[发明专利]一种低铬钒钛铸铁磨球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸铁合金领域，具体为一种低铬钒钛铸铁磨球及其制备方法。

背景技术

磨球是各类球磨机大宗消耗品。磨球使用中承受冲击、磨损和腐蚀，主要失效形式为磨损、变形和破碎。因此，要求其具有足够的韧性和良好的耐磨性。磨求种类繁多，主要有锻钢球、淬火钢球、中锰球墨铸铁球，低铬、中铬、高铬铸铁球、等温淬火球墨铸铁球。低铬铸铁球成本低、制造工艺简便，耐磨性好，具有一定优势，钢球韧性好，但耐磨性差，而中铬、高铬铸铁球耐磨性好，但成本高，热处理工艺复杂，中锰球墨铸铁球和等温淬火球墨铸铁球耐磨性好，但对原材料要求高，需加合金元素，且受球化率影响，其中等温淬火球墨铸铁球还需要复杂的热处理。低铬白口铸铁球具有生产工艺简便、价格低廉、性能较好的优点，在磨球市场上占有相当份额。低铬白口铸铁球铬含量低，多采用金属型浇注，利用金属型的激冷效应获得致密白口组织，不再高温淬火，仅实行低温回火消除残余应力，应用于水泥、电力干磨作业，耐磨性是普碳钢球的7～8倍，应用于矿石等湿磨作业优势更明显，是低碳钢球的2.5～3倍，是中高碳钢球的1.5～2倍。低铬铸铁磨球性价比较高，但韧性偏低。低铬白口铸铁磨球的组织为莱氏体+珠光体，其韧性和强度取决于脆性的碳化物相(莱氏体为碳化物基体上分布粒状珠光体)。由于大量碳化物相呈连续分布，使其韧性很低。如何在保证硬度的前提下，使韧性和抗磨性达到均衡的统一是生产过程中需要解决的问题。

发明内容

本发明正是基于以上技术问题，提供利用钒钛所具有的独特合金化作用，提高磨球的耐磨性和冲击韧性，在降低制造成本的同时，提高使用性能的一种低铬钒钛铸铁磨球。

本发明的另外一种目的为提供一种低铬钒钛铸铁磨球的制备方法。

本发明的技术方案为：

一种低铬钒钛铸铁磨球，按质量百分含量计，其化学成分为：C：2.8～3.1％，Si：0.8～1.0％，Mn：0.7～0.9％，V：0.20～0.25％，Ti：0.05～0.10％，Cr：1.0～2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，不可避免的杂质中含有P和S，其中P≤0.10％，S≤0.10％。

作为进一步优选方案：该低铬钒钛铸铁磨球按质量百分含量计，其化学成分为：C：2.9～3.0％，Si：0.9～1.0％，Mn：0.75～0.85％，V：0.20～0.23％，Ti：0.07～0.08％，Cr：1.5～2.0％，余量为铁和不可避免的杂质，其中，不可避免的杂质中含有P和S，其中P≤0.10％，S≤0.10％。

该低铬钒钛铸铁磨球的金相组织为：莱氏体+珠光体；性能为：硬度48～52HRC，冲击韧性为：2.5～3.0J/cm²。

低铬钒钛铸铁磨球的制备工艺包括以下步骤：

1、铸型准备：磨球采用金属型+砂套铸型，造型后对金属型进行预热，预热温度为150～200℃，再对型腔表面喷乙炔烟涂料，然后将上下模型合在一起。其中金属型是指金属型铸造，又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。金属型+砂套铸型是指金属型铸造内套砂型铸造，外侧为金属型，中间为砂型。金属型冷却速度快，砂型冷却速度慢，形成顺序凝固，中间浇冒口最后凝固，有利于补缩。

2、铁水熔制：根据钒钛生铁含碳量和废钢含碳量及要求铁水含碳量计算二者配料比例，将钒钛生铁、废钢按计算确定的比例配料，加入中频炉内，送电加热至熔化，升温至1500～1550℃熔炼，取样用直读光谱(PDA-5500IV)分析化学成分，加入增碳剂或废钢，当碳含量较低的时候添加增碳剂使碳含量增加，当碳含量较低的时候添加废钢，用硅铁、锰铁、铬铁调整成分，使之成分按质量百分含量计为：C：2.8～3.1％，Si：0.7～0.9％，Mn：0.7～0.9％，V：0.20～0.25％，Ti：0.05～0.10％，Cr：1.0～2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，不可避免的杂质中含有P和S，其中P≤0.10％，S≤0.10％。熔炼后调整温度达到1450～1500℃，出炉。