[发明专利]一种高耐磨球墨铸铁磨球及其制备方法

说明书

本发明公开一种高耐磨球墨铸铁磨球及其制备方法，属于金属耐磨材料技术领域，磨球中的各化学成分及重量百分比为：C：3.5~4.0%，Si：2.2~2.8%，Mn：1.4~2.0%，Cr：1.2~1.6%，Mo：0.2~0.6%，B：0.1~0.3%，Mg：0.05~0.1%，Cu：0.28~0.35%，Re：0.06~0.12%，P<0.05%，S<0.05%，余量为Fe及不可避免的杂质，原材料在中频感应电炉中熔炼，添加镁合金球化剂和硅铁孕育剂进行球化孕育处理，采用一模四件的金属型铸造浇注成型，铸件经加热至950~980℃，保温1.5~4h，进行水淬+油淬，再进行加热回火，取出空冷至室温，可获得性能较好的球墨铸铁磨球，经检测磨球体积硬度为HRC54~60，冲击韧性为10~14J/cm²，球化率可达1~3级，石墨大小等级7~8级，石墨数量不少于256个/mm²。

技术领域

本发明涉及一种高耐磨球墨铸铁磨球及其制备方法，属于金属耐磨材料技术领域。

背景技术

磨球广泛应用于矿山、汽车、冶金、水泥、建材、火力发电等行业，是最常用的研磨体之一，属于易磨损件，据统计磨球在耐磨材料中占磨损量的60%以上，全世界年消耗量大于400万吨。目前常用的磨球如铬合金系列ZQCr2、ZQCr12、ZQCr20等虽然硬度高，耐磨性好，但其韧性不高，加上Cr属于贵金属，使生产成本增加。传统铸造方法为砂型铸造，砂型铸造在生产过程中需要投资消耗大量的人力、物力及财力，且单次生产的数量有限，表面质量较差，生产周期长等特点。基于上述原因研究开发一种高耐磨、高冲击韧性的磨球具有重要意义。

CN 104831024 A 中公开了一种球墨铸铁等温淬火热处理工艺，将含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁磨球加热至900~950℃，保温1~4h，迅速淬入温度为220~300℃的质量百分比为50%NaNO₂+质量百分比浓度为50%KNO₃的硝盐溶液中，保温2~4h后取出空冷，其HRC55，冲击韧性12J/cm²，提高了落球冲击次数。但是该热处理工艺未进行回火处理，使得磨球有较大的淬火应力；另外淬火介质采用盐浴，NaNO₂和KNO₃在高温时形成的盐蒸汽具有强烈的腐蚀性对环境造成盐浴污染。CN1262338 A公开了马氏体/贝氏体复合铸铁磨球及生产方法，其化学成分为：C：3.4-3.8%，Si：2.4-3.4%，Mn：0.1-0.5%，Cr：0.2~0.8%，B：0.003-0.03%，Cu：0.2-0.8%，P<0.08%，S<0.05%，热处理工艺采用余热淬火+回火，磨球开箱冷却到780-820℃时，淬入水玻璃溶液中淬冷至50-120℃后低温回火，虽然这种工艺能够获得较好性能马氏体/贝氏体复相组织，但其对热处理工艺要求较高，现场的热处理参数不易控制，造成磨球生产的质量不稳定。CN 104313452A 提出了一种含碳化物奥贝耐磨球铁及其制备方法，通过加入碳化物形成元素和微合金化元素，采用水玻璃溶液淬火，最终可获得硬度HRC55，抗拉强度800MPa的含碳化物奥贝耐磨球铁，但其采用的水玻璃淬火液在400℃下冷速较快，而球墨铸铁贝氏体的转变温度范围一般在400℃以下，冷速较快不利于贝氏体组织的转变。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的生产成本高、传统砂型铸造磨球生产周期长、盐浴等淬火介质对环境产生不利影响，淬火液冷速较快、磨球质量不稳定等问题，提供了一种高耐磨球墨铸铁磨球及其制备方法，通过采用合理的化学成分、浇注方法和热处理工艺，改善了组织的分布及形态，优化了磨球的硬度和韧性等力学性能，从而提高其耐磨性。

本发明的目的在于提供一种高耐磨球墨铸铁磨球，磨球中的各化学成分的重量百分比为：C：3.5~4.0%，Si：2.2~2.8%，Mn：1.4~2.0%，Cr：1.2~1.6%，Mo：0.2~0.6%，B：0.1~0.3%，Mg：0.05~0.1%，Cu：0.28~0.36%，Re：0.06~0.14%，P<0.05%，S<0.05%，余量为Fe及不可避免的杂质。