一種納米改性的耐磨合金球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨鋼球的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米改性的耐磨合金球及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，耐磨合金鑄球是指用于球磨機(jī)中的粉碎介質(zhì)，用于粉碎磨機(jī)中的物料。目前有兩種形式:一是，以鉻為主要合金元素的白口鑄鐵簡(jiǎn)稱(chēng)鉻合金鑄鐵，以鉻合金鑄鐵為材料的鑄造磨球稱(chēng)為鉻合金鑄鐵磨球；二是，以球墨鑄鐵為材料的鑄造磨球稱(chēng)為球墨鑄鐵磨球，其中通過(guò)熱處理獲得的基體組織主要是貝氏體的球墨鑄鐵磨球簡(jiǎn)稱(chēng)貝氏體球鐵磨球；通過(guò)熱處理獲得的基體組織主要是馬氏體的球墨鑄鐵磨球簡(jiǎn)稱(chēng)馬氏體球鐵磨球。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，耐磨合金球大多采用成分含量的替換或含量的增加或減少來(lái)改變耐磨合金球的性能，通過(guò)添加改性劑來(lái)改善耐磨合金球的性能，是現(xiàn)有技術(shù)需要解決的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種納米改性的耐磨合金球及其制備方法，既提高了耐磨合金球的強(qiáng)度又提高了硬度，同時(shí)還提高了耐磨耐高溫性能。
[0005]本發(fā)明提出的一種納米改性的耐磨合金球，其原料按重量份包括:石墨粉:60-120份；鐵錠:30-80份;硅石:22-36份；鉬錠:13-28份；鉻錠:12-26份；錸錠:1_6份；硼砂:2-5份；硫粉:1.2-3.2份；鎳錠:1.3-2.5份；鋁錠:0.8-1.5份；納米改性劑:0.5-1.6份；
[0006]其中，納米改性劑為納米碳化鈦和納米碳化鎢的組合物。
[0007]優(yōu)選地，納米碳化鈦和納米碳化鎢的摩爾比為1:4。
[0008]優(yōu)選地，其原料按重量份包括:石墨粉:65-115份；鐵錠:35-75份；硅石:24-34份；鉬錠:15-26份;鉻錠:14-24份；錸錠:2_5份;硼砂:2.5-4.5份；硫粉:1.4-3.0份；鎳錠:1.5-2.3份；鋁錠:1.0-1.3份；納米改性劑:0.6-1.5份。
[0009]優(yōu)選地，其原料按重量份包括:石墨粉:90份；鐵錠:55份；硅石:29份；鉬錠:20.5份;鉻錠:19份；錸錠:3.5份;硼砂:3.5份；硫粉:2.2份；鎳錠:1.9份;鋁錠:1.15份；納米改性劑:1.05份。
[0010]本發(fā)明還提出了一種納米改性的耐磨合金球的制備方法，包括如下步驟:
[0011 ] S1、將石墨粉、娃石、鉬錠、絡(luò)錠、錸錠、硼砂、硫粉、鎳錠、招錠、鐵錠進(jìn)行恪煉，得到合金液；將納米改性劑與氬氣均勻混合，然后利用氬氣罐將含有納米改性劑的氬氣噴入合金液中對(duì)合金液進(jìn)行改性處理得到物料a ;
[0012]S2、向物料a的表面添加覆蓋劑，鎮(zhèn)靜處理，精煉脫硫、脫氧，得到物料b ;
[0013]S3、將物料b進(jìn)行澆注，經(jīng)鑄造成型，清理，得到鑄件；將鑄件在15-25min內(nèi)升溫至500-600°C，保溫15-25min，接著在10_20min內(nèi)升溫至800_850°C，保溫8_16min，接著在6-12min內(nèi)升溫至1010-1140°C，保溫25_35min，然后置于循環(huán)水中降溫至580_620°C，接著放入NaN02的鹽水溶液中保溫18-22min，然后空冷至室溫得到淬火后鑄件；
