本发明涉及合金材料
技术领域：
，尤其涉及一种球磨机用耐磨钢球及其制备方法。
背景技术：
：耐磨钢球又称作研磨机用耐磨介质，是一种消耗品，主要用途是研磨物料，使物料研磨的更细，以达到使用标准，主要在矿山、电厂、水泥厂、钢铁厂、硅砂厂、煤化工等领域用，全世界每年钢球的消耗量在3000～5000万吨，其中中国钢球消耗量在300～500万吨，是钢球消耗大国。球磨机用耐磨钢球的工作条件十分复杂，其在高速运转过程中，承受着巨大的冲击力、应力和摩擦力。除此之外，钢球在工作过程还受到润滑油等其他杂质的腐蚀，因此对耐磨钢球的综合性能有着较高的要求。现有技术中，球磨机用耐磨钢球主要包括碳素钢球和高铬钢球两大类，其中碳素钢球耐磨性不能满足研磨要求，使用寿命短，耗损量大；而高铬钢球虽耐磨性较好，但成本又过高，造成整体性价比低，实用性不高。基于上述陈述，本发明提出了一种球磨机用耐磨钢球及其制备方法。技术实现要素：本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种球磨机用耐磨钢球及其制备方法。一种球磨机用耐磨钢球，包括以下重量百分比的原料：C0.8～1.8%、Cr1～5%、Mo1.2～1.5%、V1.2～1.5%、Mn0.8～1.5%、Cu2.2～2.7%、P0.01～0.04%、S0.01～0.04%、Nb0.05～0.2%、SiC3～5%、熔炼添加剂0.1～0.3%、余量为Fe。优选的，所述的一种球磨机用耐磨钢球，包括以下重量百分比的原料：C1～1.5%、Cr2～4%、Mo1.3～1.4%、V1.3～1.4%、Mn1～1.4%、Cu2.4～2.6%、P0.02～0.03%、S0.02～0.03%、Nb0.05～0.2%、SiC3～5%、熔炼添加剂0.15～0.25%、余量为Fe。优选的，所述的一种球磨机用耐磨钢球，包括以下重量百分比的原料：C1.2%、Cr3%、Mo1.4%、V1.3%、Mn1.2%、Cu2.5%、P0.02%、S0.03%、Nb0.1%、SiC4%、熔炼添加剂0.2%、余量为Fe。优选的，所述SiC为微米级碳化硅晶须或纳米级碳化硅晶须。优选的，所述熔炼添加剂为质量比为1.5～2.2:1.8～2:1:1～1.2:0.3～0.5的CaO、Na2O、Al2O3、SiO2和TiO2的组合物。本发明还提出了一种球磨机用耐磨钢球的制备方法，包括以下步骤：S1、按质量比1.5～2.2:1.8～2:1:1～1.2:0.3～0.5，将CaO、Na2O、Al2O3、SiO2和TiO2加入到超细研磨机中，充分研磨3次，每次研磨15～25min，得熔炼添加剂；S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mo、V、Mn、Cu、P、S、Nb和Fe投入熔炼炉中，以50～120℃/min的速率迅速升温，升温至金属原料完全熔化后，保温加入所述重量百分比的步骤S1中所得的熔炼添加剂，以420～480r/min的转速，搅拌熔炼3～5h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；S3、将步骤S2中所得的合金液经180～240目筛网流入真空感应气雾化制粉炉中，利用高速气体击碎合金液流，制成粒径为1～20μm的细粉末，经热处理后得合金粉末；S4、将步骤S3中所得的合金粉末与所述重量百分比的SiC共同加入到粉末混合机中，以750～950r/min的转速，高速混合1～2h后，注入钢球模具内，利用上下冲模冲压制成钢球坯体；S5、将步骤S4中所得的钢球坯体加入到真空烧结炉中，在氢气氛中，置于1150～1400℃的温度下，连续烧结2～3h，将烧结物空冷至室温后，经后处理即得所需耐磨钢球。优选的，所述步骤S3中细粉末的热处理方式为：将细粉末置于890～1080℃的温度下，保温2～4h后油冷至室温，然后置于350～450℃的温度下，保温4～6h。优选的，所述步骤S5中烧结物后处理方式为：运用豪克能，利用激活能和冲击能的复合能量对金属零件表面进行无研磨剂的研磨。本发明提出的一种球磨机用耐磨钢球，配方合理，通过严格控制C、Cr、Mo、V、P和S的含量，保证了耐磨钢球的研磨性能，控制了生产成本，配方中通过添加微米级或纳米级SiC晶须，大大的提高了耐磨钢球的硬度、耐腐蚀性和耐磨性，本发明提出的耐磨钢球，采用粉末冶金技术进行生产，其制备方法简单，制备成本低，所得耐磨钢球用于球磨机研磨，耗损量小，使用寿命长，性价比高，值得推广。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。实施例一本发明提出的一种球磨机用耐磨钢球，包括以下重量百分比的原料：C1%、Cr2%、Mo1.2%、V1.2%、Mn1%、Cu2.2%、P0.01%、S0.02%、Nb0.1%、SiC3%、熔炼添加剂0.1%、余量为Fe，其中SiC为纳米级碳化硅晶须；熔炼添加剂为质量比为1.5:1.8:1:1:0.3的CaO、Na2O、Al2O3、SiO2和TiO2的组合物。