專利名稱：高碳低合金大規(guī)格鍛造礦用耐磨鋼球及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高碳低合金大規(guī)格鍛造礦用耐磨鋼球，本耐磨鋼球用于大直徑球 磨機(jī)內(nèi)作破碎礦石用。本發(fā)明還涉及上述高碳低合金大規(guī)格鍛造礦用耐磨鋼球的制造方 法。
背景技術(shù)：
耐磨鋼球是礦山、建材、煤炭、化工等工業(yè)部門不可缺少的重要部件。由于耐磨鋼 球是易耗品，市場(chǎng)年需求量極大。每年國(guó)際磨球的需要量在500萬(wàn)噸以上，中國(guó)磨球的需求 量也在100萬(wàn)噸以上，特別是大規(guī)格礦山用鍛造磨球需求量更大，因礦山濕磨電化腐蝕的 原因限制了高鉻鑄球在濕磨的應(yīng)用，特別是大規(guī)格大于110MM以上的磨球。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了開(kāi)發(fā)適應(yīng)于濕式礦用大規(guī)格耐磨鋼球，耐磨鋼球的直徑為 125MM 160MM。同時(shí)提供一種可以提高耐磨鋼球的淬透性、淬硬性、球體內(nèi)部硬度分布的 均勻性，以及耐沖擊性能的制造方法。為實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明耐磨鋼球的技術(shù)方案是一種高碳低合金大規(guī)格 鍛造礦用耐磨鋼球，其包含H彡1. 5PPM以及下述質(zhì)量百分比組分C0. 80 0.90
Si0. 20 0.40
Mn0. 90 1.OO
P彡 0. 020
S彡 0. 020
Cr0. 90 Ι-OO
NiΟ. 05 0.15
Mo0. 06 0.15
Al0. 020 0. 050
Cu0. 1 0. 25。
該耐磨鋼球合金含量低、含碳高，根據(jù)研磨理論，相同硬度情況下，碳含量越高，
度越高，耐磨性越好。該耐磨鋼球包含的化學(xué)成分中，鉻、鉬、錳是主要的硬化元素和提高淬透性的元 素，鉬和鋁是細(xì)化晶粒元素，有害元素硫、磷、氫的含量均限制在較低的水平。本發(fā)明利用鉻、鉬、錳的高淬透性的特點(diǎn)，通過(guò)添加適當(dāng)?shù)暮浚_(dá)到生產(chǎn)大規(guī)格 耐磨鋼球的目的。本發(fā)明嚴(yán)格控制H的含量，若H的含量較高，和鉻、鉬元素綜合作用，會(huì)在 原材料(圓鋼)中心部位產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷(即裂紋)，對(duì)磨球的生產(chǎn)產(chǎn)生有害的影響。根據(jù)磨球成分計(jì)算出的Ms值較低，則磨球二次應(yīng)用也會(huì)有較好的效果。另外根據(jù) 成分計(jì)算出的Ms值較低，這樣經(jīng)過(guò)熱處理的磨球的磨損率就會(huì)越低。
本發(fā)明的制造方法包含以下步驟(1)選用包含H彡1. 5PPM以及下述質(zhì)量百分比組分熱軋圓鋼C0.80 0,.90
Si0.20 0,.40
Mn0.90 1,.00
P(0. 020
S(0. 020
Cr0.90 1,.00
Ni0.05 0,.15
Mo0.06 0,.15
Al0.020 丨0. 050
Cu0.1 0.25 ；(2)將上述熱軋圓鋼加熱至1050 1150°C，保溫后，經(jīng)棒料剪切機(jī)剪切成料段，經(jīng)
空氣錘鍛造成磨球；(3)待磨球鍛后強(qiáng)冷至室溫，再重新加熱到850°C 880°C保溫一定時(shí)間后出爐；(4)待達(dá)到淬火溫度時(shí)入水淬火，淬火水溫為40°C 45°C，通過(guò)磨球出水溫度的 高低來(lái)控制磨球的淬火時(shí)間及冷卻速度，控制球出水回溫溫度，再配以190°C 195°C低溫 回火。本發(fā)明的方法的淬火是在水中進(jìn)行淬火，在保證淬火質(zhì)量的情況下，使用水淬火 將比使用油節(jié)約成本。本發(fā)明的耐磨鋼球應(yīng)于濕式礦用大規(guī)格鍛造磨球，耐磨鋼球的直徑從125 160MM，采用大壓縮比的圓鋼，加上空氣錘鍛造，磨球的組織更加致密，無(wú)氣孔、縮孔等缺陷， 磨球的直徑偏差小、尺寸控制嚴(yán)格、特別是精細(xì)的熱處理工藝使得磨球的硬度韌性達(dá)到一 種理想的組合。