一种合金磨球及其生产方法

摘要

本发明公开一种合金磨球及其生产方法。通过合理调整成分配比，以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钼、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少了化学成分的偏聚；优化了热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能，降低了热处理温度、节约了电能、降低了生产成本。

权利要求

1.一种合金磨球的生产方法，所述合金磨球的重量百分比组成为：

C：1.8-3.6，Cr:10-16，W：0.3-2.5，Si:1.0-1.2，Mn:1.1-1.5，P:0.05-0.1，S:0.05-0.1，钇基重稀土:0.2-0.6，其余为Fe； 所述合金磨球的生产方法由熔炼浇注成型步骤和热处理步骤组成，所述的熔炼浇注成型步骤为，先在1500℃温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升温至1550℃使之熔化，然后使用冲入法加入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型； 所述的热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理，所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750℃，保温2.5小时；第二阶段升温至850℃，保温2.5小时；第三阶段升温至950℃，保温2.5小时； 所述的油淬处理：将经过奥氏体化处理步骤第三阶段保温后的磨球直接推入油中，油温为80-120℃，保温8-12分钟后取出； 所述的回火处理，是将合金磨球装入台车炉内由室温升温至280℃，保温2.5小时，出炉后得到成品。

2.如权利要求1所述合金磨球的生产方法，其特征在于：

在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750℃后，以18-22分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。

说明书

一种合金磨球及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及研磨介质，特别涉及一种合金磨球及其生产方法。

背景技术

[0002] 磨球是常用的研磨体，其作用在于将块状的矿石、金属以及煤等研磨成颗粒或者粉末。由于现有磨球普遍存在金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，因此导致磨球的生产成本高、韧性差、硬度低、磨损大。而且磨球表层与内部的耐磨性差异较大，使其磨损过程中的直径减小的速率不均衡，容易形成失效球，碎球率随之提高，导致球耗及电耗的上升。

发明内容

[0003] 针对上述问题，本发明公开一种合金磨球及其生产方法。合理调整成分配比，以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钼、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少了化学成分的偏聚；优化了热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。

[0004] 所述合金磨球的重量百分比组成为C∶1.8-3.6，Cr∶10-16，W∶0.3-2.5，Si∶1.0-1.2，Mn∶1.1-1.5，P∶0.05-0.1，S∶0.05-0.1，钇基重稀土∶0.2-0.6，其余为Fe。

[0005] 进一步地，合金磨球的重量百分比组成为C∶2.3-3.5，Cr∶12-14，W∶1.3-1.9，Si∶1.1-1.2，Mn∶1.1-1.3，P∶0.05-0.09，S∶0.07-0.1，钇基重稀土∶0.3-0.6，其余为Fe。

[0006] 进一步地，合金磨球的重量百分比组成为C∶3.2，Cr∶11，W∶1.8，Si∶1.2，Mn∶1.4，P∶0.09，S∶0.1，钇基重稀土∶0.6，其余为Fe。

[0007] 进一步地，合金磨球的重量百分比组成为C∶2.1，Cr∶13，W∶0.9，Si∶1.1，Mn∶1.3，P∶0.07，S∶0.08，钇基重稀土∶0.4，其余为Fe。

[0008] 进一步地，合金磨球的重量百分比组成为C∶3.3，Cr∶10，W∶0.6，Si∶1.0，Mn∶1.1，P∶0.05，S∶0.07，钇基重稀土∶0.5，其余为Fe。

[0009] 所述合金磨球的生产方法由熔炼浇注成型步骤和热处理步骤组成，所述的熔炼浇注成型步骤为，先在1500℃温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升温至1550℃使之熔化，然后使用冲入法加入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。

[0010] 所述的热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750℃，保温2.5小时；第二阶段升温至850℃，保温2.5小时；第三阶段升温至950℃，保温2.5小时。

[0011] 在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750℃后，以18-22分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。

[0012] 所述的油淬处理：将经过奥氏体化处理步骤第三阶段保温后的磨球直接推入油中，油温为80-120℃，保温8-12分钟后取出。

[0013] 所述的回火处理，是将合金磨球装入台车炉内由室温升温至280℃，保温2.5小时，出炉后得到成品。

[0014] 本发明的合金磨球及其生产方法，降低了铬的含量、提高了产品韧性和硬度、提高了耐磨性、降低了热处理温度从而节约了电能、降低了生产成本。

具体实施方式

[0015] 下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

[0016] 实施例1：

[0017] 制作重量百分比组分如下的合金磨球：

[0018] C∶3.2，Cr∶11，W∶1.8，Si∶1.2，Mn∶1.4，P∶0.09，S∶0.1，钇基重稀土∶0.6，其余为Fe。

[0019] 其制作方法如下：

[0020] 以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钼、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。

