[发明专利]一种矿山特种专用研磨球

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种矿山特种专用研磨球。

背景技术

矿山行业是耐磨球的最大消耗行业，矿山行业用耐磨球占耐磨球消耗总量的一半以上，其规模直接决定了耐磨球的市场容量。在国民经济持续稳定发展的背景下，我国矿石开采量逐年增长，矿山行业需求的耐磨球消耗量保持了良好的增长态势。但是，目前国内市场上出售的矿山用耐磨球存在着冲击韧性较低、耐磨抗腐蚀性能差等缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种耐磨性能优良、抗冲击韧性高、抗腐蚀性和抗氧化性强的矿山特种专用研磨球。

本发明所解决的技术问题可以采用以下的技术方案来实现：

一种矿山特种专用研磨球，其特征在于，包括以下质量百分比的化学成分：C2.12～2.82％、Si0.38～0.57％、Mn0.32～0.44％、Cr10.54～12.76％、Sc0.05～0.85％、Ce0.08～0.29％、Cu0.05～0.20％、V0.202～0.610％、P≤0.03％、S≤0.08％，余量为Fe。

优选的，所述矿山特种专用研磨球包括以下各质量百分比的化学成分：C2.42％、Si0.47％、Mn0.36％、Cr11.24％、Sc0.67％、Ce0.15％、Cu0.08％、V0.202％、P＝0.013％、S＝0.064％，余量为Fe。

优选的，所述矿山特种专用研磨球的制作方法包括用以下步骤：(1)采用高碳铬铁、废钢、合金为原料按照所生产矿山特种专用研磨球的配比进行配料；(2)将配好的原料置入中频电炉进行熔炼，熔炼温度为1530-1590℃；对熔炼得到的铁水进行检验分析，根据检验结果对铁水进行元素二次配比；将元素合格的铁水在温度1340-1390℃下进行细流浇铸；冷却3-6小时后开模，将冷却后的钢球进行分离、精磨；将精磨后的铸铁球投入加热炉，升温至520-650℃，保温3～4小时；在温度为940～980℃的油池中淬火，45min后空冷至室温，投入回火炉；回火炉温度控制在360～410℃，回火4～10小时，冷却至室温即得成品。

优选的，所述浇注的速度初期和后期均为40～80kg/min，中期为100kg/min。

本发明与现有技术相比，所取得的有益效果为：将稀土元素Sc和Ce加入到铸铁中，由于Sc和Ce在凝固过程中会通过溶质再分配而富集在初生奥氏体前沿熔体中，造成成分过冷，使初生奥氏体细化。同时Sc和Ce再生长共晶碳化物上活化吸附，促使共晶过冷度加大和共晶凝固范围增大，从而显著改善了铸铁共晶组织，使其机械性能HRC达到61以上，冲击韧性达到3.9J/cm2以上，所制得的矿山特种专用研磨球具有良好的耐磨性能、很好的抗冲击能力、强抗腐蚀性、使用寿命长、生产成本低等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步具体说明：

实施例1

一种矿山特种专用研磨球，其特征在于，包括以下质量百分比的化学成分：C2.82％、Si0.57％、Mn0.44％、Cr12.76％、Sc0.85％、Ce0.29％、Cu0.20％、V0.210％、P≤0.03％、S≤0.08％，余量为Fe。

以上各化学成分的作用如下：

碳：决定共晶碳化物的数量，碳含量增大，合金铸铁的屈服点和抗拉强度升高。但含量过高将导致铸铁球在冷却结晶过程中生成粗大的块状晶碳化合物，使磨球的冲击性、塑性和抗腐蚀性都降低。但碳含量少会使铸铁球耐磨性降低，因此碳含量必须适中，控制在2.12～2.82％。

硅(Si)：硅是显著促进铸铁石墨化的元素，含量过高时，将降低铸铁球的耐磨性，并使材料脆性增加，硅含量控制在0.38～0.57％之间。

锰(Mn)：锰能增加碳和铁的结合力，同时与硫生成MnS消弱S的有害作用，而且Mn还能增加铁水的流动性，但过多的锰含量将导致铸铁的抗腐蚀能力减弱。

磷(P)：在铸造或者热处理过程中，硫磷是裂纹源，硫会降低铁水流动性，并使铸铁缺陷，磷含量过高，将降低材料的强度，增加冷脆性。

硫(S)：硫通常是有害元素，使铸铁产生热脆性，降低铸铁的韧性、延展性和耐腐蚀性，所以通常要求硫含量小。

铬(Cr)：铬是强化碳化物的形成元素，能有效防止游离态的石墨产生，使普通渗碳体转变为合金渗碳体，以提高铸铁的强度和硬度，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能、阻止石墨化、提高淬透性，但同时降低塑性和韧性。