一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，涉及含球墨的鑄鐵合金，其化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3.3～3.7%C、2.0～3.0%Si、1.0～2.5%Mn、0.7～3.0%Cr、0.1～1.0%Mo、0.1～1.0%Cu、0.04～0.08%P、0.01～0.020%S、0.03～0.05%Mg、0.02～0.04%Ce、0.03～0.07%B、0.06～0.12%Ti、0.03～0.2%V和其余為Fe，并由以下步驟制備：原料配制和熔煉；球化處理、孕育處理和微合金化處理；等溫淬火熱處理?？朔爽F(xiàn)有磨球產(chǎn)品在服役過程中存在表面容易剝落破碎和磨球疲勞壽命較低，導(dǎo)致球磨機(jī)生產(chǎn)效率低和消耗電能大的缺陷。
【專利說明】一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的技術(shù)方案涉及含球墨的鑄鐵合金，具體地說是一種奧鐵體球墨鑄鐵磨 球。

【背景技術(shù)】
[0002] 在冶金、礦山、水泥和火力發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域的粉料研磨過程中，耐磨材料的磨損和 能量消耗在經(jīng)濟(jì)成本中占有相當(dāng)大的比例。提高材料耐磨性，減少能源消耗，是我國(guó)在粉磨 工業(yè)領(lǐng)域中降低成本，提高效益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要課題。
[0003] 目前，在國(guó)內(nèi)外用于磨球的耐磨材料主要有低鉻白口鑄鐵（1-3% Cr)、高鉻鑄鐵 (10-28% Cr)和鍛造合金鋼等。這些材料存在著一些不可克服的缺點(diǎn)，如低鉻白口鑄鐵磨 球的韌性較低，容易破碎和剝落；高鉻鑄鐵磨球在腐蝕性介質(zhì)的濕磨條件下耐磨性優(yōu)勢(shì)不 大，性價(jià)比不高；鍛造合金鋼磨球的耐磨性較低，用量越來越少。另外，磨球的破碎和剝落使 得粉磨工序中管磨機(jī)的生產(chǎn)率降低、研磨效率下降、能耗增加以及磨礦閉環(huán)回路的輔助設(shè) 備系統(tǒng)磨損嚴(yán)重。再者，目前我國(guó)使用的主要是鉻系抗磨材料磨球，而我國(guó)是一個(gè)鉻資源貧 窮國(guó)家，90%的資源需要進(jìn)口。因此，開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的磨球材料及制作方法，做到科學(xué)、 合理地利用現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)少用鉻或不用鉻的材料，以代替鉻系 耐磨材料磨球是十分迫切的研發(fā)工作。
[0004] 近年來，國(guó)內(nèi)開發(fā)了幾種球墨鑄鐵磨球。CN1035138公開了"等溫淬火球墨 鑄鐵磨球的制造方法"，其磨球的化學(xué)成分為：3. 3-3. 7 % C，2. 2-2. 6% Si，0.4-0. 7% Μη，P〈 0. 0 9 %，采用等溫淬火的工藝制造磨球，雖然磨球的韌性好，不失圓，破碎率低 (〈0. 06% )，但是，對(duì)于直徑大于100mm的磨球，淬透性較低，磨球斷面存在三個(gè)組織區(qū)域： 表面為貝氏體+奧氏體，過渡層為屈氏體+貝氏體，心部為屈氏體組織，這導(dǎo)致磨球硬度分 布不均勻，體積硬度降低。CN1262338披露了"馬氏體/貝氏體復(fù)合鑄鐵磨球及生產(chǎn)方法"， 其化學(xué)成分為：3.4-3.8% C，2. 4-3. 4 % Si，2. 0-3. 5 % Mn，0. 1-0.5% Cr，0.2-0. 8 % Cu， 0.003-0. 03% B，P〈0. 08%，S〈0. 05%，其熱處理工藝為余熱淬火+回火，當(dāng)磨球在鑄型中 冷卻至920-1000°C時(shí)，開箱空冷至780-820°C，淬入水玻璃溶液中，冷卻至50-120°C，取出 低溫回火，這種工藝的缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)不易控制，磨球質(zhì)量不穩(wěn)定。