[发明专利]一种镀层高硬度耐磨球及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种镀层高硬度耐磨球及制备工艺。

背景技术

钢铁耐磨材料作为传统工程材料在冶金、电力、矿上灯领域有着广泛的应用前景和作用，随着技术的革新，传统材料逐渐被淘汰，取而代之的是多功能复合材料，多功能复合材料具有传统材料所不具有的优点如耐磨损、耐压、抗疲劳等。目前这些复合材料在铸铁领域尤其是耐磨球铸造制备中应用较为广泛，如根据耐磨球制备材料中金属铬的含量不同，将耐磨球分为高铬、中铬以及低铬，且不同铬含量的耐磨球其性能相差较大。铸铁技术、材料科学的技术发展大大推动了耐磨球领域的发展。

不同耐磨球的铸铁技术所铸造得到的耐磨球性能相差较大，如中国专利号为CN201610193045.4公开的“一种高铬耐磨球恒温盐浴淬火工艺”，通过优化耐磨球的淬火工艺提高耐磨球的性能，通过该文献报道的方法制备得到的耐磨球比普通工艺方法制备得到的耐磨球寿命提高4-6倍。随着经济建设多方面发展，劳动生产多元化，耐磨球磨损的对象也逐渐多元化，因此，对耐磨球性能的要求也逐渐提高，如需要处理硬度大的物体时需要耐磨球不易发生磨损，处理具有腐蚀性物体时需要耐磨球抗腐蚀。性能需求的提高，需要制备工艺的改进，其中在耐磨球制备工艺过程中孕育剂以及热处理对耐磨球的影响较为重要，其中热处理对应耐磨球金相结构的形成和转变较为重要。

增加铸件的耐磨性的方式较多，比如使用复合材料，给金属表面镀层保护，或是铸造过程中添加稀有金属元素或稀土元素。

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，本发明提供一种镀层高硬度耐磨球及制备工艺，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:

一种镀层高硬度耐磨球，该镀层高硬度耐磨球包括耐磨球、铬防护层，耐磨球表面均匀镀有一层铬防护层，该耐磨球中各化学组分的重量百分比为：C:1.3-2.8％，Si:0.75-1.40％，Mn:1.32-2.35％，Cr:1.40-2.88％，Mo:0.65-1.18％，V:0.40-0.69％，B:0.4-0.7％，Re:0.51-0.63％，Cu:0.03-0.06％，Al:0.1-0.8％，S:≤0.002％，P:≤0.002％，余量为Fe。

优选地，所述高硬度耐磨球的制备原料中各化学组分的重量百分比为：C:1.8％，Si:1.0％，Mn:2.02％，Cr:2.34％，Mo:0.88％，V:0.55％，B:0.48％，Re:0.59％，Cu:0.35％，Al:0.6％，S:≤0.001％，P:≤0.001％，余量为Fe。

优选地，所述高硬度耐磨球的制备原料中各化学组分的重量百分比为：C:2.8％，Si:1.11％，Mn:1.95％，Cr:2.10％，Mo:1.05％，V:0.59％，B:0.47％，Re:0.56％，Cu:0.05％，Al:0.4％，S:≤0.001％，P:≤0.001％，余量为Fe。

上述镀层高硬度耐磨球的制备工艺，包括以下步骤:

(1)熔炼：按照耐磨球中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1630-1690℃，待原料完全高温溶解后，溶液搅拌30min，后保温静止2h，得到质量合格的铁液；

(2)孕育处理：向铁水中加入铁水总重量0.2-0.5％的孕育剂做孕育处理，孕育处理完，浇注成型得到铸件；

(3)热处理：将步骤(2)中的耐磨球铸件在800-900℃下出壳，置于钢板上，进行水蒸气冷却至室温，将冷却后的铸件加热至900-950℃，保温3-4h后，喷水蒸气降温，控制水蒸气喷射速度，控制降温速度为5-10℃/s，降温至700-750℃，再升温至900-950℃，保温1-2h，喷射水蒸气，控制水蒸气喷射速度，控制降温速度为20-30℃/s，降温至600-650℃，保温1.5h后，空冷至室温，得到耐磨球；

(4)镀层：步骤(3)得到的耐磨球表面进行镀铬处理，将耐磨球表面均匀镀上一层铬防护层。

优选地，所述步骤(2)中的孕育剂中各化学组分的重量配比为：Si:0.5％、Al:0.47％、Mo:0.03％，余量为铁。

优选地，所述步骤(2)中的孕育剂的粒径为：10-25mm。