專利名稱：一種合金磨球及其生產方法
技術領域：
本發明涉及研磨介質，特別涉及一種合金磨球及其生產方法。
背景技術：
磨球是常用的研磨體，其作用在于將塊狀的礦石、金屬以及煤等研磨成顆粒或者粉末。由于現有磨球普遍存在金屬結晶顆粒粗大、分布不均勻，碳化物類型多、基體被碳化物割裂等問題，因此導致磨球的生產成本高、韌性差、硬度低、磨損大。而且磨球表層與內部的耐磨性差異較大，使其磨損過程中的直徑減小的速率不均衡，容易形成失效球，碎球率隨之提高，導致球耗及電耗的上升。
發明內容
針對上述問題，本發明公開一種合金磨球及其生產方法。合理調整成分配比，以廢鋼和高碳鉻鐵為主要原料，加入鎢，不再加入鑰、鎳、銅等貴重金屬，主要形成以Cr7C3、WC為主的碳化物來提高材質的硬度和韌性，另外針對出爐鐵水采用釔基重稀土進行變質處理細化晶粒、破碎碳化物、減少碳化物對基體的割裂、減少了化學成分的偏聚；優化了熱處理工藝，促進共晶碳化物的熱處理粒化、使用油淬火進行強制循環熱處理，提高了產品韌性、硬度和耐磨性能。所述合金磨球的重量百分比組成為C I. 8-3. 6, Cr 10-16，W O. 3-2. 5,Si I. 0-1. 2, Mn I. 1-1. 5，P O. 05-0.1，S O. 05-0. I，釔基重稀土 O. 2-0. 6，其余
為Fe。進一步地，合金磨球的重量百分比組成為C 2. 3-3. 5,Cr 12-14,W I. 3-1. 9，Si I. 1-1. 2,Mn I. 1-1. 3, P O. 05-0. 09, S O. 07-0. I，釔基重稀土 O. 3-0. 6，其余
為Fe。進一步地，合金磨球的重量百分比組成為C 3. 2，Cr ll,ff 1.8, Si 1.2，Mn 1.4, P O. 09, S 0.1，釔基重稀土 O. 6，其余為 Fe。進一步地，合金磨球的重量百分比組成為C 2.1，Cr 13, W 0.9, Si 1.1，Mn 1.3, P O. 07, S O. 08，釔基重稀土 O. 4，其余為 Fe。進一步地，合金磨球的重量百分比組成為C 3. 3，Cr 10, W 0.6, Si 1.0，Mn I. I, P O. 05, S O. 07，釔基重稀土 O. 5，其余為 Fe。所述合金磨球的生產方法由熔煉澆注成型步驟和熱處理步驟組成，所述的熔煉澆注成型步驟為，先在150(TC溫度下使廢鋼和高碳鉻鐵熔化，再加入鎢鐵并升溫至1550°C使之熔化，然后使用沖入法加入釔基重稀土，靜置3分鐘后打渣、澆注成型。所述的熱處理步驟，包括奧氏體化處理、油淬處理和回火處理。所述的奧氏體化處理，第一階段由常溫升至750°C，保溫2. 5小時；第二階段升溫至8501，保溫2.5小時；第三階段升溫至950°C，保溫2. 5小時。在進行奧氏體化處理的第一階段，將澆鑄成型的半成品裝入料筐內，在熱處理設備溫度達到750°C后，以18-22分鐘每筐的速度推入熱處理設備進行熱處理。所述的油淬處理將經過奧氏體化處理步驟第三階段保溫后的磨球直接推入油中，油溫為80-120°C，保溫8-12分鐘后取出。所述的回火處理，是將合金磨球裝入臺車爐內由室溫升溫至280°C，保溫2. 5小時，出爐后得到成品。本發明的合金磨球及其生產方法，降低了鉻的含量、提高了產品韌性和硬度、提高了耐磨性、降低了熱處理溫度從而節約了電能、降低了生 產成本。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步描述。實施例I :制作重量百分比組分如下的合金磨球C 3. 2, Cr 11, W I. 8，Si I. 2，Mn : I. 4，P : O. 09，S 0.1，釔基重稀土 O. 6，其余為Fe。其制作方法如下以廢鋼和高碳鉻鐵為主要原料，加入鎢，不再加入鑰、鎳、銅等貴重金屬，主要形成以Cr7C3、WC為主的碳化物來提高材質的硬度和韌性，另外針對出爐鐵水采用釔基重稀土進行變質處理細化晶粒、破碎碳化物、減少碳化物對基體的割裂、減少化學成分的偏聚；優化熱處理工藝，促進共晶碳化物的熱處理粒化、使用油淬火進行強制循環熱處理，提高了產品韌性、硬度和耐磨性能。具體的，在生產準備階段，利用現有技術檢測廢鋼、高碳鉻鐵以及鎢鐵等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比準備其它材料。