[发明专利]水泥工业中贝氏体钒钛球墨铸铁磨球

说明书

本发明磨球为水泥工业中贝氏体钒钛球墨铸铁磨球。

水泥工业中常用耐磨材料，主要有高锰钢、镍硬铸铁和高铬铸铁三种系列产品，高锰钢即Mn13铸态是奥氏体组织，其韧性高（＞12Kg.m/Cm²），依靠加工硬化后得到马氏体组织，而具有耐磨性能，因而只有在高应力服役状态，加工硬化充分的条件下，才能显示其优越性;镍硬铸铁是一种含镍3-5%，铬1.5～3.5%的合金白口铸铁，铸态可得马氏体加片状碳化物组织，虽然具较好的耐磨性能，但因其脆性大，又需用合金元素，使其成本高，难以在许多行业尤其水泥行业中推广使用;高铬铸铁俗称高铬白口铸铁，是一种含铬14-16%，钼2.5-3%的白口铸铁，铸态组织是珠光体十奥氏体十马氏体，空淬则得马氏体组织，当铬含量＞12%时，碳化物由M₃C型（H_V1100）变成M₇C₃型（H_V1300-1800），整体宏观硬度＞HR_C55，因而也有较高的耐磨性，被称为当代最耐磨材料，但高铬铸铁不足之处是冲击韧性低（0.3～0.5Kg·m/cm²，脆性大，不易机械加工，加之含合金元素高，昂贵，又必须用电炉熔炼，铸造工艺和热处理工艺复杂，难于掌握，所以在水泥工业中，只有少数厂家用这种耐磨材料做磨球，而占水泥总产量80%以上的中小水泥厂，却广泛使用耐磨性能极差的中碳钢锻球，甚至使用成份复杂的钢铁废屑烧结锻压而成的再生磨球，其寿命短，耐磨性能差，直接影响生产效率。

本发明磨球的目的是提出一种经济，实用、生产工艺简单易行，成本低廉耐磨的贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，代替目前水泥工业中使用的中碳钢磨球，以及高铬铸铁磨球。

作为研磨体的抗磨材料，最理想的金相组织特征是，在坚硬的基体上镶嵌着更坚硬的骨架，例如高铬铸铁基体就为坚硬的马氏体，其上镶嵌的坚硬骨架为M₇C₃型碳化物。本实用新型贝氏体钒钛球墨铸铁磨球的特点是，基体较不含钒钛元素的普通贝氏体基体坚硬得多，石墨成球状对金属基体割裂程度低，因而冲击韧性比高铬铸铁高，加之钒钛元素固溶于金属基体中形成固溶强化，以及钒钛碳化物散析出时的散强化，使贝氏体钒钛球铁磨球有较高的综合机械性能，尤其镶嵌其上的呈孤立块状的钒钛氮碳化合物骨架硬度更大（H_V2000-2850），比高铬铸铁中M₇C₃的硬度高得多，因而使贝氏体钒钛球墨铸铁磨球的宏观硬度达HR_C50以上，冲击韧性a_k＝3Kg-m/cm²。虽然贝氏体钒钛球铁基体硬度略低于高铬铸铁，但作为骨架的碳化物硬度却要高些，特别是抗破碎性（冲击韧性）要比高铬铸铁大得多。这是由于贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，金属基体和其上镶嵌的骨架硬度都大，抗破碎性好，具有较好的耐磨性能，因此作为水泥工业中研磨体磨球，具有广泛的应用价值。

本发明磨球贝氏体钒钛球铁磨球，用钒钛等微合金铁水，加入1.0～2.0%的稀土镁球化剂和0.8～1.5%    75Si-Fe为孕育剂处理成球墨铸铁，浇铸成球，其成份C：3.3～3.6%;Si：2.2～2.8%，Mn：0.4～0.9%，V：0.2～0.4%，Ti：0.1～0.18%;S：0.03～0.04%;Re＝0.035～0.05%;P＜0.1%。在奥氏体化温度为880～920℃;奥氏体化时间：40～60分钟，等淬温度220～250℃，等淬时间90～120分钟条件下，贝氏体钒钛球墨铸铁磨球硬度大，脆性小，耐磨性能好。

本发明磨球贝氏体钒钛球墨铸铁磨球，可用普通冲天炉熔炼，也可用电炉熔炼，可用砂型铸造，也可用金属型铸造;可用箱式炉，也可用连续热处理炉进行热处理，生产过程中可按服役条件对耐磨材料提出的要求，采用不同的热处理工艺，生产各种规格的不同寿命的磨球，适应机械化生产要求。

众所周知，铸铁在凝固过程中的收缩，可以看作是金属相（基体）形成的收缩和石墨析出时的膨胀两个方面的综合结果。

当铸铁含C量为3.5～4%时，C绝大部分呈游离状态，即以石墨形式析出，粗略估计若有3.5%的C以石墨析出时，其膨胀量可达7%。当铸铁中C含量控制在共晶点附近时，其凝固温度区间不大，金属相（基体）收缩导致的铸铁收缩小于石墨析出时导致的铸铁膨胀。