CN1944700報(bào)道了 "一種貝氏體球墨鑄鐵磨球及其制作工藝"，該工藝?yán)弥蓄l感應(yīng)電爐熔煉結(jié)合真空實(shí)型鑄 造制備出球墨鑄鐵磨球，然后采用控制熱處理工藝對(duì)磨球進(jìn)行熱處理以獲得貝氏體復(fù)相組 織，最后進(jìn)行低溫回火，這種工藝的缺點(diǎn)是聚苯乙烯泡沫實(shí)型鑄造磨球容易產(chǎn)生黑渣，真空 干砂緊實(shí)，冷卻速度慢，磨球體積硬度低，耐磨性差。CN1134468公開了 "貝氏體球墨鑄鐵磨 球"，該工藝采用水玻璃水溶液連續(xù)冷卻的方式對(duì)磨球進(jìn)行淬火，硬度大于HRC55,但是連續(xù) 冷卻獲得的貝氏體組織不穩(wěn)定，導(dǎo)致力學(xué)性能穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)碎球。CN101906565A公 開了"含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵磨球及其制作方法"，其化學(xué)成分為：3. 3?3. 7% C、2. 4? 3. 3% Si、2. 5?3· 6%Μη、0· 6?L 5% Cr、P〈0. 08%、S〈0. 025%、0· 03?0· 05%Mg、0. 02? 0. 04% RE，其缺點(diǎn)對(duì)于模數(shù)較小的磨球錳含量偏高，等溫淬火的組織容易出現(xiàn)白亮區(qū)，或組 織轉(zhuǎn)變不完全，導(dǎo)致磨球在使用過程中，容易出現(xiàn)剝落，且耐腐蝕磨損性能降低，另外，對(duì)于 直徑較大的磨球淬透性較低，硬度分布不均勻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，通過加入淬透性 高的Mo和Cu元素，降低錳含量，并且進(jìn)行球化處理、孕育處理和輔以微合金化處理，再利用 覆砂金屬型或金屬型鑄造工藝，在磨球鑄態(tài)組織中形成10-30 %碳化物和細(xì)小石墨球，然后 通過等溫淬火熱處理，獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)良的奧鐵體基體，并在奧鐵體基體中分布著一 定數(shù)量的碳化物和石墨球，克服了現(xiàn)有磨球制造技術(shù)中存在的工藝參數(shù)不易控制、實(shí)型鑄 造磨球容易產(chǎn)生黑渣、真空干砂緊實(shí)、冷卻速度慢、直徑大于100mm以上的磨球淬不透、磨 球組織中容易出現(xiàn)白亮區(qū)，致使現(xiàn)有磨球產(chǎn)品在服役過程中存在表面容易剝落破碎和磨球 疲勞壽命較低，導(dǎo)致球磨機(jī)生產(chǎn)效率低和消耗電能大的缺陷。
[0006] 本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其化學(xué) 元素組成的質(zhì)量百分比為：3· 3?3. 7% C、2. 0?3. 0% Si、l. 0?2. 5% Μη、0· 7?3. 0% Cr、0. 1 ?L 0% Μο、0· 1 ?L 0% Cu、0. 04 ?0· 08% Ρ、0· 01 ?0· 020% S、0. 03 ?0· 05% Mg、0. 02 ?0· 04% Ce、0. 03 ?0· 07% Β、0· 06 ?0· 12% Ti、0. 03 ?0· 2% V 和其余為 Fe， 并由以下步驟制備：
[0007] 第一步，原料配制和熔煉：
[0008] 按元素的質(zhì)量百分比為3. 3?3. 7% C、2. 0?3. 0% Si、l. 0?2. 5% Μη、0· 7? 3. 0% Cr、0. 1 ?1. 0%Μ〇、0· 1 ?1. 0% Cu、0. 04 ?0· 08%Ρ、0· 01 ?0· 020% S 和其余為 Fe， 配制原料：生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和銅，將配制好的原料放入中頻感應(yīng)電爐中， 加熱升溫至全部原料熔化，并熔煉成奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液，出爐溫度為1500?1550°C ;
[0009] 第二步，球化處理、孕育處理和微合金化處理：