本耐磨鋼球具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、耐沖擊的特性。本發(fā)明的耐磨鋼球的硬度高，其表面硬度可達(dá)HRC60 62，而且硬度分布均勻、內(nèi) 外硬度差較小，同一剖面硬度差HRC 2 5，無(wú)淬火軟點(diǎn)等缺陷。本耐磨鋼球的沖擊性能良好，D125 D160MM磨球的沖擊值可以達(dá)到10 18J/ CM20
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1選用包含H 1. OPPM以及下述質(zhì)量百分比組分熱軋圓鋼C0.8
Si0.4
Mn0.90
P0.02
S0.02
Cr0.93
Ni0.05
Mo 0. 06Cu 0. 25Al 0. 05方法將含有上述質(zhì)量百分比組分熱軋圓鋼3m長(zhǎng)加入到斜底加熱爐加熱至 1050°C，等料燒熟燒透后，出爐進(jìn)入棒料剪切機(jī)切成一個(gè)個(gè)料鍛，投放到空氣錘進(jìn)行鍛造成 磨球，在鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)強(qiáng)制冷卻到室溫狀態(tài)。將冷到室溫的球重新進(jìn)行加熱到850°C、保溫一 定時(shí)間，出爐冷到淬火溫度時(shí)進(jìn)入螺旋輥筒進(jìn)行淬火，淬火水溫40°C，出水后進(jìn)行自回火， 然后再進(jìn)行低溫回火195°C。硬度檢測(cè)取D125匪球線切割取樣，剖切面通過(guò)球心，剖面經(jīng)平面磨床磨去約 0. 5mm,采用洛氏硬度計(jì)每隔5mm測(cè)試1點(diǎn)硬度值，硬度如表1所示表 1
距球表面 距離 mm271217222732374245525762洛氏硬度 HRC6060606160606059. 56060605860從上表可以看出球表面硬度60HRC，心部硬度60HRC，計(jì)算出的體積硬度 60. 5HRC。球硬度分布均勻，從表面到心部硬度差為3HRC，無(wú)淬火軟點(diǎn)等缺陷。淬透性淬硬 性良好。實(shí)施例2選用包含H 1. 5PPM以及下述質(zhì)量百分比組分熱軋圓鋼C0.84
Si0.28
Mn1.0
P0.013
S0.001
Cr0.90
Ni0.06
Mo0.08
Cu0.10
Al0.038 方法將含有上述質(zhì)量百分比組分熱軋圓鋼3m長(zhǎng)加入到斜底加熱爐加熱至 1130°C，等料燒熟燒透后，出爐進(jìn)入棒料剪切機(jī)切成一個(gè)個(gè)料鍛，投放到空氣錘進(jìn)行鍛造成 磨球，在鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)強(qiáng)制冷卻到室溫狀態(tài)。將冷到室溫的球重新進(jìn)行加熱到880°C、保溫一 定時(shí)間，出爐冷到淬火溫度時(shí)進(jìn)入螺旋輥筒進(jìn)行淬火，淬火水溫45°C，出水后進(jìn)行自回火， 然后再進(jìn)行低溫回火190°C。
硬度檢測(cè)取D14CMM球線切割取樣，剖切面通過(guò)球心，剖面用平面磨床磨去約 0. 5mm，采用洛氏硬度計(jì)每隔5mm測(cè)試1點(diǎn)硬度值，硬度如表2所示表2 從上表可以看出球表面硬度62HRC，心部硬度59HRC，計(jì)算出的體積硬度61HRC。 球硬度分布均勻，從表面到心部硬度差為4HRC，無(wú)淬火軟點(diǎn)等缺陷。淬透性淬硬性良好。實(shí)施例3選用包含H 1. IPPM以及下述質(zhì)量百分比組分熱軋圓鋼C0.9
Si0.2
Mn0.95
P0.015
S0.002
Cr1.0
Ni0.15
Mo0.15
Cu0.17
