[发明专利]高强韧性钢球及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁材料，更具体地讲，涉及一种高强韧性钢球及其生产方法。

背景技术

目前，球磨机领域广泛应用的锻轧钢球多为碳含量0.60％-0.85％的铁素体-珠光体钢或珠光体钢，这类钢的特点是碳含量高，辅以适量Si、Mn、Cr、V、Nb、Ti等元素，经淬火及回火处理后，直径80-150mm的钢球表层硬度能够达到60HRC以上，直径80mm钢球心部硬度不低于55HRC、而直径150mm钢球心部硬度不低于40HRC，具有生产成本低、工艺简单、成材率高等特点，钢球综合性能基本满足一般球磨机的研磨需要。

然而，由于碳含量较高，这类钢球显著的特点是具有高强硬度的同时韧塑性特别是冲击韧性较低，一般在钢球1/2半径或球心部位无缺口试样的冲击韧性低于20J，在应用过程中发生破裂的比例较高，需定时检查、遴选、更换，对于球磨领域要求较高的行业，并非最理想的选择。因此，亟需一种强硬度与现有珠光体类钢球相近，但韧塑性大幅提升的高性能钢球。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种高强韧性钢球，所得钢球具有高硬度的同时具有良好的冲击韧性。

本发明提供一种高强韧性钢球，按重量百分比计，其成分含有0.15％-0.30％C、1.30-2.00％Si、1.50％-2.50％Mn、0.50％-1.00％Cr、0.20-0.50％Mo，余量为Fe及不可避免的杂质；其制备方法包括依次进行的以下步骤：

a、冶炼钢水；

b、浇铸以形成连铸坯；

c、加热铸坯，然后轧制：将连铸坯加热至1150-1300℃并保温1-4h后轧制；

d、切割经轧制后的铸坯，形成钢球坯；

e、将钢球坯加热至1100-1250℃并保温10-60s，然后锻造钢球，终锻温度控制在900-1050℃；

f、将经锻造后的钢球空冷至其表层温度为750～850℃，然后将钢球坯以连续滚动的方式在温度为30-50℃的水中淬火，待钢球坯表层降至60-80℃时从水中取出并迅速置于温度为200-250℃的机械油或机油中回火，回火4-10h后取出，随后进行去油及精整处理，得到钢球。

本发明的有益效果：

采用本发明所述方法制得的钢球，距离钢球表层5mm处硬度60.2-61.1HRC、球心部位硬度55.8-57.1HRC、1/2半径处冲击功50-72J、球心部位冲击功56-78J，钢球断面硬度分布均匀，随着局里钢球表层局里的增加并未出现硬度的显著降低，钢球获得高硬度的同时获得了良好的冲击韧性。

附图说明

图1本发明中六组实施例及对比例断面硬度分布。

具体实施方式

本发明采用如下化学成分，以重量百分比计，含有0.15％-0.30％C、1.30-2.00％Si、1.50％-2.50％Mn、0.50％-1.00％Cr、0.20-0.50％Mo，余量为Fe及不可避免的杂质：上述化学成分的钢再轧制为钢球，再热轧空冷至室温条件下，钢球显微组织为共析铁素体+贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体，不同于现有珠光体类钢球室温条件下以珠光体组织为主，同时包含少量铁素体的的组织。

含有上述成分的钢水采用转炉或电炉冶炼，经过LF精炼及RH真空处理后浇铸为200mm×200mm-450mm×450mm连铸坯：采用LF处理主要是为了降低钢中S等有害元素含量，提高钢质纯净度；采用RH真空处理目的是进一步降低钢中O、N、H等气体元素含量，避免钢球因产生白点缺陷在使用过程中开裂。

所得连铸坯在加热炉中重新加热至1150-1300℃并保温1-4h后出炉轧制为60mm×60mm-75mm×75mm方钢：钢坯重新进行奥氏体化并保温1-4h后，坯料全断面温度分布均匀，适宜轧制，钢坯出炉后进行高压水除磷，采用孔型法或万能法将坯料轧制为一定长度的60mm×60mm-75mm×75mm方钢，具体方钢尺寸以最终钢球规格确定，完成轧制的方钢直接空冷至室温。