其制备方法，包括以下步骤：S1、按质量比1.5:1.8:1:1:0.3，将CaO、Na2O、Al2O3、SiO2和TiO2加入到超细研磨机中，充分研磨3次，每次研磨15min，得熔炼添加剂；S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mo、V、Mn、Cu、P、S、Nb和Fe投入熔炼炉中，以80℃/min的速率迅速升温，升温至金属原料完全熔化后，保温加入所述重量百分比的步骤S1中所得的熔炼添加剂，以420r/min的转速，搅拌熔炼5h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；S3、将步骤S2中所得的合金液经180目筛网流入真空感应气雾化制粉炉中，利用高速气体击碎合金液流，制成粒径为20μm的细粉末，将细粉末置于900℃的温度下，保温4h后油冷至室温，然后置于350℃的温度下，保温6h后得合金粉末；S4、将步骤S3中所得的合金粉末与所述重量百分比的SiC共同加入到粉末混合机中，以750r/min的转速，高速混合2h后，注入钢球模具内，利用上下冲模冲压制成钢球坯体；S5、将步骤S4中所得的钢球坯体加入到真空烧结炉中，在氢气氛中，置于1200℃的温度下，连续烧结3h，将烧结物空冷至室温后，运用豪克能，利用激活能和冲击能的复合能量对金属零件表面进行无研磨剂的研磨，即得所需耐磨钢球。实施例二本发明提出的一种球磨机用耐磨钢球，包括以下重量百分比的原料：C1.8%、Cr5%、Mo1.5%、V1.5%、Mn1.5%、Cu2.7%、P0.04%、S0.03%、Nb0.2%、SiC5%、熔炼添加剂0.3%、余量为Fe，其中SiC为微米级碳化硅晶须；熔炼添加剂为质量比为2:2:1:1.2:0.5的CaO、Na2O、Al2O3、SiO2和TiO2的组合物。其制备方法，包括以下步骤：S1、按质量比2:2:1:1.2:0.5，将CaO、Na2O、Al2O3、SiO2和TiO2加入到超细研磨机中，充分研磨3次，每次研磨25min，得熔炼添加剂；S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mo、V、Mn、Cu、P、S、Nb和Fe投入熔炼炉中，以120℃/min的速率迅速升温，升温至金属原料完全熔化后，保温加入所述重量百分比的步骤S1中所得的熔炼添加剂，以480r/min的转速，搅拌熔炼3h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；S3、将步骤S2中所得的合金液经240目筛网流入真空感应气雾化制粉炉中，利用高速气体击碎合金液流，制成粒径为1μm的细粉末，将细粉末置于1050℃的温度下，保温2h后油冷至室温，然后置于450℃的温度下，保温4h后得合金粉末；S4、将步骤S3中所得的合金粉末与所述重量百分比的SiC共同加入到粉末混合机中，以950r/min的转速，高速混合1h后，注入钢球模具内，利用上下冲模冲压制成钢球坯体；S5、将步骤S4中所得的钢球坯体加入到真空烧结炉中，在氢气氛中，置于1400℃的温度下，连续烧结2h，将烧结物空冷至室温后，运用豪克能，利用激活能和冲击能的复合能量对金属零件表面进行无研磨剂的研磨，即得所需耐磨钢球。实施例三本发明提出的一种球磨机用耐磨钢球，包括以下重量百分比的原料：C1.5%、Cr3%、Mo1.4%、V1.3%、Mn1.2%、Cu2.5%、P0.02%、S0.04%、Nb0.15%、SiC4%、熔炼添加剂0.2%、余量为Fe，其中SiC为纳米级碳化硅晶须；熔炼添加剂为质量比为1.8:1.9:1:1.1:0.4的CaO、Na2O、Al2O3、SiO2和TiO2的组合物。其制备方法，包括以下步骤：S1、按质量比1.8:1.9:1:1.1:0.4，将CaO、Na2O、Al2O3、SiO2和TiO2加入到超细研磨机中，充分研磨3次，每次研磨20min，得熔炼添加剂；S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mo、V、Mn、Cu、P、S、Nb和Fe投入熔炼炉中，以100℃/min的速率迅速升温，升温至金属原料完全熔化后，保温加入所述重量百分比的步骤S1中所得的熔炼添加剂，以450r/min的转速，搅拌熔炼4h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；S3、将步骤S2中所得的合金液经200目筛网流入真空感应气雾化制粉炉中，利用高速气体击碎合金液流，制成粒径为10μm的细粉末，将细粉末置于1000℃的温度下，保温3h后油冷至室温，然后置于400℃的温度下，保温5h后得合金粉末；S4、将步骤S3中所得的合金粉末与所述重量百分比的SiC共同加入到粉末混合机中，以850r/min的转速，高速混合1.5h后，注入钢球模具内，利用上下冲模冲压制成钢球坯体；S5、将步骤S4中所得的钢球坯体加入到真空烧结炉中，在氢气氛中，置于1300℃的温度下，连续烧结2.5h，将烧结物空冷至室温后，运用豪克能，利用激活能和冲击能的复合能量对金属零件表面进行无研磨剂的研磨，即得所需耐磨钢球。分别测试本发明实施例一～三中制备的球磨机用耐磨钢球的耐磨性能、硬度和抗疲劳强度，得出如下结果：实施例一二三摩擦系数（MPa）0.00290.00340.0031硬度（HRC）756881抗疲劳强度（MPa）573557585以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3