產品的生產過程包括熔煉澆注成型步驟和熱處理步驟。為避免金屬結晶顆粒粗大、分布不均勻，碳化物類型多、基體被碳化物割裂等問題，熔煉澆注成型步驟為，先在1500°C溫度下使廢鋼和高碳鉻鐵熔化，再加入鎢鐵并升至1550°C使之熔化，然后攪拌、打渣出爐到鐵水包內以便澆注，在混合液流動的過程中沖入釔基重稀土，靜置3分鐘后打渣、澆注成型。其熱處理步驟，包括奧氏體化處理、油淬處理和回火處理。所述的奧氏體化處理，第一階段由常溫升至750°C，保溫2. 5小時；第二階段升溫至850°C，保溫2. 5小時；第三階段升溫至950°C，保溫2. 5小時。然后直接將合金磨球推入油中進行油淬處理，油溫為85°C，保溫9分鐘后取出。在合金磨球溫度降至室溫后，將合金磨球裝入臺車爐內進行回火處理，回火溫度280°C，保溫2. 5小時，出爐后得到成品。為避免合金磨球表層與內部的耐磨性差異較大的問題，在進行奧氏體化處理的第一階段，將澆鑄成型的半成品裝入料筐內，在熱處理設備溫度達到750°C后，以20分鐘每筐的速度推入熱處理設備進行熱處理。實施例2 制作重量百分比組分如下的合金磨球C 2. I, Cr 13, W O. 9，Si I. I, Mn I. 3，P O. 07，S O. 08，釔基重稀土 O. 4，其余為Fe。其制作方法如下
以廢鋼和高碳鉻鐵為主要原料，加入鎢，不再加入鑰、鎳、銅等貴重金屬，主要形成以Cr7C3、WC為主的碳化物來提高材質的硬度和韌性，另外針對出爐鐵水采用釔基重稀土進行變質處理細化晶粒、破碎碳化物、減少碳化物對基體的割裂、減少化學成分的偏聚；優化熱處理工藝，促進共晶碳化物的熱處理粒化、使用油淬火進行強制循環熱處理，提高了產品韌性、硬度和耐磨性能。具體的，在生產準備階段，利用現有技術檢測廢鋼、高碳鉻鐵以及鎢鐵等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比準備其它材料。產品的生產過程包括熔煉澆注成型步驟和熱處理步驟。為避免金屬結晶顆粒粗大、分布不均勻，碳化物類型多、基體被碳化物割裂等問題，熔煉澆注成型步驟為，先在1500°C溫度下使廢鋼和高碳鉻鐵熔化，再加入鎢鐵并升至1550°C使之熔化，然后攪拌、打渣出爐到鐵水包內以便澆注，在混合液流動的過程中沖入釔基重稀土，靜置3分鐘后打渣、澆注成型。
其熱處理步驟，包括奧氏體化處理、油淬處理和回火處理。所述的奧氏體化處理，第一階段由常溫升至750°C，保溫2. 5小時；第二階段升溫至850°C，保溫2. 5小時；第三階段升溫至950°C，保溫2. 5小時。然后直接將合金磨球推入油中進行油淬處理，油溫為97 V，保溫10分鐘后取出。在合金磨球溫度降至室溫后，將合金磨球裝入臺車爐內進行回火處理，回火280°C，保溫2. 5小時，出爐后得到成品。 為避免合金磨球表層與內部的耐磨性差異較大的問題，在進行奧氏體化處理的第一階段，將澆鑄成型的半成品裝入料筐內，在熱處理設備溫度達到750°C后，以21分鐘每筐的速度推入熱處理設備進行熱處理。實施例3 制作重量百分比組分如下的合金磨球C 3. 3, Cr 10, W O. 6，Si I. O, Mn I. I, P O. 05，S O. 07，釔基重稀土 O. 5，其余為Fe。其制作方法如下以廢鋼和高碳鉻鐵為主要原料，加入鎢，不再加入鑰、鎳、銅等貴重金屬，主要形成以Cr7C3、WC為主的碳化物來提高材質的硬度和韌性，另外針對出爐鐵水采用釔基重稀土進行變質處理細化晶粒、破碎碳化物、減少碳化物對基體的割裂、減少化學成分的偏聚；優化熱處理工藝，促進共晶碳化物的熱處理粒化、使用油淬火進行強制循環熱處理，提高了產品韌性、硬度和耐磨性能。具體的，在生產準備階段，利用現有技術檢測廢鋼、高碳鉻鐵以及鎢鐵等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比準備其它材料。產品的生產過程包括熔煉澆注成型步驟和熱處理步驟。為避免金屬結晶顆粒粗大、分布不均勻，碳化物類型多、基體被碳化物割裂等問題，熔煉澆注成型步驟為，先在1500°C溫度下使廢鋼和高碳鉻鐵熔化，再加入鎢鐵并升至1550°C使之熔化，然后攪拌、打渣出爐到鐵水包內以便燒注，在混合液流動的過程中沖入釔基重稀土，靜置3分鐘后打渣、澆注成型。其熱處理步驟，包括奧氏體化處理、油淬處理和回火處理。