[发明专利]一种球磨机用耐热高强高硬耐磨球

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种球磨机用耐热高强高硬耐磨球。

背景技术

摩擦行为无处不在，造成了巨大的国民经济损失。调查发现，仅磨料磨损一项每年就使得工业国家损失国民生产总值的1％-4％，随着经济的高速发展和社会的进步，磨损所带来的社会损失将更加巨大。

磨损材料一般在相对应的工况条件下使用，由于使用环境的不同对其性能要求也不同。在干磨的条件下，耐磨材料的失效形式主要是磨料磨损引起的材料磨损、宏观断裂和磨损面变形，由此提出对耐磨材料的基本性能要求：(1)高的硬度，高硬度的基体可以抵抗磨粒对基体的微观切削作用，在一定程度上体现了材料的耐磨性；(2)较高的塑韧性、应变疲劳抗力、脆断抗力和剥层疲劳抗力，高的塑韧性可以减少或者抑制裂纹的萌生和扩展，特别是在高冲击作用的工况下具有优异的抗断裂破坏能力；(3)高的淬透性，材料的淬透性高才能保证在大尺寸条件下材料整体组织均匀、性能稳定，耐磨性得予保证。

耐磨球作为球磨机中的磨砂介质，既要有高的耐热性、抗冲击性、硬度、耐磨性，又要有好的韧性。但是，现存的耐磨球在耐热性、抗冲击性、硬度、耐热性、耐磨性和韧性方面性能欠佳，不能满足现代社会的要求。

发明内容

本发明提出了一种球磨机用耐热高强高硬耐磨球，其具有优异的耐热性，同时具有优异的冲击强度、硬度、韧性和耐磨性。

本发明提出了一种球磨机用耐热高强高硬耐磨球，其组成成分按质量分数包括：C:1.3-2.0％，Mn:0.12-0.46％，Si：0.53-0.81％，Ni:0.21-0.45％，Cr:4.2-5.95％，Mo:1.1-1.5％，V:0.7-1.0％，Nb:0.2-0.5％，Ca:0.01-0.038％，Zr:0.01-0.015％，Cu:0.01-0.03％，S≤0.028％，P≤0.033％，余量为Fe和不可避免的杂质；

根据上述组成成分配比按照以下工艺进行制备球磨机用耐热高强高硬耐磨球：

S1、将废钢加入到中频感应熔炼炉中，并加热至1500-1520℃，保温20-45min后加入铬铁、钼铁、钒铁、铌铁，待完全熔化后加入硅铁和锰铁，升温至1530-1570℃加热至完全熔化后加入镍合金、硅钙合金、锆铁，各原料完全熔化扒渣后得到钢液，浇注，待钢液完全凝固后开模，炉冷至室温得到耐磨球坯；

S2、将S1中得到的耐磨球坯依次经过正火、淬火和高温回火处理；在正火处理中，将温度升至980-1030℃，保温50-80min，空冷至室温；在淬火处理中，将温度升至800-820℃，保温30-75min，水冷至室温；在高温回火处理中，将温度升至500-530℃，保温130-150min，水冷至室温，从而得到热处理耐磨球；

S3、将S2中得到的热处理耐磨球用砂纸打磨，用丙酮清洗后用乙醇清洗，得到清洗耐磨球；

S4、将20-30份的WO₃粉、30-50份的V₂O₅粉和50-80份的C粉与300-500份的Ni60自熔粉放入球磨机中研磨5-8h后在150-180℃的条件下保温5-6h冷却后得到熔覆粉末；所述Ni60自熔粉的化学组成按质量分数包括：C：0.5-0.9％，Cr：5-15％，B：0.5-2.5％，Si：4-8％，Fe：8-12％，余量为Ni；

S5：将S3中得到的清洗耐磨球和S4中得到的熔覆粉末放入超声辅助激光熔覆装置进行超声辅助激光熔覆得到熔覆耐磨球，其中所述超声辅助激光熔覆的工艺参数具体如下：激光器为CO₂激光器，功率为1450-1650W，送粉率为0.4-0.5g/min，扫描速度为3-5mm/s，分层厚度为0.4-0.6mm，搭接率为20-28％，超声频率为17-19kHz，超声电源电流为0.12-0.18A。

优选地，上述球磨机用耐热高强高硬耐磨球，其组成成分按质量分数包括：C:1.5％，Mn:0.32％，Si:0.62％，Ni:0.39％，Cr:4.8％，Mo:1.1％，V:0.75％，Nb:0.33％，Ca:0.019％，Zr:0.012％，Cu:0.015％，S:0.028％，P:0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，在S2中，在正火处理中，将温度升至980-1030℃的过程中，升温速率随温度的升高而减小且平均升温速率为5-8℃/min。

优选地，在S2中，在淬火处理中，将温度升至800-820℃，保温30-75min，水冷至室温的过程中，冷却速度随温度的降低而减小。