[发明专利]一种高硬度高韧性高铬铸铁磨球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硬度高韧性高铬铸铁磨球及其制备方法，所述高铬铸铁磨球的化学成分按质量百分比计包括：C2.2‑2.6％、Si1.0‑1.4％、Mn0.6‑1.0％、Cr24‑26％、Mo0.3‑0.5％、V0.1‑0.3％、Ni0.4‑0.6％、Cu0.3‑0.5％、S＜0.1％、P＜0.1％、余量为Fe；所述高铬铸铁磨球的制备方法包括：将上述化学成分的高铬铸铁磨球铸造成型后，还包括下述热处理以得到所述高铬铸铁磨球：将高铬铸铁磨球加热至奥氏体化温度后进行奥氏体化处理，之后浸入水基淬火液中进行淬火处理，接着在回火温度下进行回火处理。本发明通过对所述高铬铸铁磨球的热处理工艺进行合理设计，可使所得高铬铸铁磨球同时具有硬度高、韧性好、抗冲击性能优良的优点。

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，尤其涉及一种高硬度高韧性高铬铸铁磨球及其制备方法。

背景技术

铸铁磨球为水泥、火电等行业常用的耐磨材料，而高铬铸铁磨球以其良好的耐磨性深受大型企业集团的青睐。目前行业内主要采用的高铬铸铁磨球，其铸铁组织中高含量的脆硬碳化物使其具备极高的硬度，这使得高铬铸铁磨球在低冲击条件下显示出很好的耐磨性能，但在高冲击条件下，由于高铬铸铁磨球的韧性不足，在使用的过程中就大程度出现早期表面剥落或者碎球的现象，大大增加了球耗和生产成本，并且造成资源的浪费，生产效率的降低。因此，需要研究开发一种高硬度、高耐磨性、高冲击韧性的高铬铸铁磨球。

目前，为了弥补高铬铸铁磨球耐磨性与韧性的不足，通常是制定合理的热处理工艺，使得高铬铸铁磨球中碳化物的形态、数量得以改善，以此来显著提高磨球材料的耐磨和韧性性能。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出了一种高硬度高韧性高铬铸铁磨球及其制备方法，通过对所述高铬铸铁磨球的热处理工艺进行合理设计，可使所得高铬铸铁磨球同时具有硬度高、韧性好、抗冲击性能优良的优点。

本发明提出的一种高硬度高韧性高铬铸铁磨球的制备方法，所述高铬铸铁磨球的化学成分按质量百分比计包括：C 2.2-2.6％、Si 1.0-1.4％、Mn 0.6-1.0％、Cr 24-26％、Mo 0.3-0.5％、V 0.1-0.3％、Ni 0.4-0.6％、Cu 0.3-0.5％、S＜0.1％、P ＜0.1％、余量为Fe；

所述高铬铸铁磨球的制备方法包括：将上述化学成分的高铬铸铁磨球铸造成型后，还包括下述热处理以得到所述高铬铸铁磨球：将高铬铸铁磨球加热至奥氏体化温度后进行奥氏体化处理，之后浸入水基淬火液中进行淬火处理，接着在回火温度下进行回火处理。

本发明在对高铬铸铁磨球进行热处理时，对比不同淬火冷却方式对所得高铬铸铁磨球的性能时发现，相比于空冷淬火、水淬或油淬，采用水基淬火液淬火后的高铬铸铁磨球能够得到更加优异的综合机械性能，表现为硬度高、韧性好、抗冲击性能优良。

优选地，所述水基淬火液为PAG水基淬火液；

本发明水基淬火液具体选择为PAG水基淬火液时，PAG水基淬火液表现出更加适配高铬铸铁磨球的淬火冷却速度；实验结果表明，本发明所述化学成分的高铬铸铁磨球经PAG水基淬火液作为淬火介质淬火处理后，所得高铬铸铁磨球径向硬度平均值约为63HRC，比油淬或水淬的高铬铸铁磨球提高约5HRC。

优选地，所述PAG水基淬火液中还包括氧化石墨烯；

优选地，所述氧化石墨烯在所述水基淬火液中的含量为0.05-0.5wt％。

本发明在水基淬火液中还额外添加有氧化石墨烯，氧化石墨烯所具有的含氧基团可以使石墨烯能够在水基淬火液中均匀分布；考虑石墨烯所具有的导热特性，因此在水基淬火液中还额外添加有氧化石墨烯能够有效改善所得水基淬火液的传热性能，进而使所得淬火液冷却速率更加适配所述高铬铸铁磨球的淬火要求，进一步提升了所得高铬铸铁磨球硬度和韧性性能。

优选地，所述PAG水基淬火液为浓度3-8％的ZFQ-BII溶液。