一種鉻錳耐磨合金、鉻錳合金磨球及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鉻錳耐磨合金、鉻錳合金磨球及其制備方法。所述鉻錳耐磨合金以重量百分含量計，包括以下物質：碳為1.50-1.70％，鉻為3.50-4.00％，硅為0.80-1.00％，錳為1.80-2.00％，鉬為0.30-0.40％，硫為0-0.05％，磷為0-0.05％，釩為0.02-0.03％，納米合金變質劑為0-0.10％，余量為鐵和不可避免的雜質。本發(fā)明提供的鉻錳耐磨合金、鉻錳合金磨球的抗沖擊性能優(yōu)異、耐磨、耐腐蝕性能好。
【專利說明】一種鉻錳耐磨合金、鉻錳合金磨球及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金【技術領域】，具體涉及一種水泥磨機、礦山磨機用的鉻錳合金、鉻錳 合金磨球及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 隨著工業(yè)的發(fā)展，磨損消耗給資源及能源帶來了極大的消耗，世界各國也非常重 視，磨損類中最大的磨損消耗是磨球。
[0003] 磨球在磨球機運轉過程中既承受磨料磨損，又承受沖擊疲勞。因此，磨球的主要失 效方式是破碎、表層剝落和磨料磨損。磨球的磨耗量主要取決于磨球材質的抗磨料磨損能 力，其剝落碎裂主要取決于磨球材質的抗沖擊疲勞能力。提高磨球的耐磨性，可以節(jié)約能 源，保護環(huán)境。
[0004] 綜上所述，提升磨球的耐磨性、抗沖擊疲勞是本領域需解決的重要技術問題。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于，提供一種新的鉻錳耐磨合金、鉻錳合金磨球及其制備方 法，本發(fā)明制備的的鉻錳耐磨合金、鉻錳合金磨球的抗沖擊性能優(yōu)異、硬度高、耐磨、不易破 碎。
[0006] 本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據本發(fā) 明提出的一種耐磨合金，以重量百分含量計，包括以下物質：碳為1.50-1. 70%，鉻為 3. 50-4. 00%，硅為 0· 80-1. 00%，錳為 1. 80-2. 00%，鑰為 0· 30-0. 40%，硫為 0-0· 05%，磷 為0-0. 05%，釩為0.02-0. 03%，納米合金變質劑為0-0. 10%，余量為鐵和不可避免的雜 質。
[0007] 優(yōu)選地，所述耐磨合金中還包括0. 02-0. 03 %的鎳。
[0008] 本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案實現(xiàn)的。依據本發(fā)明提出的 一種耐磨合金的制備方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟1，將廢鋼、娃鐵、猛鐵、絡鐵、鑰；、鑰鐵加入電爐中，溶煉成鐵水；
[0010] 步驟2,檢測電爐中鐵水的元素含量，采用調質的方法，使鐵水的成分為，以重量百 分含量計，碳為 1. 50-1. 70 %，鉻為 3. 50-4. 00 %，硅為 0· 80-1. 00 %，錳為 1. 80-2. 00 %，鑰 為0. 30-0. 40,硫為0-0. 05%，磷為0-0. 05%，釩為0. 02-0. 03%，余量為鐵和不可避免的雜 質；
[0011] 步驟3，在鐵包中加入納米合金變質劑，將鐵水出爐倒入鐵包中孕育結束后，待鐵 水冷卻至1450-1550°c，將所述鐵水倒入模具中成型并冷卻，得到耐磨合金毛坯；
[0012] 步驟4,將所述耐磨合金毛坯升溫至960-1000°C，并保溫3-7小時，然后進行雙介 質淬火；
