[发明专利]一种高韧性的多元合金耐磨钢球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧性的多元合金耐磨钢球及其制备方法，涉及耐磨材料技术领域，其化学成分按重量百分比包括：C 0.4‑0.6％、Si 0.8‑1.2％、Mn0.7‑1.0％、Cr 1.5‑3.0％、Mo 0.15‑0.35％、V 0.2‑0.3％、Ni 0.08‑0.15％、Cu 0.3‑0.5％、Ta 0.15‑0.30％、Nb 0.18‑0.35％、B 0.04‑0.12％、Al 0.05‑0.12％、P≤0.035％、S≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质，其制备方法包括熔炼、浇注和热处理步骤；本发明优化了合金中各元素的配比，配方合理，各元素之间相互协同作用，基体组织均匀，得到以马氏体为主的显微组织，制备的耐磨钢球具有优异的硬度、冲击韧性及耐腐蚀性能，耐磨性好，其硬度HRC≥50，冲击韧性aK≥28J/cm²。

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种高韧性的多元合金耐磨钢球及其制备方法。

背景技术

耐磨钢球，是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，是一种消耗品。目前，耐磨钢球被广泛应用于冶金、选矿、建材、化工、电力等工业生产中。全世界每年钢球的消耗量在3000-5000万吨，其中中国钢球消耗量在300-500万吨，是钢球消耗大国。耐磨钢球的使用寿命直接影响劳动生产率，所以对耐磨球的要求是既要具有足够的强度和硬度，又要有较好的抗冲击韧性。现有技术中耐磨钢球主要分为三种：锻造钢球、铸造钢球和热轧钢球。其中，铸造钢球主要是铬系合金和锰系合金，如高铬钢球、低铬钢球、多元合金钢球和钒钛铬合金钢球等，在使用的过程中，存在冲击韧性不是很好、耐磨性能欠佳的缺陷。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高韧性的多元合金耐磨钢球及其制备方法，制备的耐磨钢球具有很好的硬度和韧性。

本发明提出的一种高韧性的多元合金耐磨钢球，其化学成分按重量百分比包括：C0.4-0.6％、Si 0.8-1.2％、Mn 0.7-1.0％、Cr 1.5-3.0％、Mo 0.15-0.35％、V 0.2-0.3％、Ni 0.08-0.15％、Cu 0.3-0.5％、Ta 0.15-0.30％、Nb 0.18-0.35％、B 0.04-0.12％、Al0.05-0.12％、P≤0.035％、S≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，其化学成分按重量百分比包括：C 0.48-0.55％、Si 0.95-1.12％、Mn0.80-0.90％、Cr 2.5-2.8％、Mo 0.22-0.30％、V 0.22-0.27％、Ni 0.10-0.15％、Cu 0.34-0.42％、Ta 0.20-0.26％、Nb 0.24-0.30％、B 0.06-0.10％、Al 0.06-0.10％、P≤0.025％、S≤0.03，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述化学成分中，Al、Si、Ni、Cr的重量百分比满足以下关系式：0.11≤Al/Si+Ni/Cr≤0.15。

本发明还提出了上述高韧性的多元合金耐磨钢球的制备方法，包括以下步骤：

S1、熔炼：将铬钢、废钢、生铁加入到已预热的熔炼炉中，升温至1460-1490℃，待钢液熔清后按照顺序依次加入硅铁、锰铁、镍板、铝锭、铜、钼铁、钒铁、铌铁，待原料熔化后加入钽铁和硼铁，升温至1550-1580℃，调整钢中各元素成分，扒渣；

S2、浇注：将降温至1390-1420℃的钢水浇注到模具中成型，冷却至室温，取出，清除毛刺飞边，得耐磨钢球胚体；

S3、热处理：将耐磨钢球胚体放入电炉内，升温至950-970℃，保温2-3h，水冷淬火，冷却至室温，再将其置于电炉内进行回火处理，回火温度为240-260℃，保温1.5-2.5h，空冷至室温，即得。

优选地，所述S1中，熔炼炉预热温度为500-600℃。