[发明专利]低碳低铬合金白口铸铁球材料

说明书

一种低碳低铬合金白口铸铁球材料，属于黑色金属合金领域，可用于制作水泥、冶金、电力、矿山工业中球磨机的磨球，也可以用于制作耐磨件。

球磨机中的磨球需承受长期高温和频繁的冲击，目前采用的锻钢球磨耗量很大，改用高铬铸铁球后，磨耗量虽减少破碎率却提高，并且高铬铸铁耗用合金量大、热处理工艺复杂。近期的中国专利85105932公开了一种铬系合金磨球耐磨材料，铬含量明显减少，但由于该材料为铸钢，所以铸球同内浇口的分离需用气割或者用机械锤击。此外，组成该材料的合金元素品种比较多，而磨球心部硬度不太理想。

本发明的目的是：1.提供一种在铸态下具有铸铁类材料的高硬度和铸钢类材料的高韧性的低碳低铬合金白口铸铁球材料，使它所含的合金元素品种少、稀贵金属的用量低、生产工艺简单，用该材料制成磨球时，球体同内浇口容易分离，并且该球在球磨机中使用时，磨耗量小、无破碎;2.根据球磨机中大、小球的不同破坏情况，对大小球材料选用了不同的组分，既可取得良好的使用效果，又合理使用了合金元素、降低磨球成本。

低碳低铬合金白口铸铁球材料的组分中含有铁、碳、铬、钼、铜、锰、硅。它们的含量与限定的理由如下：

1）碳含量越高，形成碳化物的数量越多，硬度好、韧性差，反之韧性提高、硬度下降。兼顾两者选用碳含量（重量%）为1.3～2.3，其中对直径为80～120mm的大球，选用1.3～1.7，直径在80mm以下的小球，选用1.7～2.3。

2）为使碳化物的硬度接近或达到水泥矿中的石英硬度，并使材料在铸态下具有良好的冲击韧性，经多次试验选用铬含量（重量%）为1.5～2.0，其中对直径为80～120mm的大球，选用1.8～2.0，直径在80mm以下的小球，选用1.5～1.8。

3）钼资源稀贵，但它能促使组织细密和均匀、稳定碳化物，还能增加白口深度和提高抗热裂性，选钼含量（重量%）为0～0.6，其中对直径为80～120mm的大球，为保证磨球在铸态下能取得心部与表面基本相同的硬度，钼含量可选为0.5～0.6，而直径小于80mm的磨球，钼含量可取小值，甚至为0。

4）铜可以进一步稳定碳化物、提高导热性和增加白口深度，在大量试验中发现铜在铬钼共存情况下，细化组织的作用很强烈，但是过量的铜也会降低韧性。因此选用量（重量%）为1.5～2.5。

5）锰与铜一样、具有稳定碳化物、增加淬透性的作用，选用量（重量%）为0.4～0.9%。

6）硅含量的提高有利于脱氧，但会降低淬透性。取为0.4～0.9（重量%）。

7）其余为铁和杂质，其中有害杂质硫和磷的含量分别控制在0.04（重量%）以下。

本发明低碳低铬合金白口铸铁球材料制成直径为80～120mm大磨球进行耐磨试验，试验磨球成分（重量%）含有C1.3～1.7，C_r1.8～2.0，M_o0.5～0.6，C_u1.5～2.0，M_n0.6～0.9，S_i0.6～0.9;用本发明的材料制成直径小于80mm小磨球进行耐磨试验，其成分（重量%）含有C1.7～2.3，C_r1.5～1.8，C_u2.0～2.5，M_n0.6～0.9，S_i0.6～0.9。

低碳低铬合金白口铸铁球材料具有以下的优点：

1）与铬系合金磨球耐磨材料相比较，所含合金元素的种类少、稀贵金属的含量低，如本发明材料铬元素含量的上限是铬系合金磨球耐磨材料铬元素含量的下限;

2）铬系合金磨球耐磨材料试样硬度仅为45HRC，本发明材料制成磨球的剖面硬度达45～52HRC，因此磨球在使用中磨耗量小、寿命长;

3）本发明材料属于铸铁范畴，因此磨球同内浇口的分离只需手工敲打。既简化磨球制造工艺又减少机械设备、节省能耗。

4）根据大小磨球在使用中的不同破坏情况，改变材料中的主要成分含量，使磨球在具有优良的使用性能之同时，又能进一步减少合金元素的品种数目和含量，从而使成本再下降。

本发明的实施例有以下三个。第一实施例是用本发明的材料制成直径为90mm的大磨球，磨球的化学成分（重量%）含有C1.36，Cr1.99，Mo0.55，Cu2.00，M_n0.84，S_i0.82，P0.020，S0.023。