[0013] 步驟5,將淬火后的耐磨合金毛坯置于電阻爐中，在350-450°C下保溫處理4-6小 時，出爐后冷卻，即得到耐磨合金。
[0014] 優(yōu)選地，所述鐵水的出爐溫度為1500_1650°C。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟1中還加入鎳，并在所述步驟2中調節(jié)鎳的含量為0. 02-0. 03%。
[0016] 優(yōu)選地，所述雙介質淬火包括將所述耐磨合金毛坯浸入第一介質中激冷后，然后 將所述耐磨合金毛坯浸入第二介質中激冷。
[0017] 優(yōu)選地，所述耐磨合金毛坯在雙介質淬火裝置中進行淬火；其中，
[0018] 所述雙介質淬火裝置包括用于盛裝第一介質和第二介質的敞口容器，所述敞口容 器內設有平板；
[0019] 所述平板與所述敞口容器通過升降裝置連接，以使所述平板可在所述敞口容器內 上升或者下降。
[0020] 本發(fā)明還提出一種鉻錳耐磨合金，所述鉻錳耐磨合金由上述的鉻錳耐磨合金制備 方法制備而成。
[0021] 本發(fā)明還提出一種鉻錳合金磨球，所述鉻錳合金磨球的材質為上述鉻錳耐磨合 金。
[0022] 借由上述技術方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點：
[0023] (1)本發(fā)明提供的耐磨合金具有優(yōu)異的抗沖擊破壞性能、耐磨、耐破碎及耐腐蝕性 能。
[0024] (2)本發(fā)明提供的硅錳合金磨球具有優(yōu)異的抗沖擊破壞能力，實現(xiàn)了耐磨、耐破碎 的目的、降低了失圓率和破碎率，從而延長了使用壽命、減少清倉磨機的次數、降低了人工 勞動強度、提高了磨機工效，節(jié)約了能耗。
[0025] 上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段， 并可依照說明書的內容予以實施，以下為本發(fā)明的較佳實施例詳細說明如后。

【具體實施方式】
[0026] 為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 較佳實施例，對依據本發(fā)明提出的耐磨合金材料、硅錳合金磨球及其制備方法其具體實施 方式、特征及其功效，詳細說明如下。
[0027] 耐磨合金材料的制備方法，具體包括如下步驟：
[0028] 步驟一，將廢鋼、娃鐵、猛鐵、絡鐵、鑰；、鑰鐵加入電爐中，溶煉成鐵水。
[0029] 在該步驟中，需通過直讀光譜儀對廢鋼進行檢測，選取成分及含量均合格（碳含 量小于2. 0%，硫含量、磷含量均不大于0. 050% )的廢鋼為原料。
[0030] 步驟二，檢測電爐中鐵水的元素含量，采用調質的方法，使鐵水的成分為，以重量 百分含量計，碳為 1. 50-L 70%，鉻為 3. 50-4. 00%，硅為(λ 80-L 00%，錳為 L 80-2. 00%， 鑰為0. 30-0. 40 %，硫為0-0. 05 %，磷為0-0. 05 %，釩為0. 02-0. 03 %，余量為鐵和不可避免 的雜質。
[0031] 優(yōu)選地，該步驟中還加入0· 02-0. 03%的鎳。
[0032] 步驟三，將上述成分合格后的鐵水出爐，待鐵水冷卻至1450_1550°C后，將所述鐵 水倒入模具中成型并冷卻，得到耐磨合金毛坯。
[0033] 其中，在該步驟中，鐵水出爐時，用沖包法加入納米合金變質劑（即，在鐵包中加 入納米合金變質劑，將鐵水出爐，并倒入鐵包中孕育結束，之后將鐵水倒入模具中成型）。鐵 水的出爐溫度為1500-1650°C。