[0010] 將第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液進(jìn)行球化處理、孕育處理和微合金化 處理。球化劑采用元素組分的質(zhì)量百分比為5?6% Mg、1?2% RE、40?45% Si和其余為 鐵的稀土硅鐵鎂合金，其加入量為第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液質(zhì)量的1. 1? 1. 8% ;孕育劑采用元素組分的質(zhì)量百分比為1?3% Ba、70?75% Si和其余為鐵的含鋇 硅鐵合金，其加入量為第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液質(zhì)量的〇. 4?1. 0% ;微合 金化在包內(nèi)進(jìn)行；然后將球化、孕育、微合金化處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液澆入到覆砂 金屬型或金屬型中，該處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液冷卻后制得含有石墨球和碳化物的 珠光體基體球墨鑄鐵磨球，其碳化物含量為該磨球總質(zhì)量的10?30% ;
[0011] 第三步，等溫淬火熱處理
[0012] 將第二步制得的含有石墨球和碳化物的珠光體基體球墨鑄鐵磨球加熱至880? 960°C，保溫1?4小時(shí)，然后迅速淬入溫度為200?320°C的質(zhì)量百分比濃度為50% NaN02+ 質(zhì)量百分比濃度為50% ΚΝ03的硝鹽溶液中，保持時(shí)間1?5小時(shí)，然后取出在空氣中冷 卻至室溫，最終制得的一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3. 3? 3. 7% C、2. 0 ?3. 0% Si、l. 0 ?2· 5%Μη、0· 7 ?3. 0% Cr、0. 1 ?1. 0%Μ〇、0· 1 ?1. 0%Cu、 0. 04 ?0. 08% P、0. 01 ?0. 020% S、0. 03 ?0. 05% Mg、0. 02 ?0. 04% Ce、0. 03 ?0. 07% B、0. 06?0. 12% Ti、0. 03?0. 2% V和其余為Fe，其金相組織由奧鐵體、碳化物和石墨球 組成；
[0013] 在上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的制造步驟中，所涉及的百分比，除特別注明的 之外，均為質(zhì)量百分比。
[0014] 上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其制備步驟中所述的微合金化處理的方法是：根 據(jù)上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比中所設(shè)定的0. 03?0. 07% B、0. 06?0. 12% Ti和0. 03?0. 2% V的要求，分別折算成BFe、TiFe和VFe合金的質(zhì)量 百分比，稱量后破碎至〇. 5?1. 0_，隨同球化劑和孕育劑一同加入包內(nèi)，當(dāng)出鐵時(shí)，利用高 溫鐵液的熱量和攪拌作用，使得BFe、TiFe和VFe合金細(xì)顆粒熔解在鐵液中，為鐵液所吸收， 完成微合金化處理。
[0015] 上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其制備步驟中所述的其碳化物含量為該磨球總質(zhì) 量的10?30%，該碳化物的具體含量是通過調(diào)整覆砂層的厚度和第一步配制原料中所用 元素化學(xué)成分的質(zhì)量百分比兩者之間的配合來控制的，或者是通過調(diào)整第一步配制原料中 所用元素化學(xué)成分的質(zhì)量百分比和孕育劑用量的多少來控制的。
[0016] 上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，所用的原料和試劑均由商購(gòu)獲得，所用的設(shè)備和 操作工藝是本【技術(shù)領(lǐng)域】所公知的。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)如下：
[0018] (1)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)CN101906565A中的化學(xué)元素組成的設(shè)計(jì)對(duì)于直 徑大于100mm以上的磨球淬不透，磨球中心硬度較低，耐磨性降低。為了增加大直徑磨球的 淬透性，通常方法是盡量提高含錳量，但是該方法的結(jié)果是在金相組織中出現(xiàn)白亮區(qū)。分析 表明該白亮區(qū)為馬氏體和奧氏體，導(dǎo)致磨球在使用過程中，容易出現(xiàn)剝落，且耐腐蝕磨損性 能降低。本發(fā)明的發(fā)明人通過大量研究和艱辛的試驗(yàn)證明，加入淬透性高的Mo、Cu元素和 加入微量的合金化元素 B、V和Ti，降低錳含量，使得直徑大于100mm的磨球淬透性提高，硬 度增加，且分布均勻，沒有白亮區(qū)，球墨鑄鐵磨球的石墨球和碳化物晶粒得以細(xì)化，從而使 磨球的耐磨性增加，力學(xué)性能提高，使用壽命延長(zhǎng)。
