[发明专利]一种球磨机用高碳高铬高硼合金钢球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸铁材料技术领域，具体涉及一种球磨机用高碳高铬高硼合金钢球及其制备方法。

背景技术

球磨机钢球是球磨机设备研磨物料介质，通过球磨机钢球之间钢球与物料之间的碰撞摩擦产生磨剥作用，重要的基础零部件，尤其是精密工业钢球在国民经济发展中起着巨大作用，广泛应用于水泥建材、金属矿山、煤浆火电、化学工程、陶瓷等行业的粉体制备与超细深加工。钢球是球磨机主要的易磨损件，其工作繁重,工作条件苛刻,因此对钢球材质的耐磨性和韧性具有较高的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种球磨机用高碳高铬高硼合金钢球及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种球磨机用高碳高铬高硼合金钢球，其各化学成分及质量百分比为：C3.2-4.4、Si0.4-0.8、Cr16.5-18.7、B1.8-2.6、Mn0.3-0.5、Mo0.45-0.65、Nb0.2-0.4、Ni0.1-0.3、Ta0.09-0.16、Al0.04-0.08、Pm0.03-0.05、Gd0.02-0.04、S≤0.03、P≤0.02、余量为Fe。

一种球磨机用高碳高铬高硼合金钢球的制备方法，包括以下步骤：

（1）在中频感应炉中进行熔炼，先加入废钢、生铁、废旧石墨电极和铬铁熔清，再依次加入硼铁、钼铁、锰铁、镍，待其全部熔化后调整铁水成分，在出炉前5-6min内先后加入铌铁和钽铁，在出炉前3-4min内加入纯铝进行脱氧，出炉前进行化学成分分析，合格后即可出炉，铁水出炉温度控制在1525-1555℃；

（2）在包内冲入稀土硅铁合金变质剂进行变质孕育处理，变质剂使用前进行250-300℃的预热，变质孕育处理温度为1475-1505℃，然后往包内撒入适量的珍珠岩保温聚渣覆盖剂覆盖，并镇静8-14min，扒渣后进行浇注，浇注温度控制在1440-1460℃；

（3）将上述得到的钢球进行热处理：先加热至810-870℃，保温3-4h，沙冷淬火后再在230-270℃下回火4-6h，然后加热至950-1000℃，保温5-6h，再降温至590-660℃，保温2-3h，水冷淬火后再在160-220℃下回火6-8h，最后加热至530-580℃，保温2-3h，再加热至1010-1070℃，保温4-5h，油冷淬火后再在375-410℃下回火3-5h，空冷至室温即可。

本发明的有益效果：

（1）本发明成分设计合理，通过在高铬高碳的基础上提高B的含量，可以使得马氏体基体上分布有硬度高、热稳定好的硼化物，提高钢球的耐磨性，同时还添加Mn、Mo、Nb、Ni、Ta等其它合金成分，可以显著细化晶粒，改善组织形态，提高冲击钢球韧性；

（2）本发明热处理工艺合理，经过三次淬火以及相应的回火处理后，可以强化钢球基体组织,获得板条马氏体加高硬度硼化物的复相组织，硼化物呈网状沿晶界分布，显著提高钢球的硬度和耐磨性；

（3）本发明制得的钢球综合性能优异，在具有优异强韧性的前提下，还具有高的硬度和优良的耐磨性，使用寿命长，应用范围比广，可以用于冶金矿山、水泥建材、火力发电等行业球磨机。

具体实施方式

一种球磨机用高碳高铬高硼合金钢球，其各化学成分及质量百分比为：C3.2-4.4、Si0.4-0.8、Cr16.5-18.7、B1.8-2.6、Mn0.3-0.5、Mo0.45-0.65、Nb0.2-0.4、Ni0.1-0.3、Ta0.09-0.16、Al0.04-0.08、Pm0.03-0.05、Gd0.02-0.04、S≤0.03、P≤0.02、余量为Fe。

一种球磨机用高碳高铬高硼合金钢球的制备方法，包括以下步骤：

（1）在中频感应炉中进行熔炼，先加入废钢、生铁、废旧石墨电极和铬铁熔清，再依次加入硼铁、钼铁、锰铁、镍，待其全部熔化后调整铁水成分，在出炉前5-6min内先后加入铌铁和钽铁，在出炉前3-4min内加入纯铝进行脱氧，出炉前进行化学成分分析，合格后即可出炉，铁水出炉温度控制在1525-1555℃；

（2）在包内冲入稀土硅铁合金变质剂进行变质孕育处理，变质剂使用前进行250-300℃的预热，变质孕育处理温度为1475-1505℃，然后往包内撒入适量的珍珠岩保温聚渣覆盖剂覆盖，并镇静8-14min，扒渣后进行浇注，浇注温度控制在1440-1460℃；