本發(fā)明屬于耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國耐磨件產(chǎn)量300多萬噸，除滿足國內(nèi)需求外，國外需求的數(shù)量也在逐年增加，以磨球?yàn)槔耗デ驈V泛用于選礦、水泥和火力發(fā)電，目前國內(nèi)生產(chǎn)的磨球主要是以鉻為主的，高、中、低三種鉻球，低鉻球由于質(zhì)量較低，已處在淘汰邊緣，高鉻球雖然性能較好，但高鉻不符合我國國情，一方面我國是貧鉻的國家，另一方面大量的高鉻磨球原料還會(huì)污染地下水，所以采用新材料、新工藝取代高鉻材料是目前需要解決的問題。

高性能耐磨材料含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵(CADI)的基體組織是以針狀鐵素體加上富碳奧氏體即奧鐵體組織，由于這種材料除基體球鐵外，通過增加合金元素，可以大幅度降低鉻的元素，又由于加入的合金元素中，可以以各種不同的形狀的碳化物形式存在，因此可以保持較好的性能，這為解決上述問題提供了可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述問題，提供了一種既具有良好的硬度又具有良好韌性的高耐磨性含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵，其元素組成按質(zhì)量百分比計(jì)為：

C：3.50～3.90％、Si：2.90～3.50％、Mn：1.30～1.70％、P＜0.08％、S：＜0.012％、RE：0.01～0.04％、Mg：0.025～0.04％、Cr：0.08～0.18％、V：0.17～0.32％、Ti：0.08～0.18％、Cu：0.30～0.40％、B：0.001～0.006％，余量為Fe；

1)按照元素組成稱取原料，主要原料有鑄造球鐵，廢鋼或增碳劑，Cr、V、Ti、Cu和B單質(zhì)，球化劑，孕育劑；鑄造球鐵中含C、Si、Mn、P和S，球化劑和孕育劑中含有RE和Mg；

2)依次將上述原料投入中頻電爐中加熱熔化，得到奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液，出爐溫度為1550℃～1500℃；

3)倒包球化，將熔化的鐵水倒入已放球化劑、孕育劑包中，進(jìn)行球化，再進(jìn)行澆注成型，冷卻后，將工件從模具中倒出后，進(jìn)行鑄件分離，對飛邊毛刺嚴(yán)重者應(yīng)打磨、拋丸處理；

4)熱處理；所述熱處理的步驟為：

一、預(yù)熱：將奧鐵體球墨鑄鐵球放入預(yù)熱爐內(nèi)，密封加熱至500℃～640℃，保溫90～150min。

二、加熱：球體從預(yù)熱爐出來，在密封的狀態(tài)下直接送入到加熱爐中，加熱至930℃～940℃，保溫120～210min。在加熱到800℃時(shí)添加甲醇和醋酸乙酯；甲醇在該溫度下生成保護(hù)氣氛，醋酸乙酯的加入量根據(jù)碳勢進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持碳勢值為0.9～1.2；將溫度降至800℃～820℃并保溫80～150min；

三、油冷等溫淬火：將油控制在100℃～120℃，進(jìn)行淬火處理；送入等溫爐中，在150～300℃的溫度下，保持2～4小時(shí)等溫處理。

本發(fā)明的有益效果：

在使用這種鑄造配方后，經(jīng)熱處理油冷等溫淬火后，較之比鉻系的鑄球更耐磨，硬度適中，而加工硬化能力更好，使用一段時(shí)間后，表面硬度可達(dá)HRC62以上，而沖擊韌性是鉻系磨球的2—3倍以上，具有優(yōu)良的綜合性能，在使用中不破碎、不失圓，磨耗僅占噸耗200克左右。在球磨機(jī)上使用，可使運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力減輕，設(shè)備的一系列齒輪磨損減輕，延長使用壽命，減少維護(hù)費(fèi)用。在冶金礦山機(jī)械、煤礦機(jī)械、水泥行業(yè)、工程機(jī)械、發(fā)電行業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等耐磨構(gòu)件領(lǐng)域中有很好的應(yīng)用前景，

附圖說明

圖1為高耐磨性含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵的金相500倍放大照片。

圖2為高耐磨性含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵的金相100倍放大照片。

具體實(shí)施方式

下面以實(shí)施例的形式對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步解釋和說明。

實(shí)施例1

1)按照其元素組成稱取原料，其元素組成按照質(zhì)量百分比計(jì)算為C：3.50～3.90％、Si：2.90～3.5％、Mn：1.30～1.70％、P＜0.08％、S：＜0.012％、RE：0.01～0.04％、Mg：0.025～0.04％、Cr：0.08～0.18％、V：0.17～0.32％、Ti：0.08～0.18％、Cu：0.30～0.40％、B：0.001～0.006％，余量為Fe。

2)依次將上述原料投入中頻電爐中加熱熔化，得到奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液，出爐溫度1550℃-1500℃；

3)倒包球化，將熔化的鐵水倒入已放球化劑、孕育劑包中，進(jìn)行球化，再進(jìn)行澆注成型，冷卻到一定的溫度后，將工件從模具中倒出后，進(jìn)行鑄件分離，并進(jìn)行鑄件檢查，檢查的主要項(xiàng)目有裂紋、重皮、氣孔、砂眼、縮孔、縮松、夾渣、冷隔、鑄件的金相。對飛邊毛刺嚴(yán)重者應(yīng)打磨，上述完成后對鑄件進(jìn)行拋丸清理，準(zhǔn)備熱處理。