[0019] (2)本發(fā)明采用的微合金化處理方法是：根據(jù)上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化 學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比中所設(shè)定的〇. 03?0. 07% B、0. 06?0. 12% Ti、0. 03?0. 2% V 的要求，分別折算成BFe、TiFe和VFe合金的質(zhì)量百分比，稱量后破碎至0. 5?1. 0mm，隨同 球化劑和孕育劑一同加入包內(nèi)，當(dāng)出鐵時(shí)，利用高溫鐵液的熱量和攪拌作用，使得BFe、TiFe 和VFe合金細(xì)顆粒熔解在鐵液中，為鐵液所吸收，完成微合金化處理。此方法的B、Ti、V合 金元素的吸收率較高，使制得的奧鐵體球墨鑄鐵磨球的石墨球和碳化物分布均勻且細(xì)化， 力學(xué)性能提1?。
[0020] (3)本發(fā)明利用覆砂金屬型或金屬型控制奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液結(jié)晶時(shí)的冷卻速 度，配合孕育劑加入量和含硅量的改變以及微量元素量的調(diào)整，能細(xì)化碳化物，準(zhǔn)確控制磨 球中碳化物的含量，細(xì)化石墨球，提高球化率。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著進(jìn)步如下：
[0022] (1)現(xiàn)有技術(shù)CN101906565A的磨球直徑為100mm，5米高的沖擊疲勞壽命為10450 次?11006次。當(dāng)用于直徑8米的球磨機(jī)時(shí)，要求8米高落差的沖擊疲勞壽命超過10000 次，按照CN101906565A中的化學(xué)元素組成設(shè)計(jì)的磨球的疲勞壽命不能滿足8米的球磨機(jī)的 使用要求。本發(fā)明奧鐵體球墨鑄鐵磨球硬度高且均勻，其沖擊韌性好，抗8米高落差沖擊疲 勞壽命達(dá)到12000次以上，完全滿足直徑8-9米的球磨機(jī)對(duì)磨球的使用性能要求。本發(fā)明 奧鐵體球墨鑄鐵磨球耐磨性是低鉻合金鑄鐵磨球和大直徑球磨機(jī)鍛鋼球的2-3倍。
[0023] (2)本發(fā)明奧鐵體球墨鑄鐵磨球的應(yīng)用實(shí)踐證明，不剝落，不破碎，可提高球磨機(jī) 的磨礦效率15?20%，球磨機(jī)節(jié)約電能消耗15?20%，并降低環(huán)境噪音，提高球磨機(jī)系統(tǒng) 設(shè)備的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0025] 圖1為本發(fā)明奧鐵體球墨鑄鐵磨球的鑄態(tài)組織圖。
[0026] 圖2用本發(fā)明奧鐵體球墨鑄鐵磨球的熱處理后的金相組織圖。
[0027] 圖3用本發(fā)明的Φ 130mm奧鐵體球墨鑄鐵磨球硬度分布圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 本實(shí)施例的一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3. 5% C、 3. 0% SiU. 7% Μη,Ο. 7% CrU. 0% MoU. 0% Cu,0. 04% P,0. 01% S,0. 03%Mg,0. 02% Ce, 0. 03% B、0. 06% Ti、0. 2% V和其余為Fe，并由以下步驟制備：
[0030] 第一步，原料配制和熔煉
[0031] 按元素的質(zhì)量百分比為 3. 5% C、3. 0% Si、l. 7%Mn、0. 7%Cr、l. 0%M〇、1. 0% Cu、 0. 04% P、0. 01% S和其余為Fe，配制原料：生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和銅，將配制 好的原料放入中頻感應(yīng)電爐中，加熱升溫至全部原料熔化，并熔煉成奧鐵體球墨鑄鐵原鐵 液，出爐溫度為1500°C ;
[0032] 第二步，球化處理、孕育處理和微合金化處理