Al0.02方法將含有上述質(zhì)量百分比組分熱軋圓鋼3m長(zhǎng)加入到斜底加熱爐加熱至 1150°C，等料燒熟燒透后，出爐進(jìn)入棒料剪切機(jī)切成一個(gè)個(gè)料鍛，投放到空氣錘進(jìn)行鍛造成 磨球，在鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)強(qiáng)制冷卻到室溫狀態(tài)。將冷到室溫的球重新進(jìn)行加熱880°C、保溫一定 時(shí)間，出爐冷到淬火溫度時(shí)進(jìn)入螺旋輥筒進(jìn)行淬火，淬火水溫45°C，出水后進(jìn)行自回火，然 后再進(jìn)行低溫回火195°C。硬度檢測(cè)取D15CMM球線切割取樣，剖切面通過(guò)球心，剖面經(jīng)平面磨床磨去約 0. 5mm,采用洛氏硬度計(jì)每隔5mm測(cè)試1點(diǎn)硬度值，硬度如表3所示表 3 從上表可以看出球表面硬度60HRC，心部硬度56HRC，計(jì)算出的體積硬度59. 7HRC。球硬度分布均勻，從表面到心部硬度差為4HRC，無(wú)淬火軟點(diǎn)等缺陷。淬透性淬硬 性良好。本耐磨鋼球金相組織為回火馬氏體+少量屈氏體+殘余奧氏體，馬氏體硬度高且 均勻，應(yīng)具有良好的耐磨性。本耐磨鋼球沖擊韌性，無(wú)缺口試樣沖擊值10 18J/CM2。本耐磨鋼球落球從8米高落球2200次，無(wú)開(kāi)裂。上述實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得 的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高碳低合金大規(guī)格鍛造礦用耐磨鋼球，其特征在于它包含H≤1.5PPM以及下述質(zhì)量百分比組分C 0.80～0.90Si 0.20～0.40Mn 0.90～1.00P ≤0.020S ≤0.020Cr 0.90～1.00Ni 0.05～0.15Mo 0.06～0.15Al 0.020～0.050Cu 0.1～0.25。
2.一種高碳低合金大規(guī)格鍛造礦用耐磨鋼球的制造方法，其特征在于包含下述步驟 (1)選用包含H彡1. 5PPM以及下述質(zhì)量百分比組分熱軋圓鋼C0.80 0,.90Si0.20 0,.40Mn0.90 1,.00P(0.020S^ 0.020Cr0.90 1,.00Ni0.05 0,.15Mo0.06 0,.15Al0.020 丨0. 050Cu0.1 -一 0.25 ；(2)將上述熱軋圓鋼加熱至1050 1150°C，保溫后，經(jīng)棒料剪切機(jī)剪切成料段，經(jīng)空氣 錘鍛造成磨球；(3)待磨球鍛后強(qiáng)冷至室溫，再重新加熱到850°C 880°C保溫一定時(shí)間后出爐；(4)待達(dá)到淬火溫度時(shí)入水淬火，淬火水溫為40°C 45°C，通過(guò)出水溫度的高低來(lái)控 制磨球的淬火時(shí)間及冷卻速度，控制球出水回溫溫度，再配以190°C 195°C回火。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高碳低合金大規(guī)格鍛造礦用耐磨鋼球及其生產(chǎn)方法，該耐磨鋼球包含H≤1.5ppm以及下述質(zhì)量百分比組分C 0.80～0.90、Si 0.20～0.40、Mn 0.90～1.00、P≤0.020、S≤0.020、Cr 0.90～1.00、Ni 0.05～0.15、Mo 0.06～0.15、Al 0.020～0.050、Cu 0.1～0.25；本生產(chǎn)方法包括將上述熱軋圓鋼加熱至1050～1150℃，保溫后剪切成料段、鍛造成磨球；待磨球鍛后強(qiáng)冷至室溫，再重新加熱、保溫一定時(shí)間后出爐；待達(dá)到淬火溫度時(shí)入水淬火，再配以低溫回火；本耐磨鋼球的直徑從125～160mm，其表面硬度可達(dá)HRC60～62，而且硬度分布均勻、內(nèi)外硬度差較小，無(wú)淬火軟點(diǎn)等缺陷，其沖擊性能良好，D125～D160mm磨球的沖擊值可以達(dá)到10～18J/cm2。
文檔編號(hào)C22C38/44GK101899624SQ20101024779
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者徐利 申請(qǐng)人:常熟市龍?zhí)啬湍デ蛴邢薰?常熟市龍騰特種鋼有限公司