[发明专利]一种高硬度防剥落的耐磨球及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种高硬度防剥落的耐磨球及制备工艺。

背景技术

耐磨球是球磨机中的磨矿介质，球磨机运动时，球磨机内的耐磨球不断与被粉碎的物质碰撞，粉碎物质，由于被粉碎的物质大多硬度较大，因此，对耐磨球的损伤较大，造成耐磨球的使用寿命较短。关于耐磨球的技术工艺的研发成为研究的热点。

耐磨球的制备工艺和制备原材料随着国家经济建设和科学技术的发展也得到突飞猛进的发展，具有各种性能的耐磨球被相继研发报道。研究表明：耐磨球中的组份元素对耐磨球的性能影响较大，如专利号为ZL.88105287.6的中国专利公开一种高耐磨性能的新型锰钢，通过在耐磨球制备材料中添加金属元素如钼、钒来提高耐磨球的性能。同时，耐磨球中P元素与S元素是破坏耐磨球稳定性和强度有害的元素，耐磨球中的P元素与S元素能够降低耐磨球的稳定性和硬度。Mo元素等能够增加耐磨球的的淬透性，Mo元素在铸造过程中能够有效促进耐磨球的基体组织转变为索氏体和贝氏体，进而提高耐磨球的强度和硬度。同时，微量的Cu元素也能够有效促进耐磨球的强度和耐磨性。上述研究背景均表明耐磨球的元素组成对耐磨球的质量较为重要。然而利用现有技术制备得到的耐磨球抗疲劳性能差，且有害的P元素与S元素含量较高，导致耐磨球的稳定性不高且耐磨球球体表面经常发生剥落现象，随着耐磨球球体表面物质的剥落，使用寿命大大缩短。针对上述技术问题未有一种高效的耐磨球制备工艺及组合物解决上述技术问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种高硬度防剥落的耐磨球及制备工艺，通过本发明的技术手段制备得到的耐磨球具有机械性能好、高抗冲击力、高耐磨性和高韧性、使用寿命长、成本低廉、制造工艺简单，且耐磨球球体表面不易发生脱落，适合大批量生产的优点。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:

一种高硬度防剥落的耐磨球，该耐磨球中各化学组分的重量百分比为：C:1.0％-2.5％，Si:0.45-1.10％，Mn:1.02-2.05％，Cr:1.10-2.58％， Mo:0.35-0.88％，V:0.10-0.39％，B:0.1-0.3％，Re:0.21-0.33％， Pt:0.03-0.08％，Ag:0.01-0.08％，Cu:0.03-0.06％，S:≤0.002％，P:≤ 0.002％，余量为Fe。

优选地，所述高硬度防剥落的耐磨球的制备原料中各化学组分的重量百分比为：C:1.5％，Si:0.70％，Mn:1.72％，Cr:2.04％，Mo:0.58％， V:0.25％，B:0.18％，Re:0.29％，Pt:0.05％，Ag:0.03％，Cu:0.05％，S: ≤0.001％，P:≤0.001％，余量为Fe。

优选地，所述高硬度防剥落的耐磨球的制备原料中各化学组分的重量百分比为：C:2.5％，Si:0.81％，Mn:1.65％，Cr:1.80％，Mo:0.75％， V:0.29％，B:0.17％，Re:0.26％，Pt:0.06％，Ag:0.04％，Cu:0.05％，S: ≤0.001％，P:≤0.001％，余量为Fe。

上述高硬度防剥落的耐磨球的制备工艺，包括以下步骤:

(1)熔炼：按照上述各化学成分重量配比，称取制备原料，将原料加入到感应熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1600-1670℃，待原料完全高温溶解后，往金属溶液中通入惰性气体起泡，赶走金属溶液中难散发的O₂和硫化物气体，进行脱氧脱硫；

(2)超声浇注：将步骤(1)中高温溶解后的金属溶液降温，当温度为1500-1550℃时，加入金属溶液质量0.3％的孕育剂，加入孕育剂后浇注到模具中，浇注时朝模具发射超声波，直至浇注完毕；

(3)热处理：将上述步骤(2)中的模具保温1小时后，轻微振动模具，并向模具发射超声波，直至模具自然降温至700℃-800℃，铸造成型；

(4)CO₂冷却：将步骤(3)中铸造成型的耐磨球取出放入钢板上，往耐磨球上喷CO₂气体降温，并控制好CO₂喷射的速率，以10℃/s的速速降温至室温；

(5)防锈处理:将步骤(4)中的耐磨球放入防锈液中浸泡。

优选的，所述步骤(1)中的惰性气体为N₂或Ar。