[0033] 將第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液進(jìn)行球化處理、孕育處理和微合金化 處理，球化劑采用元素組分的質(zhì)量百分比為5?6% Mg、1?2% RE、40?45% Si和其余 為鐵的稀土硅鐵鎂合金，其加入量為奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液質(zhì)量的1. 1% ;孕育劑采用元 素組分的質(zhì)量百分比為1?3% Ba、70?75% Si和其余為鐵的含鋇硅鐵合金，其加入量 為奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液質(zhì)量的〇. 6% ;微合金化在包內(nèi)進(jìn)行；然后將球化、孕育、微合金 化處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液澆入到覆砂金屬型中，該處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵 液冷卻后制得含有石墨球和碳化物的珠光體基體球墨鑄鐵磨球，其碳化物含量為該磨球總 質(zhì)量的10%，鑄態(tài)金相組織分析表明，基體組織為珠光體；上述的微合金化處理是：根據(jù)上 述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比中所設(shè)定的〇. 03% B、0. 06% Ti 和0. 2% V的要求，分別折算成BFe、TiFe和VFe合金的質(zhì)量百分比，即將稱量好的占熔煉 鐵液總重量的質(zhì)量百分比〇. 18% BFe、0. 20% TiFe和0. 36% VFe的鐵合金，破碎至0. 5? 1.0_，隨同球化劑和孕育劑一同加入包內(nèi)，當(dāng)出鐵時(shí)，利用高溫鐵液的熱量和攪拌作用，使 得BFe、TiFe和VFe合金細(xì)顆粒熔解在鐵液中，為鐵液所吸收，完成微合金化處理；
[0034] 第三步，等溫淬火熱處理
[0035] 將第二步制得的含有石墨球和碳化物的珠光體基體球墨鑄鐵磨球加熱至900°C， 保溫2小時(shí)，然后迅速淬入溫度為200°C的質(zhì)量百分比濃度為50% NaN02+質(zhì)量百分比濃度 為50% ΚΝ03硝鹽溶液中，保持時(shí)間5小時(shí)，然后取出在空氣中冷卻至室溫，最終制得含碳 化物奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3. 5% C、3. 0% Si、l. 7% Μη、 0. 7% CrU. 0%M〇U. 0% Cu,0. 04%P,0. 01% S,0. 03%Mg,0. 02% Ce,0. 03%B,0. 06% Ti, 0. 2% V和其余為Fe，該磨球的金相組織由奧鐵體、碳化物和石墨球組成。該磨球的體積硬 度HRC58. 0,磨球本體的沖擊韌性達(dá)到8. lj/cm2,落球沖擊疲勞壽命達(dá)到12000次。
[0036] 在上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的制造步驟中，所涉及的百分比，除特別注明的 之外，均為質(zhì)量百分比。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] 本實(shí)施例的一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3. 3% C、 2. 5% Si,2. 5% MnU. 5% Cr,0. 3% Μο,Ο. 1% Cu,0. 06 % Ρ,Ο. 015% S,0. 04% Mg,0. 03% Ce、0. 05% Β、0· 09% Ti、0. 12% V和其余為Fe，并由以下步驟制備：
[0039] 第一步，原料配制和熔煉
[0040] 按元素的質(zhì)量百分比為 3. 3%C、2. 5% Si、2. 5%Mn、l. 5%Cr、0. 3%M〇、0. l%Cu、 0. 06%P、0. 015% S和其余為Fe，配制原料：生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和銅，將配制 好的原料放入中頻感應(yīng)電爐中，加熱升溫至全部原料熔化，并熔煉成奧鐵體球墨鑄鐵原鐵 液，出爐溫度為1550°C ;
[0041] 第二步，球化處理、孕育處理和微合金化處理