所述的奧氏體化處理，第一階段由常溫升至750°C，保溫2. 5小時；第二階段升溫至850°C，保溫2. 5小時；第三階段升溫至9501，保溫2.5小時。然后直接將合金磨球推入油中進行油淬處理，油溫為114°C，保溫11分鐘后取出。在合金磨球溫度降至室溫后，將合金磨球裝入臺車爐內進行回火處理，回火280°C，保溫2. 5小時，出爐后得到成品。為避免合金磨球表層與內部的耐磨性差異較大的問題，在進行奧氏體化處理的第一階段，將澆鑄成型的半成品裝入料筐內，在熱處理設備溫度達到750°C后，以19分鐘每筐的速度推入熱處理設備進行熱處理。實施例4 制作重量百分比組分如下的合金磨球C I. 8, Cr 16, W O. 6，Si I. 2，Mn I. 5，P O. 08，S O. 05，釔基重稀土 O. 3，其余為Fe。其制作方法如下以廢鋼和高碳鉻鐵為主要原料，加入鎢，不再加入鑰、鎳、銅等貴重金屬，主要形成 以Cr7C3、WC為主的碳化物來提高材質的硬度和韌性，另外針對出爐鐵水采用釔基重稀土進行變質處理細化晶粒、破碎碳化物、減少碳化物對基體的割裂、減少化學成分的偏聚；優化熱處理工藝，促進共晶碳化物的熱處理粒化、使用油淬火進行強制循環熱處理，提高了產品韌性、硬度和耐磨性能。具體的，在生產準備階段，利用現有技術檢測廢鋼、高碳鉻鐵以及鎢鐵等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比準備其它材料。產品的生產過程包括熔煉澆注成型步驟和熱處理步驟。為避免金屬結晶顆粒粗大、分布不均勻，碳化物類型多、基體被碳化物割裂等問題，熔煉澆注成型步驟為，先在1500°C溫度下使廢鋼和高碳鉻鐵熔化，再加入鎢鐵并升至1550°C使之熔化，然后攪拌、打渣出爐到鐵水包內以便澆注，在混合液流動的過程中沖入釔基重稀土，靜置3分鐘后打渣、澆注成型。其熱處理步驟，包括奧氏體化處理、油淬處理和回火處理。所述的奧氏體化處理，第一階段由常溫升至750°C，保溫2. 5小時；第二階段升溫至850°C，保溫2. 5小時；第三階段升溫至9501，保溫2.5小時。然后直接將合金磨球推入油中進行油淬處理，油溫為114°C，保溫11分鐘后取出。在合金磨球溫度降至室溫后，將合金磨球裝入臺車爐內進行回火處理，回火280°C，保溫2. 5小時，出爐后得到成品。為避免合金磨球表層與內部的耐磨性差異較大的問題，在進行奧氏體化處理的第一階段，將澆鑄成型的半成品裝入料筐內，在熱處理設備溫度達到750°C后，以18分鐘每筐的速度推入熱處理設備進行熱處理。實施例4 制作重量百分比組分如下的合金磨球C 3. 6, Cr 14, W 2. 5，Si I. I, Mn : I. 2，P : O. 1，S : O. 06，釔基重稀土 O. 2，其余為Fe。其制作方法如下以廢鋼和高碳鉻鐵為主要原料，加入鎢，不再加入鑰、鎳、銅等貴重金屬，主要形成以Cr7C3、WC為主的碳化物來提高材質的硬度和韌性，另外針對出爐鐵水采用釔基重稀土進行變質處理細化晶粒、破碎碳化物、減少碳化物對基體的割裂、減少化學成分的偏聚；優化熱處理工藝，促進共晶碳化物的熱處理粒化、使用油淬火進行強制循環熱處理，提高了產品韌性、硬度和耐磨性能。具體的，在生產準備階段，利用現有技術檢測廢鋼、高碳鉻鐵以及鎢鐵等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比準備其它材料。產品的生產過程包括熔煉澆注成型步驟和熱處理步驟。為避免金屬結晶顆粒粗大、分布不均勻，碳化物類型多、基體被碳化物割裂等問題，熔煉澆注成型步驟為，先在1500°C溫度下使廢鋼和高碳鉻鐵熔化，再加入鎢鐵并升至1550°C使之熔化，然后攪拌、打渣出爐到鐵水包內以便澆注，在混合液流動的過程中沖入釔基重稀土，靜置3分鐘后打渣、澆注成型。其熱處理步驟，包括奧氏體化處理、油淬處理和回火處理。所述的奧氏體化處理，第一階段由常溫升至750°C，保溫2. 5小時；第二階段升溫至850°C，保溫2. 5小時；第三階段升溫至9501，保溫2.5小時。然后直接將合金磨球推入油中進行油淬處理，油溫為114°C，保溫11分鐘后取出。在合金磨球溫度降至室溫后，將合金磨球裝入臺車爐內進行回火處理，回火280°C，保溫2. 5小時，出爐后得到成品。為避免合金磨球表層與內部的耐磨性差異較大的問題，在進行奧氏體化處理的第一階段，將澆鑄成型的半成品裝入料筐內，在熱處理設備溫度達到750°C后，以20分鐘每筐 的速度推入熱處理設備進行熱處理。