4)對檢測合格的產(chǎn)品，在鑄件檢查合格拋丸后進(jìn)行熱處理，然后經(jīng)油冷等溫淬火后產(chǎn)生成品。

實(shí)施例2

1)按照其元素組成稱取原料，其元素組成按照質(zhì)量百分比計(jì)算為C：3.50％、Si：2.90％、Mn：1.30％、RE：0.01％、Mg：0.025、Cr：0.08％、V：0.17％、Ti：0.08％、Cu：0.30％、B：0.001％，余量為Fe。

2)依次將上述原料投入中頻電爐中加熱熔化，得到奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液，出爐溫度1550℃-1500℃；

3)倒包球化，將熔化的鐵水倒入已放球化劑、孕育劑包中，進(jìn)行球化，再進(jìn)行澆注成型，冷卻到一定的溫度后，將工件從模具中倒出后，進(jìn)行鑄件分離，并進(jìn)行鑄件檢查，檢查的主要項(xiàng)目有裂紋、重皮、氣孔、砂眼、縮孔、縮松、夾渣、冷隔、鑄件的金相。對飛邊毛刺嚴(yán)重者應(yīng)打磨，上述完成后對鑄件進(jìn)行拋丸清理，準(zhǔn)備熱處理。

4)對檢測合格的產(chǎn)品，在鑄件檢查合格拋丸后進(jìn)行熱處理，然后經(jīng)油冷等溫淬火后產(chǎn)生成品。

實(shí)施例3

1)按照其元素組成稱取原料，其元素組成按照質(zhì)量百分比計(jì)算為C：3.90％、Si：3.5％、Mn：1.70％、P：0.08％、S：0.012％、RE：0.04％、Mg：0.04％、Cr：0.18％、V：0.32％、Ti：0.18％、Cu：0.40％、B：0.006％，余量為Fe。

2)依次將上述原料投入中頻電爐中加熱熔化，得到奧鐵體球墨鑄鐵原鐵液，出爐溫度1550℃-1500℃；

3)倒包球化，將熔化的鐵水倒入已放球化劑、孕育劑包中，進(jìn)行球化，再進(jìn)行澆注成型，冷卻到一定的溫度后，將工件從模具中倒出后，進(jìn)行鑄件分離，并進(jìn)行鑄件檢查，檢查的主要項(xiàng)目有裂紋、重皮、氣孔、砂眼、縮孔、縮松、夾渣、冷隔、鑄件的金相。對飛邊毛刺嚴(yán)重者應(yīng)打磨，上述完成后對鑄件進(jìn)行拋丸清理，準(zhǔn)備熱處理。

4)對檢測合格的產(chǎn)品，在鑄件檢查合格拋丸后進(jìn)行熱處理，然后經(jīng)油冷等溫淬火后產(chǎn)生成品。

本發(fā)明中廢鋼用于調(diào)節(jié)鑄造球鐵的碳含量，對于含碳量高的鑄造球鐵加入廢鋼以降低含碳量，對于含碳量低的則需加入增碳劑以提高其含碳量，稀土元素和Mg元素以球化劑、孕育劑加入，上述除稀土元素和Mg之外的其他合金元素以單質(zhì)形式加入。

上述熱處理的步驟為：

一、預(yù)熱：將奧鐵體球墨鑄鐵球放入預(yù)熱爐內(nèi)，密封加熱至500℃～640℃，保溫90～150min。

二、加熱：球體從預(yù)熱爐出來，在密封的狀態(tài)下直接送入到加熱爐中，加熱至930℃～940℃，保溫120～210min。在加熱到800℃時(shí)添加甲醇和醋酸乙酯；甲醇在該溫度下生成保護(hù)氣氛，醋酸乙酯的加入量根據(jù)碳勢進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持碳勢值為0.9～1.2；將溫度降至800℃～820℃并保溫80～150min；

三、油冷等溫淬火：將油控制在100℃～120℃，進(jìn)行淬火處理；送入等溫爐中，在150～300℃的溫度下，保持2～4小時(shí)等溫處理。

各項(xiàng)檢測的結(jié)果如下：

1、如圖1和圖2可以看出最終產(chǎn)品中的金相組織為奧鐵體加上一定數(shù)量的碳化物。

2、磨球整體硬度均勻，工件表面硬度HRC56以上，使用過程中，由于加工硬化作用，使工件表面硬度可達(dá)HRC62以上。

3、沖擊韌性ak12J/cm²以上，最高可達(dá)20.1J/cm²。

4、直徑Φ130mm磨球在3.5米高的落球?qū)嶒?yàn)機(jī)上的實(shí)驗(yàn)沖擊疲勞壽命可達(dá)12000次以上，破碎率為0.1％以下，噸耗150～200克，并且不失圓。

5、以磨球?yàn)槔c傳統(tǒng)的鉻合金鑄球相比，具有優(yōu)異的耐磨性和顯著的加工硬化能力。重量較鉻合金磨球輕10％，節(jié)省電費(fèi)15～20％，降低噪音10～12分貝，由于在使用過程中不破碎、不失圓，可減少磨球碎片對閉環(huán)磨礦回路中雜質(zhì)泵、管道、水力旋流器等設(shè)備造成的嚴(yán)重磨損，延長設(shè)備使用壽命，降低維護(hù)成本，使用壽命是鉻系磨球的2.5倍以上。