[0042] 將第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液進(jìn)行球化處理和孕育處理，球化劑采 用元素組分的質(zhì)量百分比為5?6% Mg、1?2% RE、40?45% Si和其余為鐵的稀土硅鐵 鎂合金，其加入量為奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液重量的重量百分比1. 8% ;孕育劑采用元素組分 的質(zhì)量百分比為1?3% Ba、70?75% Si和其余為鐵的含鋇硅鐵合金余為鐵的稀土硅鐵 鎂合金，其加入量為奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液重量的重量百分比〇. 4%，微合金化處理在包內(nèi) 進(jìn)行；然后將球化和孕育處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液澆入到金屬型中，該處理好的奧 鐵體球墨鑄鐵原鐵液冷卻后制得含有石墨球和碳化物的珠光體基體球墨鑄鐵磨球，其碳化 物含量為該磨球總質(zhì)量的百分比20%，鑄態(tài)金相組織分析表明，基體組織為珠光體；上述 的微合金化處理是：根據(jù)上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比中所 設(shè)定的〇. 05% B、0. 09% Ti和0. 12% V的要求，分別折算成BFe、TiFe和VFe合金的質(zhì)量 百分比，即將稱量好的占熔煉鐵液總重量的質(zhì)量百分比0. 29% BFe、0. 30% TiFe和0. 22% VFe的鐵合金，破碎至0. 5?1. 0mm，隨同球化劑和孕育劑一同加入包內(nèi)，當(dāng)出鐵時(shí)，利用高 溫鐵液的熱量和攪拌作用，使得BFe、TiFe和VFe合金細(xì)顆粒熔解在鐵液中，為鐵液所吸收， 完成微合金化處理；
[0043] 第三步，等溫淬火熱處理
[0044] 將第二步制得的含有石墨球和碳化物的珠光體基體球墨鑄鐵磨球加熱至960°C， 保溫1小時(shí)，然后迅速淬入溫度為260°C的質(zhì)量百分比濃度為50% NaN02+質(zhì)量百分比濃度 為50% ΚΝ03的硝鹽溶液中，保持時(shí)間2. 5小時(shí)，然后取出在空氣中冷卻至室溫，最終制得的 一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3. 3% C、2. 5% Si、2. 5% Μη、 1. 5% Cr,0. 3% Μο,Ο. 1% Cu,0. 06% P,0. 015% S,0. 04% Mg,0. 03% Ce,0. 05% B,0. 09% Ti、0. 12% V和其余為Fe，其金相組織由奧鐵體、碳化物和石墨球組成；該磨球的體積硬度 HRC57. 5,磨球本體的沖擊韌性達(dá)到10. OJ/cm2,落球沖擊疲勞壽命達(dá)到12500次。
[0045] 在上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的制造步驟中，所涉及的百分比，除特別注明的 之外，均為質(zhì)量百分比。
[0046] 實(shí)施例3
[0047] 本實(shí)施例的一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為3. 7% C、 2. 0% SiU. 0% Μη,3. 0% Cr,0. 1% Μο,Ο. 8% Cu,0. 08 % Ρ,Ο. 020 % S,0. 05 % Mg,0. 04% Ce、0. 07% Β、0· 12% Ti、0. 03% V和其余為Fe，并由以下步驟制備：
[0048] 第一步，原料配制和熔煉
[0049] 按元素的質(zhì)量百分比為 3. 7% C、2. 0% Si、l. 0%Mn、3. 0%Cr、0. 1%M〇、0. 8% Cu、 0. 08% P、0. 02% S和其余為Fe，配制原料：生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和銅，將配制 好的原料放入中頻感應(yīng)電爐中，加熱升溫至全部原料熔化，并熔煉成奧鐵體球墨鑄鐵原鐵 液，出爐溫度為1520°C ;
[0050] 第二步，球化處理、孕育處理和微合金化處理