[0034] 該步驟中所加入的納米合金變質劑是以納米尺寸與高表面活性顆粒在鋼鐵液中 行核以及納米變質劑顆粒彌散均勻分布在基體上。該納米合金變質劑具有高硬度、耐高溫、 粒度小及分散性好等特點。其表面Zeta電勢為-18. OmV，與金屬的結合力非常優(yōu)異。使鐵 水在結晶過程中能成為晶核相，并大大增加成晶數量、減少晶粒尺寸，從而達到細化合金晶 粒的效果，改善合金性能的目的，從而有助于提高所制備合金的抗變形能力、輕度、硬度以 及沖擊韌性。該步驟中的納米合金變質劑采用市售的納米合金變質劑，生產廠家為合肥開 爾納米能源科技股份有限公司。
[0035] 步驟四，將所述鉻錳耐磨合金毛坯升溫至960-1000°C，并保溫3-7小時，然后進行 雙介質淬火。
[0036] 在該步驟中，將鉻錳耐磨合金毛坯的溫度升溫至960-1000°C，優(yōu)選980°C，在該溫 度下的保溫時間優(yōu)選5小時。
[0037] 在該步驟中，鉻錳耐磨合金毛坯在雙介質淬火裝置中進行雙介質淬火；其中，雙介 質淬火裝置包括用于盛裝第一介質和第二介質的敞口容器，敞口容器內設有平板；平板與 敞口容器的底部通過升降裝置連接，以使平板可在敞口容器內升降。
[0038] 優(yōu)選地，升降裝置為升降桿，升降桿包括內桿、外桿以及驅動機構，其中，內桿安置 在外桿內，驅動機構連接內桿，用于控制內桿的上升和下降，內桿的上端連接平板。優(yōu)選地， 敞口容器為3 X 3 X 4m的鐵桶。
[0039] 優(yōu)選地，第一介質的冷卻能力大于第二介質的冷卻介質。第一介質優(yōu)選60_80°C的 水，第二介質優(yōu)選溫度為60-90°C的油。
[0040] 其中，在對耐磨合金毛述進行雙介質淬火時，在敞口裝置內裝有水和油，水的密度 大于油的密度，水占敞口容器體積的40 %，油占敞口容器體積的60%。將耐磨合金毛坯倒 入敞口容器里面時，使耐磨合金毛坯在水中激冷指定時間后，再通過控制升降裝置，使平板 上升至油中，使耐磨合金毛坯在油中激冷設定時間。
[0041] 步驟五，將淬火后的耐磨合金毛坯置于電阻爐中，在350-450°C下保溫處理4-6小 時，出爐后冷卻，即得到鉻錳耐磨合金。
[0042] 步驟六，用洛氏硬度計監(jiān)測鉻錳耐磨合金，硬度HRC不小于55度的為合格產品。
[0043] 本發(fā)明還提供一種耐磨合金，所述耐磨合金由上述的鉻錳耐磨合金制備方法制備 而成。
[0044] 本發(fā)明還提出一種鉻錳合金磨球，所述鉻錳合金磨球的材質采用上述鉻錳耐磨合 金。
[0045] 下面用實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0046] 實施例1
[0047] 1)將991. 22公斤廢鋼（選取的廢鋼中碳含量小于2. 0%，硫含量、磷含量均不大 于0.050% )、10公斤硅鐵（硅的含量為60%)、31· 66公斤錳鐵（錳的含量為60%)、61· 66 公斤鉻鐵（鉻含量為58%)、0· 3公斤鎳（鎳含量為100%)、0· 5公斤釩（釩含量為55%)、 6. 17公斤鑰鐵（鑰含量為60% )加入到中頻電爐熔煉成鐵水。
[0048] 2)采用光譜直讀儀監(jiān)測鐵水的成分，并采用通用調質的方法使鐵水的成分為碳為 1. 60%，鉻為 3. 70%，硅為 0· 90%，錳為 L 90%，鑰為 0· 37%，硫為 0· 04%，磷為 0· 001%， 釩為0. 03%，鎳為0. 03%，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0049] 3)待鐵水的溫度達到1650°C時出爐，鐵水出爐時用沖包法加入1. 33公斤納米合 金變質劑和〇. 5公斤稀土，待出爐后的鐵水冷卻到1450°C后，將其澆鑄到鐵模中成型，得到 耐磨合金材料毛坯。
