[发明专利]一种经济型高耐磨钢球及其制造方法

说明书

本发明涉及一种低成本的经济型高耐磨钢球及其制造方法，化学成分按质量百分含量计为C：0.95‑1.10％，Si：0.10‑0.25％，Mn：0.85‑1.00％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr：0.35‑0.70％，Ti：0.008‑0.020％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。本发明通过冶炼、连铸、连铸坯加热、圆钢棒轧制、空冷，得到轧制钢球用的圆钢棒，然后将圆钢棒加热到970℃‑1100℃保温烧透后在轧球机上轧制成钢球，随后将有余热的钢球进行水冷淬火，钢球淬火后进行回火，回火温度160‑200℃，保温时间≥2小时。本发明的高耐磨钢球合金含量低、生产工艺简单，具有成本低、硬度高、表面和心部的硬度差小、组织均匀细小等特征，在使用过程中耐磨损、不破损、不失圆，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及一种经济型高耐磨钢球及其制造方法。属于金属材料技术领域。

背景技术

球磨机是对破碎后的物料进行粉碎的关键设备，被广泛应用于矿山、冶金、建材和化工工业等基础性行业。球磨机中的磨球是球磨机中粉碎矿石的关键部分，在球磨机工作时，磨球不但会反复与矿石之间相互摩擦、撞击，同时也存在磨球之间相互摩擦和撞击，这必然会带来磨球的破损和磨球的磨耗，这将会导致停机更换磨球和补充磨球的频率增加进而增大生产成本；因而，延长磨球的使用寿命、保证磨球一定的冲击韧性、防治开裂、降低磨球的磨耗就显得是极为重要的任务。

提高磨球的硬度是降低磨耗最有效的方式。磨球的正常磨损是大球变小球的磨损过程，只有在整个磨损过程中保持圆的外形，并保证磨球内部和外部均有足够的硬度和耐磨性，才能保证磨球磨粉的正常功效。如果磨球的硬度不均匀，就会导致磨损过程中失圆，如果磨球内外的硬度相差大，硬化层浅，则外层的硬化层磨损后，磨耗就会剧烈增加；所以，好的磨球应该内外硬度相差很小。冶金矿山用磨球的行业标准就规定了磨球表面、心部硬度差不得大于3HRC。此外，磨球组织和晶粒的细化不但有利于强度和硬度的提高，也有利于韧性的提高，可降低钢球开裂的风险。

合金元素的增加对减小钢球的内外硬度差和提高钢球的耐磨性都是非常有利的，但这首先会增加合金原料的成本，其次会增加生产难度和生产工艺的复杂性，从而导致制造成本也会增加；因此，研发一种物美价廉的磨球用钢具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种经济型高耐磨钢球及其制造方法，采用该发明制作的钢球，成本低，生产工艺简单，钢球金相组织为马氏体+少量的残余奥氏体+碳化物，钢球具有高的硬度和均匀细小的组织与晶粒，钢球内部和外层硬度均能达到58-62HRC，并且最大硬度差≤2.5HRC。采用本发明的钢球成本低，在钢球使用过程中耐磨损、不破损、不失圆，使用寿命长。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种经济型高耐磨钢球，化学成分按质量百分含量计为：C：0.95-1.10％，Si：0.10-0.25％，Mn：0.85-1.00％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr：0.35-0.70％，Ti：0.008-0.020％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明化学成分设计依据如下：

1)C含量的确定

提高磨球的硬度是降低磨球磨耗最有效的方式，在钢中所有元素中，C是钢中最经济、最基本的强化元素，可非常有效地提高硬度和耐磨性，钢的硬度、强度和耐磨性随着钢中含碳量的增加而增加，但是，随着钢中含碳量的增加韧性也会出现降低的现象，而且也会使得钢球淬火后形成较多的残余奥氏体。为保证钢球具有足够高的硬度和一定的韧性，并且还要析出一定数量的碳化物使得钢球具有高的耐磨性，本发明中的C含量范围确定为0.95-1.10％。

2)Si含量的确定