[发明专利]一种中碳钢大直径锻造磨球及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种中碳钢大直径锻造磨球及其制备工艺，所述磨球化学成分质量百分比为：0.37％～0.44％C、0.17％～0.37％Si、1.40％～1.80％Mn、P≦0.03％、S≦0.03％，余量为Fe；所述制备工艺包括以下步骤，步骤1，将与权利要求1中化学成分相同的圆钢用锯床下料，并将胚料加热至1050～1150℃，加热均匀后用空气锤锻打成磨球，终锻温度为900～1000℃；步骤2，将锻造后的磨球空冷至830～880℃后直接进行淬火处理；步骤3，淬火后及时进行200～250℃保温2小时的低温回火，然后冷却。本发明采用了淬火加低温回火的热处理工艺，提升了表面硬度、淬硬层和冲击韧性等。

技术领域

本发明涉及高性能磨球技术领域，具体涉及一种中碳钢大直径锻造磨球及其制备工艺。

背景技术

磨球在矿山、火力发电、冶金、水泥等需要破碎矿物等物质的工业领域中，有着相当广泛的应用，所以磨球的采购和使用成本在上述企业的总成本中占有相当大的比例。我国磨球的研发历史悠久，学者们对于磨球材质和性能的研究就已开始。经过多年发展，磨球研发水平和生产工艺都有相当程度的提高和优化，同时，磨球市场不断扩大，统计表明，现阶段产量万吨磨球的企业接近20家，磨球可以使用的耐磨材料牌号已超过100个。随着矿山等工业的发展，磨球的国内需求及国际需求逐年增加，国内的磨球消耗量，保守估计在300～500万吨以上，全球消耗量更是惊人。由于磨球有一定的使用寿命，出于成本的考虑，对于磨球的质量也提出了越来越高的要求。

中碳钢是指碳含量在0.25％～0.60％之间的碳素钢，具有良好的热加工性能和切削性能。淬火后，因其C元素含量较高碳钢少，硬度和强度较低，淬透性也低于高碳钢，但因其内部组织是铁素体加珠光体，淬火后表层为马氏体组织，具有较良好的韧性和耐磨性。中碳钢锻球由于其良好的热加工性能，韧性和耐磨性兼具的优点，在矿山等大尺寸磨球行业应用广泛，逐渐得到人们的重视。但国内市场使用的中碳钢大直径锻造磨球，主要存在表面硬度低、淬硬层低和冲击韧性低等问题。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种中碳钢大直径锻造磨球及其制备工艺，采用了淬火加低温回火的热处理工艺，提升了表面硬度、淬硬层和冲击韧性等。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种中碳钢大直径锻造磨球，所述磨球化学成分质量百分比为：0.37％～0.44％C、0.17％～0.37％Si、1.40％～1.80％Mn、P≦0.03％、S≦ 0.03％，余量为Fe；

一种中碳钢大直径锻造磨球的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤，

步骤1，将与上述化学成分相同的圆钢用锯床下料，并将胚料加热至1050～1150℃，加热均匀后用空气锤锻打成磨球，终锻温度为900～1000℃；

步骤2，将锻造后的磨球空冷至830～880℃后直接进行淬火处理；

步骤3，淬火后及时进行200～250℃保温2小时的低温回火，然后冷却。

优选的，所述步骤3中冷却方式为空冷。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用了淬火加低温回火的热处理工艺，其磨球表面硬度≥55HRC，淬硬层≥16mm，冲击韧性≥16J/cm²，对磨球进行抗破碎实验发现：落球冲击次数在2万次以上，实际破碎率小于1％。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1：实施例1中锻造磨球的硬度值；

图2：实施例1中锻造磨球不同位置的冲击韧性值；

图3：实施例2中锻造磨球的硬度值；