專利名稱：鉬系低合金鑄鐵磨球的制作方法
技術領域：
本發明屬于鑄鐵合金的技術領域，即提供一種含鉬的耐磨鑄鐵合金。
磨球系球磨機中的研磨體，由于球磨機在冶金、采礦、建材、電力、煤炭等各種工業中已經得到廣泛應用，因而磨球已成為目前工業上用量最大的消耗材料之一。僅舉幾個統計數字便足以說明之(1)全國黑色金屬礦山每年要消耗磨球10多萬噸，(2)全國水泥工業每年要消耗磨球10-15萬噸，而且這些被磨損的鋼材混入水泥并作為雜質被澆注于建筑物的混凝土中。提高磨球的質量所遇到的一個幾乎難以克服的矛盾是硬度高的磨球材料易脆，制成的磨球容易破碎而韌性好的磨球材料硬度低，制成的磨球不耐磨。目前在國內外研究得較多的是高鉻鑄鐵磨球，這種磨球材料由于含鉻量高，必須在電爐中熔煉，故成本高;而且它對于殘留奧氏體含量很敏感，殘留奧氏體含量高，磨球破碎率就高。美國專利曾報導過一種含鉬的鑄鐵磨球，然而該專利認為鉬含量超過1%(重量百分比)后硬度不再明顯升高;而且當用水霧冷淬時，其硬度隨鉬含量增加還呈下降趨勢。
本發明的目的是尋找一種具有高硬度(HRC為55-65)，高沖擊韌性(ak＝0.6～0.7千克·米/厘米2)，因而既耐磨又不易破碎，并且適合于采用沖天爐熔煉，生產成本低的磨球用鑄鐵材料，探索該新型磨球材料的熔煉和熱處理工藝。
本發明提供了一種鉬系低合金鑄鐵磨球，它含有鉬、銅、硅等元素，本發明的特征在于其鉬含量高于(以重量百分比計算，以下同)1.0，而且另外加入了鉻和稀土元素使基體中析出高度彌散的二次滲碳體，并促使共晶碳化物斷網，本發明的合金成分范圍為，碳2.0～4.0;硅0.5～2.0;錳0.5～1.5;鉻0.5～3.0;鉬1.0～5.0;銅0.5～3.0;稀土0.5～1.5，鐵余量。
本發明的鉬系低合金鑄鐵磨球可以使用沖天爐熔煉，其爐型結構為冷風多排風口，例如可以是三排風口的直筒形沖天爐，本發明的第二個技術特征在于合金熔煉時要保證出爐鐵水溫度達到1400～1450℃，即比常規要高出70℃左右。用包內沖入法加入合金元素，其中元素鉻，鉬以中間合金的形式加入。要保證磨球的斷面在鑄態時是全白口組織，無麻口區存在。本發明的第三個技術特征在于磨球在1400℃以上溫度澆注成型后，要經過熱處理制度為930℃保溫然后空淬的熱處理，其全相組織以索氏體組織和粒狀的二次碳化物為主，大約含有20～30%的共晶碳化物和萊氏體組織，磨球既具有較高的硬度，又有很好的沖擊韌性，因而既耐磨又不易破碎。
本發明所提供的鉬系低合金鑄鐵磨球與高鉻磨球相比具有如下優點
(1)受殘留奧氏體影響小，破碎率比高鉻磨球小，在高溫球磨機中高鉻球本身破碎率達8%，而本發明的磨球破碎率為O。
(2)成本低，由于采用沖天爐熔煉，成本可比高鉻球降低20%左右。
本發明所提供的鉬系低合金鑄鐵磨球同美國專利所報導的含鉬鑄鐵磨球相比，則具有如下優點(1)由于添加鉻和稀土元素，且含鉬量提高，洛氏硬度值比美國專利所報導的磨球提高5～7(HRC);沖擊性ak值提高一倍。
(2)由于含鉬量高，且含錳，使合金淬透性增加，磨球表面硬度與中心硬度趨于一致。
本發明所提供的鉬系低合金鑄鐵磨球，其實施例和熔煉工藝如下實施例1合金成分范圍為碳2.9～3.1;硅0.5～0.9;錳0.9～1.2;磷0.08～0.1;硫0.1～0.2;鉻2.0～2.5;鉬1.0～1.5;銅1.0～1.5;稀土0.8;鐵余量。
采用三排風口沖天爐熔煉，出爐鐵水溫度1.400～1.450℃，在鐵水包中投入Cr-Fe、Mo-Fe、稀土金屬和Cu塊，進行合金化。在1400℃以上澆注成直徑50～100毫米的磨球系列，經過900℃保溫，空冷即成為成品磨球，金相組織中含有30%的共晶碳化物和萊氏體組織，其余為索氏體組織和粒狀的二次碳化物。硬度值鑄態HRC42-47，熱處理態HRC47-51，沖擊韌性ak值為0.5～0.6千克·米/厘米2。
實施例2合金成份范圍為碳3.0～3.2;硅1.1～1.2;錳1.0～1.2;磷0.09～0.1;硫0.08～0.1;鉻1.8～2.3;鉬1.0～3.0;銅1.5～2.0;稀土1.0;鐵余量。磨球熔煉澆注和熱處理工藝與實施例1相同。磨球鑄態硬度值為HRC44-51.2;熱處理態為HRC57-64，沖擊韌性a＊值為0.6千克·米/厘米2;金相組織為索氏體組織加粒狀二次碳化物，其中含有近30%的部分斷網狀的共晶碳化物和萊氏體組織。
實施例3合金成份范圍為碳3.1～3.3;硅0.7～0.9;錳1.0～1.1;磷0.08～0.1;硫0.1～0.12;鉻2.1～2.6;錳1.0～2.8;銅1.6～1.8;稀土0.8;鐵余量。磨球熔煉澆注和熱處理工藝與實施例1相同。磨球的鑄態硬度值為HRC43-49.7;熱處理態為HRC55-60;沖擊韌性ak值為0.65～0.70千克·米/厘米2，金相組織為索氏體組織加粒狀二次碳化物，其中還含有20-25%的共晶碳化物和萊氏體組織，共晶碳化物斷網較好。
權利要求
1.一種含鉬低合金鑄鐵磨球，它含有鉬、銅、硅等元素，其特征在于鉬含量高于(以重量百分比計算，以下同)1.0，且另外加入了鉻和稀土元素，合金的成分范圍為碳2.0～4.0；硅0.5～2.0；錳0.5～1.5；鉻0.5～3.0；鉬1.0～5.0；銅0.5～3.0；稀土0.5～1.5，鐵余量。
2.按權利要求1所述的鑄鐵磨球，其特征在于合金熔煉時出爐溫度為1400-1450℃，在1400℃以上澆注成球。
3.按權利要求1所述的鑄鐵磨球，其特征在于磨球澆注成型后要經900℃保溫然后空冷的熱處理。
全文摘要
一種含鉬低合金鑄鐵磨球，它含有鉬、銅、硅等元素、其特征在于鉬含量(以重量百分比計算)高于1.0，且另外加入了鉻和稀土元素。本發明的磨球硬度值高達HRC55-65，沖擊韌性a
文檔編號B24B31/14GK1048729SQ8910512
公開日1991年1月23日 申請日期1989年7月8日 優先權日1989年7月8日
發明者許廣禮 申請人:許廣禮