[0021] 具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500℃温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550℃使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便浇注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。

[0022] 其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750℃，保温2.5小时；第二阶段升温至850℃，保温2.5小时；第三阶段升温至950℃，保温2.5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为85℃，保温9分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火温度280℃，保温2.5小时，出炉后得到成品。

[0023] 为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750℃后，以20分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。

[0024] 实施例2：

[0025] 制作重量百分比组分如下的合金磨球：

[0026] C∶2.1，Cr∶13，W∶0.9，Si∶1.1，Mn∶1.3，P∶0.07，S∶0.08，钇基重稀土∶0.4，其余为Fe。

[0027] 其制作方法如下：

[0028] 以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钼、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。

[0029] 具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500℃温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550℃使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便浇注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。

[0030] 其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750℃，保温2.5小时；第二阶段升温至850℃，保温2.5小时；第三阶段升温至950℃，保温2.5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为97℃，保温10分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火280℃，保温2.5小时，出炉后得到成品。

[0031] 为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750℃后，以21分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。

[0032] 实施例3：

[0033] 制作重量百分比组分如下的合金磨球：

[0034] C∶3.3，Cr∶10，W∶0.6，Si∶1.0，Mn∶1.1，P∶0.05，S∶0.07，钇基重稀土∶0.5，其余为Fe。

[0035] 其制作方法如下：

[0036] 以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钼、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。

[0037] 具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500℃温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550℃使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便浇注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。

[0038] 其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750℃，保温2.5小时；第二阶段升温至850℃，保温2.5小时；第三阶段升温至950℃，保温2.5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为114℃，保温11分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火280℃，保温2.5小时，出炉后得到成品。

[0039] 为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750℃后，以19分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。

[0040] 实施例4：

[0041] 制作重量百分比组分如下的合金磨球：

[0042] C∶1.8，Cr∶16，W∶0.6，Si∶1.2，Mn∶1.5，P∶0.08，S∶0.05，钇基重稀土∶0.3，其余为Fe。

[0043] 其制作方法如下：

[0044] 以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钼、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。

[0045] 具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中各成分的配比，然后按照上述重量百分比准备其它材料。产品的生产过程包括熔炼浇注成型步骤和热处理步骤。为避免金属结晶颗粒粗大、分布不均匀，碳化物类型多、基体被碳化物割裂等问题，熔炼浇注成型步骤为，先在1500℃温度下使废钢和高碳铬铁熔化，再加入钨铁并升至1550℃使之熔化，然后搅拌、打渣出炉到铁水包内以便浇注，在混合液流动的过程中冲入钇基重稀土，静置3分钟后打渣、浇注成型。

[0046] 其热处理步骤，包括奥氏体化处理、油淬处理和回火处理。所述的奥氏体化处理，第一阶段由常温升至750℃，保温2.5小时；第二阶段升温至850℃，保温2.5小时；第三阶段升温至950℃，保温2.5小时。然后直接将合金磨球推入油中进行油淬处理，油温为114℃，保温11分钟后取出。在合金磨球温度降至室温后，将合金磨球装入台车炉内进行回火处理，回火280℃，保温2.5小时，出炉后得到成品。

[0047] 为避免合金磨球表层与内部的耐磨性差异较大的问题，在进行奥氏体化处理的第一阶段，将浇铸成型的半成品装入料筐内，在热处理设备温度达到750℃后，以18分钟每筐的速度推入热处理设备进行热处理。

[0048] 实施例4：

[0049] 制作重量百分比组分如下的合金磨球：

[0050] C∶3.6，Cr∶14，W∶2.5，Si∶1.1，Mn∶1.2，P∶0.1，S∶0.06，钇基重稀土∶0.2，其余为Fe。

[0051] 其制作方法如下：

[0052] 以废钢和高碳铬铁为主要原料，加入钨，不再加入钼、镍、铜等贵重金属，主要形成以Cr7C3、WC为主的碳化物来提高材质的硬度和韧性，另外针对出炉铁水采用钇基重稀土进行变质处理细化晶粒、破碎碳化物、减少碳化物对基体的割裂、减少化学成分的偏聚；优化热处理工艺，促进共晶碳化物的热处理粒化、使用油淬火进行强制循环热处理，提高了产品韧性、硬度和耐磨性能。

[0053] 具体的，在生产准备阶段，利用现有技术检测废钢、高碳铬铁以及钨铁等原材料中