[0050] 4)用立式砂輪機將耐磨合金材料毛坯打磨光滑后，將耐磨合金材料毛坯放置在電 阻爐中，通過電阻爐6小時的程序升溫至980°C，保溫5小時后，然后將其放入雙介質淬火裝 置中，用溫度為20°C的水激冷4分鐘，用溫度為40°C的油淬火激冷4分鐘。
[0051] 5)將淬火后的耐磨合金材料置于電阻爐中，在410°C的溫度下保溫處理6小時，出 爐后自然冷卻，即得到耐磨合金材料。
[0052] 用本實施例得到的耐磨合金材料分別制備成<2 130mm、<2 120mm、<2 110mm、0 100mm、0 90mm、0 80mm的鉻猛合金磨球。
[0053] 實施例2
[0054] 1)將1000公斤廢鋼（選取的廢鋼中碳含量小于2. 0%，硫含量、磷含量均不大于 0· 050% )、14公斤硅鐵（硅的含量為60% )、32公斤錳鐵（錳的含量為60% )、50公斤鉻 鐵（鉻含量為58% )、0· 2公斤鎳（鎳含量為100% )、0· 4公斤釩（釩含量為55% )、5· 5公 斤鑰鐵（鑰含量為60% )加入到中頻電爐熔煉成鐵水。
[0055] 2)采用光譜直讀儀監(jiān)測鐵水的成分，并采用通用調質的方法使鐵水的成分為碳為 1. 50%，鉻為 3. 50%，硅為 0· 80%，錳為 L 80%，鑰為 0· 3%，硫為 0· 001%，磷為 0· 001%， 釩為0. 02%，鎳為0. 02%，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0056] 3)待鐵水的溫度達到1500°C時出爐，鐵水出爐時用沖包法加入1. 0公斤納米合金 變質劑和〇. 4公斤稀土（錸含量為55 % )，使鐵水中的納米合金變質劑的含量為0. 02 %，待 出爐后的鐵水冷卻到1500°C后，將其澆鑄到鐵模中成型，得到耐磨合金材料毛坯。
[0057] 4)用立式砂輪機將耐磨合金材料毛坯打磨光滑后，將耐磨合金材料毛坯放置在電 阻爐中，通過電阻爐6小時的程序升溫至980°C，保溫5小時后，然后將其放入雙介質淬火裝 置中，用溫度為30°C的水激冷4分鐘，用溫度為50°C的油淬火激冷4分鐘。
[0058] 5)將淬火后的耐磨合金材料置于電阻爐中，在400°C的溫度下保溫處理6小時，出 爐后自然冷卻，即得到耐磨合金材料。
[0059] 用本實施例得到的耐磨合金材料分別制備成<2 130mm、<2 120mm、<2 110mm、0 100mm、0 90mm、0 80mm的鉻猛合金磨球。
[0060] 實施例3
[0061] 1)將963. 68公斤廢鋼（選取的廢鋼中碳含量小于2. 0%，硫含量、磷含量均不大 于0.050% )、17公斤硅鐵（硅的含量為60% )、36· 7公斤錳鐵（錳的含量為60%)、75· 97 公斤鉻鐵（鉻含量為58% )、0· 3公斤鎳（鎳含量為100% )、0· 5公斤釩（釩含量為55% )、 7. 34公斤鑰鐵（鑰含量為60% )加入到中頻電爐熔煉成鐵水。
[0062] 2)采用光譜直讀儀監(jiān)測鐵水的成分，并采用通用調質的方法使鐵水的成分為碳為 1. 70%，鉻為 4. 00%，硅為 1. 00%，錳為 2. 00%，鑰為 0· 4%，硫為 0· 05%，磷為 0· 05%，釩 為0. 03%，鎳為0. 03%，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0063] 3)待鐵水的溫度達到1650°C時出爐，鐵水出爐時用沖包法加入1. 5公斤納米合金 變質劑和〇. 6公斤稀土，待出爐后的鐵水冷卻到1450°C后，將其澆鑄到鐵模中成型，得到耐 磨合金材料毛坯。
[0064] 4)用立式砂輪機將耐磨合金材料毛坯打磨光滑后，將耐磨合金材料毛坯放置在電 阻爐中，通過電阻爐6小時的程序升溫至980°C，保溫5小時后，然后將其放入雙介質淬火裝 置中，用溫度為30°C的水激冷3分鐘，用溫度為60°C的油淬火激冷4分鐘。