[0014]S4、將S3得到的淬火后鑄件升溫至180-210°C，保溫40_70min，空冷20_30min，再升溫至 210-310°C，保溫 40-70min，空冷 25_35min，再升溫至 250_350°C，保溫 40_70min，空冷20-30min，然后升溫至380_680°C，保溫40_70min，空冷至室溫得到納米改性的耐磨合金球。
[0015]優(yōu)選地，S2中，覆蓋劑為氧化鎂粉、石灰粉煤渣與活性石灰以質(zhì)量比為4-5:2-3:1-2組合而成。
[0016]優(yōu)選地，S3中，NaN02的鹽水溶液的濃度為0.3-0.6mol/L。
[0017]本發(fā)明中，覆蓋劑的用量以完全覆蓋合金液表面為基準(zhǔn)。
[0018]本發(fā)明中，將熔煉過(guò)后的合金液進(jìn)行納米改性劑的變質(zhì)處理，以納米尺寸與高表面活性顆粒在鋼鐵液中形成的納米形核以及納米改性劑顆粒彌散均勻分布在基體上，它具有高硬度、高熔點(diǎn)、耐高溫、尺寸小和彌散度高的特點(diǎn)，在結(jié)晶過(guò)程中增加形核的核心數(shù)量，減少了晶粒尺寸，細(xì)化了晶粒，納米改性劑的高表面活性及細(xì)化晶粒過(guò)程中彌散硬化，有效的提高了耐磨鋼球的硬度和韌性，打破了耐磨鋼球在強(qiáng)化過(guò)程中硬度提高必然韌性下降的對(duì)應(yīng)關(guān)系，與現(xiàn)有技術(shù)中的高錳低鉻合金耐磨球?qū)Ρ?，熱處理狀態(tài)韌性提高10-80 %，對(duì)一些耐磨合金鋼可使晶粒細(xì)化，晶粒變細(xì)1-2個(gè)級(jí)別，拉伸強(qiáng)度提高0.7%，屈服強(qiáng)度提高6.1%，延伸率提高10.8%，沖擊韌性提高17.9%，硬度提高HRC0.3。通過(guò)添加覆蓋劑進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理，使得合金液中的氣體和夾雜物上浮，達(dá)到了凈化合金液的目的，從而有效的降低了廢品率。通過(guò)對(duì)鑄件進(jìn)行淬火的過(guò)程中，通過(guò)多步升溫和保溫處理，然后再進(jìn)行降溫和鹽水溶液保溫處理，，保證獲得馬氏體的同時(shí)減小耐磨球中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂，在淬火結(jié)束后，進(jìn)行多步回火處理，消除耐磨球淬火時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，降低脆性，提高其韌性，防止其變形和開(kāi)裂。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)了解，實(shí)施例只用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的修改、等同替換等均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0020]在【具體實(shí)施方式】中，石墨粉的重量份可以為:60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份、120份；鐵錠的重量份可以為:30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份；硅石的重量份可以為:22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份；鉬錠的重量份可以為:13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份；鉻錠的重量份可以為:12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份;錸錠的重量份可以為:1份、2份、3份、4份、5份、6份；硼砂的重量份可以為:2份、3份、4份、5份；硫粉的重量份可以為:1.2 份、1.4 份、1.6 份、1.8 份、2.0 份、2.2 份、2.4 份、2.6 份、2.8 份、3.0 份、3.2 份；鎳錠的重量份可以為:1.3份、1.5份、1.7份、1.9份、2.1份、2.3份、2.5份；鋁錠的重量份可以為:0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份；納米改性劑的重量份可以為；0.5 份、0.6 份、0.7 份、0.8 份、0.9 份、1.0 份、1.1 份、1.2 份、1.3 份、1.4 份、1.5 份、1.6 份。
