[发明专利]一种高碳低合金磨球用钢及其制造方法

说明书

一种高碳低合金磨球用钢，按质量百分数计，包括以下组分：C：0.88～0.94％、Si：0.20～0.30％、Mn：0.90～1.00％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Cr：0.50～0.60％、Ti：0.010～0.050％、In：0.20～0.30％、Cu：≤0.25％、Ga：0.080～0.100％、Ni：0.20～0.26％、Zn：0.10～0.14％、Sn：0.14～0.16％，余量为Fe和不可避免的杂质。本申请的钢不仅生产成本较低，同时其内部还含有较高含量的碳以及锰、锡、钛等元素，可使钢的铸态组织细化，从而大大提高了磨球硬度，使磨球在研磨硬度较大的物体时能够保证良好的耐磨性。另外，其内部还含有较高含量的铬元素，使得磨球也具备了较强的耐腐蚀的能力，因而使得磨球适合在多种领域进行研磨使用。

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，特别涉及一种高碳低合金磨球用钢及其制造方法。

背景技术

耐磨用钢主要用于制造各种耐磨钢球。传统的球磨用钢大多采用碳素钢或高合金钢。近年来，随着国内外矿山、建筑、冶金、化工、陶瓷、能源、电厂和水泥等行业的迅速发展，耐磨钢球的市场需求量越来越大，钢球的工作环境也越来越恶劣，碳素钢球的耐磨性已经不能满足以上诸行业的研磨要求。另一方面，高合金钢球虽然耐磨性很好，但是由于高合金球磨用钢大多采用模铸，生产效率低、成本高，根本不能满足市场需求，因此迫切需要研制出耐磨性优于碳素钢球且合金含量低、适于工业大生产的新型高耐磨钢球。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高碳低合金磨球用钢及其制造方法，所生产的圆钢具有较高的硬度，且耐磨性好，在大多数工况为低应力冲击的球磨机中都普遍适用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高碳低合金磨球用钢，其特征在于：按质量百分数计，包括以下组分：C：0.88～0.94％、Si：0.20～0.30％、Mn：0.90～1.00％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Cr：0.50～0.60％、Ti：0.010～0.050％、In：0.20～0.30％、Cu：≤0.25％、Ga：0.080～0.100％、Ni：0.20～0.26％、Zn：0.10～0.14％、Sn：0.14～0.16％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选为，按质量百分数计，包括以下组分：C：0.90％、Si：0.25％、Mn：0.95％、P：≤0.020％、S：≤0.020％、Cr：0.55％、Ti：0.025％、In：0.25％、Cu：≤0.25％、Ga：0.092％、Ni：0.23％、Zn：0.12％、Sn：0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。

通过采用上述技术方案，Ga能与钢包当中的多种组分进行组合，Ga与In形成共晶，共晶温度为15.7℃，Ga在In中可溶解10％为性能优良的β固溶体，Ga-Cu形成包晶型二元状态，Ga在Cu中可溶解17.5％，形成单相α固溶体、塑性好、可加工性好，Ti与C有极强的亲合力，它们所能够形成的碳化物具有很高的溶解温度。在加热过程中，这些未熔解的碳化物小质点增加了奥氏体的形核中心并阻碍了高温时奥氏体晶界的移动或合并，直到这些碳化物小质点完全熔进固溶体时，奥氏体晶粒才开始急剧长大。从而对钢材晶粒的细化具有明显的作用，有效地提高了用本申请钢材所制成的磨球的硬度，使其在高等研磨强度中也能够体现出良好的耐磨性。

而Cu和Si能够制造的整个过程中能够形成Cu-Si合金，其能够提高磨球的耐磨性能，并且，Cu还能够增强磨球的强度，从而有利于延长磨球的使用寿命。同时，Si有利利于抑制锌的挥发，避免在制备的过程中钢材当中出现气孔。

另外，Mn能够与S形成熔点较高的MnS，可防止因FeS而导致的热脆现象。Mn有增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性，有利于最终提高磨球的硬度及耐磨性。