[0051] 將第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液進(jìn)行球化處理、孕育處理和微合金化 處理，球化劑采用元素組分的質(zhì)量百分比為5?6% Mg、1?2% RE、40?45% Si和其余 為鐵的稀土硅鐵鎂合金，其加入量為奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液質(zhì)量的1.4% ;孕育劑采用元 素組分的質(zhì)量百分比為1?3% Ba、70?75% Si和其余為鐵的含鋇硅鐵合金，其加入量 為奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液質(zhì)量的1.0% ;微合金化在包內(nèi)進(jìn)行；然后將球化、孕育、微合金 化處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液澆入到覆砂金屬型中，該處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵 液冷卻后制得含有石墨球和碳化物的珠光體基體球墨鑄鐵磨球，其碳化物含量為該磨球總 質(zhì)量的30%，鑄態(tài)金相組織分析表明，基體組織為珠光體；上述的微合金化處理是：根據(jù)上 述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比中所設(shè)定的0. 07% B、0. 12% Ti 和0. 03% V的要求，分別折算成BFe、TiFe和VFe合金的質(zhì)量百分比，即將稱量好的占熔煉 鐵液總重量的質(zhì)量百分比〇. 41% BFe、0. 40% TiFe和0. 05% VFe的鐵合金，破碎至0. 5? 1.0_，隨同球化劑和孕育劑一同加入包內(nèi)，當(dāng)出鐵時(shí)，利用高溫鐵液的熱量和攪拌作用，使 得BFe、TiFe和VFe合金細(xì)顆粒熔解在鐵液中，為鐵液所吸收，完成微合金化處理；
[0052] 第三步，等溫淬火熱處理
[0053] 將第二步制得的含有石墨球和碳化物的珠光體基體球墨鑄鐵磨球加熱至880°C， 保溫4小時(shí)，然后迅速淬入溫度為320°C的質(zhì)量百分比濃度為50% NaN02+質(zhì)量百分比濃度 為50% ΚΝ03硝鹽溶液中，保持時(shí)間1小時(shí)，然后取出在空氣中冷卻至室溫，最終制得含碳 化物奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3. 7% C、2. 0% Si、l. 0% Μη、 3. 0% Cr,0. 1%M〇,0. 8% Cu,0. 08%P,0. 02% S,0. 05%Mg,0. 04% Ce,0. 07%B,0. 12% Ti, 0. 03% V和其余為Fe，該磨球的金相組織主要由奧鐵體、碳化物和石墨球組成。該磨球的體 積硬度HRC55,磨球本體的沖擊韌性可達(dá)到12. OJ/cm2,落球沖擊疲勞壽命達(dá)到13000次。
[0054] 在上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的制造步驟中，所涉及的百分比，除特別注明的 之外，均為質(zhì)量百分比。
[0055] 圖1表明在上述實(shí)施例中，本發(fā)明奧鐵體球墨鑄鐵磨球的鑄態(tài)組織由碳化物、石 墨球和珠光體組成。
[0056] 圖2表明在上述實(shí)施例中，經(jīng)過等溫淬火熱處理所制得的奧鐵體球墨鑄鐵磨球的 金相組織主要由奧鐵體、碳化物和石墨球組成。
[0057] 圖3顯示上述實(shí)施例中經(jīng)過等溫淬火熱處理制得的Φ 130mm的奧鐵體球墨鑄鐵磨 球的硬度分布，磨球的內(nèi)外硬度差小于HRC4。經(jīng)過落球試驗(yàn)表明，其落球沖擊疲勞壽命超過 12000 次。
[0058] 上述所有實(shí)施例中，所用的原料和試劑均由商購(gòu)獲得，所用的設(shè)備和操作工藝是 本【技術(shù)領(lǐng)域】所公知的。
【權(quán)利要求】
1. 一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其特征在于：其化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3. 3? 3. 7%C、2. 0 ?3. 0%Si、l. 0 ?2. 5%Mn、0. 7 ?3. 0%Cr、0. 1 ?1. 0%M〇、0. 1 ?1. 0%Cu、0. 04 ? 0. 08%P、0. 01 ?0. 020%S、0. 03 ?0. 05%Mg、0. 02 ?0. 04%Ce、0. 03 ?0. 07%B、0. 06 ? 0. 12%Ti、0. 03?0. 2%V和其余為Fe，并由以下步驟制備： 第一步，原料配制和熔煉： 按元素的質(zhì)量百分比為3. 