的耐磨性和抗冲击韧性。

本发明提出的一种高铬耐磨钢球，该耐磨钢球的化学成分按质量百分比计包括：C：3.3％-4.0％、Si：0.2％-0.9％、Mn：0.5％-1.3％、Cr：17％-23％、Al： 0.3％-0.8％、Mo：0.07％-0.2％、V：0.1％-0.3％、S：0.02％-0.1％、P：≤0.06％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；

其中，[Mo]×[V]≥0.02％％，且0.3≥[Mo]/[Al]≥0.2，[Mo]、[V]、[Al]分别对应Mo、V、Al的质量百分含量。

本发明中C、Si、Mn、Cr、Al、Mo、V等多种合金元素的复合添加，使所得耐磨钢球具有极高硬度和耐磨性的同时，还获得了良好的冲击韧性性能，其中，各合金元素的作用如下：