一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球及其製備方法與流程
2023-05-26 14:34:31 1
本發明涉及耐磨鋼球技術領域，尤其涉及一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球及其製備方法。
背景技術：
耐磨鋼球又稱作研磨機用耐磨介質，廣泛應用於冶金礦山、水泥建材、火力發電、煙氣脫硫、磁性材料、化工、水煤漿、球團礦、礦渣、超細粉、粉煤灰、碳酸鈣、石英砂等行業球磨機。它是一種消耗品，主要用途是研磨物料，使物料研磨得更細，以達到使用標準。
現有技術中的耐磨鋼球的抗時效能力和壽命均無法滿足實際使用時的需求，因此亟需設計一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球來滿足實際使用時的需求。
技術實現要素：
為解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球及其製備方法。通過對組分進行合理選擇，製備得到的耐磨鋼球抗時效能力強疲勞壽命高。
本發明提出的一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球，其各組分的重量百分數如下：C：0.75-0.85％，Si：0.17-0.37％，Mn：0.95-1.05％，Cr：0.90-1.00％，Mo：0.06-0.12％，Ni：0.04-0.10％，Al：0.02-0.05％，Mg：0.02-0.06％，Ce：0.01-0.03％，Ca：0.02-0.05％，Re：0.02-0.05％，P：0.01-0.02％，S：0.01-0.02％，餘量為Fe和不可避免的雜質。
優選地，Mg、Ce及Ca的合計含量(Mg+Ce+Ca)與S含量之比(Mg+Ce+Ca)/S以重量比計，滿足4.5＜(Mg+Ce+Ca)/S＜20。
優選地，Si及Al的合計含量(Si+Al)與C的含量之比(Si+Al)/C以重量比計，滿足0.22＜(Si+Mn+Mo)/C＜0.56。
優選地，Si含量與P含量之比Si/P以重量比計，滿足8.5＜Si/P＜37。
優選地，其各組分的重量百分數如下：C：0.78-0.82％，Si：0.19-0.35％，Mn：0.98-1.02％，Cr：0.92-0.98％，Mo：0.07-0.11％，Ni：0.05-0.09％，Al：0.03-0.04％，Mg：0.03-0.05％，Ce：0.015-0.025％，Ca：0.03-0.04％，Re：0.03-0.04％，P：0.012-0.018％，S：0.012-0.018％，餘量為Fe和不可避免的雜質。
優選地，其各組分的重量百分數如下：C：0.80％，Si：0.27％，Mn：1.00％，Cr：0.95％，Mo：0.09％，Ni：0.07％，Al：0.035％，Mg：0.04％，Ce：0.02％，Ca：0.035％，Re：0.035％，P：0.015％，S：0.015％，餘量為Fe和不可避免的雜質。
本發明的一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球的製備方法，包括如下步驟：
S1、將鐵塊、碳粉、矽粉、錳塊、鉻錠、鉬錠、鎳塊、鋁錠、磷粉和硫粉進行熔煉，出爐得到合金液，然後加入球化劑與孕育劑，攪拌均勻，接著靜置60-120s，得到處理後的合金液；
S2、向S1得到的處理後的合金液進行精煉脫硫、脫氧，進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：0.75-0.85％，Si：0.17-0.37％，Mn：0.95-1.05％，Cr：0.90-1.00％，Mo：0.06-0.12％，Ni：0.04-0.10％，Al：0.02-0.05％，Mg：0.02-0.06％，Ce：0.01-0.03％，Ca：0.02-0.05％，Re：0.02-0.05％，P：0.01-0.02％，S：0.01-0.02％，餘量為Fe和不可避免的雜質；