[0021]其中，納米改性劑為納米碳化鈦和納米碳化媽的組合物；納米碳化鈦和納米碳化鎢的摩爾比為1:4。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本發(fā)明提出的一種納米改性的耐磨合金球，其原料按重量份包括:石墨粉:90份；鐵錠:55份；娃石:29份；鉬錠:20.5份；絡(luò)錠:19份；錸錠:3.5份；硼砂:3.5份；硫粉:2.2份；鎳錠:1.9份;鋁錠:1.15份；納米改性劑:1.05份。
[0024]其中，納米改性劑為納米碳化鈦和納米碳化媽的組合物；納米碳化鈦和納米碳化鎢的摩爾比為1:4。
[0025]本發(fā)明提出的一種納米改性的耐磨合金球的制備方法，按以下工藝進(jìn)行制備:
[0026]S1、將石墨粉、娃石、鉬錠、絡(luò)錠、錸錠、硼砂、硫粉、鎳錠、招錠、鐵錠進(jìn)行恪煉，得到合金液；將納米改性劑與氬氣均勻混合，然后利用氬氣罐將含有納米改性劑的氬氣噴入合金液中對(duì)合金液進(jìn)行改性處理得到物料a ;
[0027]S2、向物料a的表面添加覆蓋劑，鎮(zhèn)靜處理，精煉脫硫、脫氧，得到物料b ;
[0028]S3、將物料b進(jìn)行澆注，經(jīng)鑄造成型，清理，得到鑄件；將鑄件在20min內(nèi)升溫至550 °C，保溫20min，接著在15min內(nèi)升溫至825 °C，保溫12min，接著在9min內(nèi)升溫至1075°C ;保溫的時(shí)間為30min ;然后置于循環(huán)水中降溫至600°C，接著放入物質(zhì)的量濃度為0.5mol/L的NaN02的鹽水溶液中保溫20min，然后空冷至室溫得到淬火后鑄件；
[0029]S4、將S3中得到的淬火后鑄件升溫至195°C，保溫55min，空冷25min ;接著將鑄件升溫至260 °C，保溫55min，空冷30min，再升溫至300 °C，保溫55min，空冷25min，然后升溫至530°C，保溫55min，空冷至室溫得到納米改性的耐磨合金球。
[0030]其中，覆蓋劑為氧化鎂粉、石灰粉煤渣與活性石灰以質(zhì)量比為4.5:2.5:1.5組合
ΟΤΙ D
[0031]實(shí)施例2
[0032]本發(fā)明提出的一種納米改性的耐磨合金球，其原料按重量份包括:石墨粉:60份；鐵錠:80份；娃石:22份；鉬錠:28份；絡(luò)錠:12份；錸錠:6份；硼砂:2份；硫粉:3.2份；鎳錠:2.5份；招錠:0.8份；納米改性劑:1.6份。
[0033]其中，納米改性劑為納米碳化鈦和納米碳化媽的組合物；納米碳化鈦和納米碳化鎢的摩爾比為1:4。
[0034]本發(fā)明提出的一種納米改性的耐磨合金球，按以下工藝進(jìn)行制備:
[0035]S1、將石墨粉、娃石、鉬錠、絡(luò)錠、錸錠、硼砂、硫粉、鎳錠、招錠、鐵錠進(jìn)行恪煉，得到合金液；將納米改性劑與氬氣均勻混合，然后利用氬氣罐將含有納米改性劑的氬氣噴入合金液中對(duì)合金液進(jìn)行改性處理得到物料a ;
[0036]S2、向物料a的表面添加覆蓋劑，鎮(zhèn)靜處理，精煉脫硫、脫氧，得到物料b ;
[0037]S3、將物料b進(jìn)行澆注，經(jīng)鑄造成型，清理，得到鑄件；將鑄件在15min內(nèi)升溫至600 °C，保溫15min，接著在20min內(nèi)升溫至800 °C，保溫16min，接著在6min內(nèi)升溫至1140°C，保溫25min，然后置于循環(huán)水中降溫至620°C，接著放入物質(zhì)