[0065] 5)將淬火后的耐磨合金材料置于電阻爐中，在405°C的溫度下保溫處理6小時，出 爐后自然冷卻，即得到耐磨合金材料。
[0066] 用本實施例得到的耐磨合金材料分別制備成<2 130mm、<2 120mm、<2 110mm、0 100mm、0 90mm、0 80mm的鉻猛合金磨球。
[0067] 比較例1
[0068] 該比較例選取市場上銷售的中鉻磨球，其具體性質如表1所示：
[0069] 表 1
[0070]

【權利要求】
1. 一種鉻錳耐磨合金，其特征在于，以重量百分含量計，包括以下物質：碳為 1. 50-1. 70 %，鉻為 3. 50-4. 00 %，硅為 0· 80-1. 00 %，錳為 1. 80-2. 00 %，鑰為 0· 30-0. 40%， 硫為〇-〇. 05 %，磷為0-0. 05 %，釩為0. 02-0. 03 %，納米合金變質劑為0-0. 10 %，余量為鐵 和不可避免的雜質。
2. 根據權利要求1所述的鉻錳耐磨合金，其特征在于，所述耐磨合金中還包括 0· 02-0. 03 % 的鎳。
3. -種鉻錳耐磨合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，將廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、釩、鑰鐵加入電爐中，熔煉成鐵水； 步驟2,檢測電爐中鐵水的元素含量，采用調質的方法，使鐵水的成分為，以重量百分 含量計，碳為 1. 50-1. 70 %，鉻為 3. 50-4. 00 %，硅為 0· 80-1. 00 %，錳為 1. 80-2. 00 %，鑰為 0. 30-0. 40%，硫為0-0. 05%，磷為0-0. 05%，釩為0. 02-0. 03%，余量為鐵和不可避免的雜 質； 步驟3,在鐵包中加入納米合金變質劑，將鐵水出爐并倒入鐵包中孕育結束后，待鐵水 冷卻至1450-1550°C，將所述鐵水倒入模具中成型并冷卻，得到鉻錳耐磨合金毛坯； 步驟4,將所述鉻錳耐磨合金毛坯升溫至960-1000°C，并保溫3-7小時，然后進行雙介 質淬火； 步驟5,將淬火后的鉻錳耐磨合金毛坯置于電阻爐中，在350-450°C下保溫處理4-6小 時，出爐后冷卻，即得到鉻錳耐磨合金。
4. 根據權利要求3所述的鉻錳耐磨合金的制備方法，其特征在于，所述鐵水的出爐溫 度為 1500-1650°C。
5. 根據權利要求3所述的耐磨合金的制備方法，其特征在于，所述步驟1中還加入鎳， 并在所述步驟2中調節(jié)鎳的含量為0. 02-0. 03%。
6. 根據權利要求3所述的鉻錳耐磨合金的制備方法，其特征在于，所述雙介質淬火包 括將所述鉻錳耐磨合金毛坯浸入第一介質中激冷后，然后將所述鉻錳耐磨合金毛坯浸入第 二介質中激冷。
7. 根據權利要求6所述的耐磨合金的制備方法，其特征在于，所述耐磨合金毛坯在雙 介質淬火裝置中進行淬火；其中， 所述雙介質淬火裝置包括用于盛裝第一介質和第二介質的敞口容器，所述敞口容器內 設有平板； 所述平板與所述敞口容器通過升降裝置連接，以使所述平板可在所述敞口容器內上升 或者下降。
8. -種鉻錳耐磨合金，其特征在于，該鉻錳耐磨合金由權利要求2-7任一項所述的方 法制備而成。
9. 一種鉻錳合金磨球，其特征在于，該鉻錳合金磨球的材質為權利要求1或8所述的鉻 錳耐磨合金。
【文檔編號】B02C17/20GK104233115SQ201410424147
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權日:2014年8月25日
【發(fā)明者】章學良, 劉火林 申請人:章學良, 劉火林