S3、將S2中得到合金液進行澆注，經鑄造成型，清理，得到鑄件，將鑄件置於氫氧化鈉和氫氧化鉀混合物中靜置20-40min，然後升溫至850-910℃，保溫35-45min，接著放入淬火介質中冷卻至室溫，接著升溫至180-220℃，保溫2-4h進行回火處理，然後空冷至室溫得抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球到。
優選地，S1中，出爐溫度為1500-1600℃。
碳：含碳量增加，共晶碳化物增多，而且呈網狀分布，雖能提高耐磨性，但韌性不足，釋放降低碳含量，能夠有效提高耐磨鋼球的韌性，含碳量應為0.75-0.85％。
矽：增加矽含量可促使基體硬度增加，有利於提高碳化物分散度。但同時促進了石墨化，對淬透性有不利影響含矽量過高還使白口鑄鐵的脆性趨勢增加在白口鐵中含量不宜過高，控制其含量為0.17-0.37％。
錳：適當控制含錳量可使鑄態硬度、衝擊韌性提高。控制其錳含量為0.95-1.05％。
鉻：它使碳化物轉為合金滲碳體(Fe·Cr)3C，提高碳化物顯微硬度，提高耐磨性。控制其鉻含量為0.90-1.00％。
鉬：鉬能顯著提高合金白口鐵的淬透性，且鉬能夠溶於鐵素體提高硬度，使珠光體索氏體化，另外，賦予碳化物以韌性，鉬元素以鉬鐵的形式加入，考慮到目前鉬的價格較高，鉬的加入量為0.06-0.12％。
稀土：經稀土孕育處理後，可使鑄態組織得到細化，改善碳化物分布狀態，提高衝擊韌性，增加耐磨性，控制其稀土含量為0.02-0.05％。
鎳元素、鋁元素、鎂元素、鍺元素和鈣元素在耐磨鋼球中均屬於微量元素，這些元素均能與碳、氮結合形成高熔點化合物，它們可作為外來晶核細化晶粒，提高強度和韌性。它們的硬度大於M3C型碳化物，有利於提高材料的耐磨性。同時，這些元素固溶於基體，可延緩奧氏體向珠光體轉變，有利於提高材料的淬透性。
本發明通過對高硬度高衝擊韌性的低鉻耐磨鋼球的組分進行合理選擇，控制鎂元素、鍺元素和鈣元素的合計含量與硫元素含量的配比，有效降低了硫元素含量對耐磨鋼球的不利影響，確保了本發明的耐磨球具有優異的強度，提高了本發明耐磨球的綜合性能。控制矽元素和鋁元素合計含量與碳元素含量得配比，確保本發明耐磨球在具有優異耐磨性能的同時，降低了矽碳和鋁碳相比例，使得耐磨球在具有優異耐磨性能的同時具有優異的韌性。控制矽元素和磷元素的配比，有效降低磷元素在耐磨鋼球中的不利影響，提高耐磨球的耐磨性能和硬度。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用於說明本發明，而不是用於對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發明的保護範圍內。
實施例1
本發明提出的一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球，其各組分的重量百分數如下：C：0.80％，Si：0.27％，Mn：1.00％，Cr：0.95％，Mo：0.09％，Ni：0.07％，Al：0.035％，Mg：0.04％，Ce：0.02％，Ca：0.035％，Re：0.035％，P：0.015％，S：0.015％，餘量為Fe和不可避免的雜質。
實施例2
本發明的一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球的製備方法，包括如下步驟：
S1、將鐵塊、碳粉、矽粉、錳塊、鉻錠、鉬錠、鎳塊、鋁錠、磷粉和硫粉進行熔煉，出爐得到合金液，其中，出爐溫度為1500℃，然後加入球化劑與孕育劑，攪拌均勻，接著靜置120s，得到處理後的合金液；
S2、向S1得到的處理後的合金液進行精煉脫硫、脫氧，進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：0.75％，Si：0.37％，Mn：0.95％，Cr：1.00％，Mo：0.06％，Ni：0.10％，Al：0.02％，Mg：0.06％，Ce：0.01％，Ca：0.05％，Re：0.02％，P：0.02％，S：0.01％，餘量為Fe和不可避免的雜質；