3?3. 7%C、2. 0?3. 0%Si、L 0?2· 5%Μη、0· 7?3. 0%Cr、 0· 1 ?L 0%Μ〇、0· 1 ?L 0%Cu、0. 04 ?（λ 08%Ρ、0· 01 ?（λ 020%S 和其余為 Fe，配制原料：生 鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鑰鐵和銅，將配制好的原料放入中頻感應(yīng)電爐中，加熱升溫至全 部原料熔化，并熔煉成奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液，出爐溫度為1500?1550°C ; 第二步，球化處理、孕育處理和微合金化處理： 將第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液進(jìn)行球化處理、孕育處理和微合金化處 理；球化劑采用元素組分的質(zhì)量百分比為5?6%Mg、1?2%RE、40?45%Si和其余為鐵的稀 土硅鐵鎂合金，其加入量為第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液質(zhì)量的1. 1?1. 8% ; 孕育劑采用元素組分的質(zhì)量百分比為1?3%Ba、70?75%Si和其余為鐵的含鋇硅鐵合金， 其加入量為第一步制得出爐的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液質(zhì)量的〇. 4?1. 0% ;微合金化在包內(nèi) 進(jìn)行；然后將球化、孕育、微合金化處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液澆入到覆砂金屬型或金 屬型中，該處理好的奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液冷卻后制得含有石墨球和碳化物的珠光體基體 球墨鑄鐵磨球，其碳化物含量為該磨球總質(zhì)量的10?30% ; 第三步，等溫淬火熱處理 將第二步制得的含有石墨球和碳化物的珠光體基體球墨鑄鐵磨球加熱至880? 960°C，保溫1?4小時(shí)，然后迅速淬入溫度為200?320°C的質(zhì)量百分比濃度為50%NaN02+ 質(zhì)量百分比濃度為50%KN0 3的硝鹽溶液中，保持時(shí)間1?5小時(shí)，然后取出在空氣中冷卻 至室溫，最終制得的一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比為：3. 3? 3. 7%C、2. 0 ?3. 0%Si、l. 0 ?2. 5%Mn、0. 7 ?3. 0%Cr、0. 1 ?1. 0%M〇、0. 1 ?1. 0%Cu、0. 04 ? 0. 08%P、0. 01 ?0. 020%S、0. 03 ?0. 05%Mg、0. 02 ?0. 04%Ce、0. 03 ?0. 07%B、0. 06 ? 0. 12%Ti、0. 03?0. 2%V和其余為Fe，其金相組織由奧鐵體、碳化物和石墨球組成； 在上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的制造步驟中，所涉及的百分比，除特別注明的之外， 均為質(zhì)量百分比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，其特征在于：其制備步驟中所述的 微合金化處理的方法是：根據(jù)上述一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分比 中所設(shè)定的〇. 03?0. 07%B、0. 06?0. 12%Ti和0. 03?0. 2%V的要求，分別折算成BFe、TiFe 和VFe合金的質(zhì)量百分比，稱量后破碎至0. 5?1. 0mm，隨同球化劑和孕育劑一同加入包內(nèi)， 當(dāng)出鐵時(shí)，利用高溫鐵液的熱量和攪拌作用，使得BFe、TiFe和VFe合金細(xì)顆粒熔解在鐵液 中，為鐵液所吸收，完成微合金化處理。
【文檔編號(hào)】C22C37/10GK104152792SQ201410403358
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月16日
【發(fā)明者】劉金海, 趙雪勃, 李國(guó)祿, 董天順, 張建軍, 郝曉燕 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)