權利要求
1.一種合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比組成為 C I. 8-3. 6, Cr 10-16, W O. 3-2. 5, Si I. 0-1. 2,Mn I. 1-1. 5,P O. 05-0. I,S O. 05-0. I，釔基重稀土: O. 2-0. 6，其余為 Fe。
2.如權利要求I所述的合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比組成為 C 2. 3-3. 5, Cr 12-14, W I. 3-1. 9, Si I. 1-1. 2,Mn I. 1-1. 3,P O. 05-0. 09,S O. 07-0. I，釔基重稀土: O. 3-0. 6，其余為 Fe。
3.如權利要求I所述的合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比組成為C 3. 2, Cr ll,ff I. 8, Si I. 2,Mn I. 4,P O. 09, S O. 1，釔基重稀土 O. 6，其余為Fe。
4.如權利要求I所述的合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比組成為C 2. l,Cr 13,W O. 9,Si I. I,Mn I. 3,P O. 07,S O. 08，釔基重稀土 O. 4，其余為Fe。
5.如權利要求I所述的合金磨球，其特征在于所述合金磨球的重量百分比組成為C 3. 3,Cr 10,W O. 6,Si I. O,Mn I. I,P O. 05,S O. 07，釔基重稀土 O. 5，其余為Fe。
6.一種權利要求I所述合金磨球的生產方法，由熔煉澆注成型步驟和熱處理步驟組成，其特征在于所述的熔煉澆注成型步驟為，先在1500°C溫度下使廢鋼和高碳鉻鐵熔化，再加入鎢鐵并升溫至1550°C使之熔化，然后使用沖入法加入釔基重稀土，靜置3分鐘后打渣、澆注成型；所述的熱處理步驟，包括奧氏體化處理、油淬處理和回火處理，所述的奧氏體化處理，第一階段由常溫升至750°C，保溫2. 5小時，第二階段升溫至850°C，保溫2. 5小時，第三階段升溫至950°C，保溫2. 5小時；所述的油淬處理，是將經過奧氏體化處理步驟第三階段保溫后的磨球直接推入油中，油溫為80-120°C，保溫8-12分鐘；所述的回火處理，是將合金磨球裝入臺車爐內由室溫升溫至280°C，保溫2. 5小時。
7.如權利要求6所述合金磨球的生產方法，其特征在于在進行所述的奧氏體化處理的第一階段，將澆鑄成型的半成品裝入料筐內，在熱處理設備溫度達到750°C后，以18-22分鐘每筐的速度推入熱處理設備進行熱處理。
8.如權利要求6所述合金磨球的生產方法，其特征在于所述的油淬處理，是將經過奧氏體化處理步驟第三階段保溫后的磨球直接推入油中，油溫為85°C，保溫9分鐘。
9.如權利要求6所述合金磨球的生產方法，其特征在于所述的油淬處理，是將經過奧氏體化處理步驟第三階段保溫后的磨球直接推入油中，油溫為97°C，保溫10分鐘。
10.如權利要求6所述合金磨球的生產方法，其特征在于所述的油淬處理，是將經過奧氏體化處理步驟第三階段保溫后的磨球直接推入油中，油溫為114°C，保溫11分鐘。
全文摘要
本發明公開一種合金磨球及其生產方法。通過合理調整成分配比，以廢鋼和高碳鉻鐵為主要原料，加入鎢，不再加入鉬、鎳、銅等貴重金屬，主要形成以Cr7C3、WC為主的碳化物來提高材質的硬度和韌性，另外針對出爐鐵水采用釔基重稀土進行變質處理細化晶粒、破碎碳化物、減少碳化物對基體的割裂、減少了化學成分的偏聚；優化了熱處理工藝，促進共晶碳化物的熱處理粒化、使用油淬火進行強制循環熱處理，提高了產品韌性、硬度和耐磨性能，降低了熱處理溫度、節約了電能、降低了生產成本。
文檔編號C22C37/06GK102776448SQ20121026289
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者龐禮軍 申請人:貴州師范大學