S3、將S2中得到合金液進行澆注，經鑄造成型，清理，得到鑄件，將鑄件置於氫氧化鈉和氫氧化鉀混合物中靜置20min，然後升溫至910℃，保溫35min，接著放入淬火介質中冷卻至室溫，接著升溫至220℃，保溫2h進行回火處理，然後空冷至室溫得抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球到。
實施例3
本發明的一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球的製備方法，包括如下步驟：
S1、將鐵塊、碳粉、矽粉、錳塊、鉻錠、鉬錠、鎳塊、鋁錠、磷粉和硫粉進行熔煉，出爐得到合金液，其中，出爐溫度為1600℃，然後加入球化劑與孕育劑，攪拌均勻，接著靜置60s，得到處理後的合金液；
S2、向S1得到的處理後的合金液進行精煉脫硫、脫氧，進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：0.85％，Si：0.17％，Mn：1.05％，Cr：0.90％，Mo：0.12％，Ni：0.04％，Al：0.05％，Mg：0.02％，Ce：0.03％，Ca：0.02％，Re：0.05％，P：0.01％，S：0.02％，餘量為Fe和不可避免的雜質；
S3、將S2中得到合金液進行澆注，經鑄造成型，清理，得到鑄件，將鑄件置於氫氧化鈉和氫氧化鉀混合物中靜置40min，然後升溫至850℃，保溫45min，接著放入淬火介質中冷卻至室溫，接著升溫至180℃，保溫4h進行回火處理，然後空冷至室溫得抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球到。
實施例4
本發明的一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球的製備方法，包括如下步驟：
S1、將鐵塊、碳粉、矽粉、錳塊、鉻錠、鉬錠、鎳塊、鋁錠、磷粉和硫粉進行熔煉，出爐得到合金液，其中，出爐溫度為1520℃，然後加入球化劑與孕育劑，攪拌均勻，接著靜置115s，得到處理後的合金液；
S2、向S1得到的處理後的合金液進行精煉脫硫、脫氧，進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：0.78％，Si：0.35％，Mn：0.98％，Cr：0.98％，Mo：0.07％，Ni：0.09％，Al：0.03％，Mg：0.05％，Ce：0.015％，Ca：0.04％，Re：0.03％，P：0.018％，S：0.012％，餘量為Fe和不可避免的雜質；
S3、將S2中得到合金液進行澆注，經鑄造成型，清理，得到鑄件，將鑄件置於氫氧化鈉和氫氧化鉀混合物中靜置25min，然後升溫至900℃，保溫38min，接著放入淬火介質中冷卻至室溫，接著升溫至215℃，保溫2.5h進行回火處理，然後空冷至室溫得抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球到。
實施例5
本發明的一種抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球的製備方法，包括如下步驟：
S1、將鐵塊、碳粉、矽粉、錳塊、鉻錠、鉬錠、鎳塊、鋁錠、磷粉和硫粉進行熔煉，出爐得到合金液，其中，出爐溫度為1580℃，然後加入球化劑與孕育劑，攪拌均勻，接著靜置65s，得到處理後的合金液；
S2、向S1得到的處理後的合金液進行精煉脫硫、脫氧，進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：0.82％，Si：0.19％，Mn：1.02％，Cr：0.92％，Mo：0.11％，Ni：0.05％，Al：0.04％，Mg：0.03％，Ce：0.025％，Ca：0.03％，Re：0.04％，P：0.012％，S：0.018％，餘量為Fe和不可避免的雜質；
S3、將S2中得到合金液進行澆注，經鑄造成型，清理，得到鑄件，將鑄件置於氫氧化鈉和氫氧化鉀混合物中靜置35min，然後升溫至860℃，保溫42min，接著放入淬火介質中冷卻至室溫，接著升溫至185℃，保溫3.5h進行回火處理，然後空冷至室溫得抗失效能力強疲勞壽命高的耐磨鋼球到。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。