高淬透性钢球的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢球的生产方法，尤其是一种高淬透性钢球的生产方法。
【背景技术】
[0002] 公知的：钢球在实际生产过程中，存在着硬度偏低，硬度分布不均匀，加工过程中 极易开裂和钢球使用时的磨损量居高不下等问题。钢球产品的使用效果不好，远远达不到 国际标准。
[0003] 现有技术中，专利号为：ZL 201310008177. 1，专利名称为：《锻钢球的制造方法》 的专利中，公开了一种锻钢球的制造方法，包括钢球坯选择、下料、加热、模锻、预冷、淬火和 回火步骤，其中，钢球进行两次淬火，第一次淬火至钢球的表层温度为260?340°C，再将钢 球表层温度升至360?420°C后进行第二次淬火，第二次淬火至钢球的表层温度为170? 220°C ;淬火介质为25?50°C的清水；回火在以空气为介质的回火装置中进行。本发明生 产出的钢球表面硬度为55?62,芯部硬度50?55,表面冲击韧性大于16J/cm2,芯部冲击 韧性大于18J/cm2,选矿时钢球磨耗可降低35?80%，大大提高使用寿命，尤其适合使用在 磨矿用的大型磨机使用。虽然通过该方法生产出的钢球，钢球表面和心部的硬度值虽然较 高，钢球的冲击韧性较好，但是该生产方法的工艺步骤复杂，在淬火的过程中进行了两次淬 火，延长了生产周期，同时第一次淬火后进行加热，然后才能进行第二次淬火；因此能耗较 高，成本较高；生产周期长。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高淬透性钢球的生产方法，该生产方法能 够简化传统生产方法的工艺步骤，提高生产效率，降低生产成本；同时能够生产具有高淬透 性深硬化层的高韧性钢球。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高淬透性钢球的生产方法，包括以 下步骤：锻造钢球；钢球锻造完成后，将钢球放置于工业食盐和生灰石混合物中冷却，所述 混合物中工业食盐和生灰石重量百分比计为：工业食盐为30?50%，生灰石为50?70%; 当钢球表层温度降低至650?900°C时，将钢球连同表层的附着的混合物置于水中进行水 淬；当钢球表面温度达到40?60°C时，将钢球进行回火。
[0006] 优选的，锻造钢球时，钢球坯的成分按重量百分比计为：C为0. 76?0. 88%，Si为 0. 30?0. 80%，Mn为1. 00?1. 40%，Cr为0. 20?0. 50%，余量为Fe和不可避免的杂质。 [0007] 优选的，锻造钢球采用以下步骤：钢球坯料采用连铸浇成380X280mm的大方坯， 采用加热炉加热至1250°C ±50°C，采取轧机轧成60X60mm或75X75mm的方钢，根据需要 生产钢球的大小将四联方钢锯切为相应长度的锯切料，将锯切料放进感应加热炉中升温至 1000?1200°C，保温5?IOmin后取出，经锻造机锻造成钢球。
[0008] 优选的，钢球水淬时，在水中设置快速导位装置，利用钢球自身的重力在快速导位 装置上快速移动；淬火时间根据钢球直径的大小而不同，直径60mm的钢球淬火时间为3? 5min，直径120mm的钢球淬火时间为6?8min。
[0009] 优选的，所述快速导位装置为辊道。
[0010] 进一步的，钢球淬火后，采取油侵入式低温回火，回火温度为150?250°C，保温时 间4?8h。
[0011] 本发明的有益效果是：采用本发明所述的高淬透性钢球的生产方法制造钢球，通 过将钢球放置于工业食盐和生灰石混合物中预冷；预冷后得到的钢球只需要经过一次水 淬，就能生产出具有高淬透性深硬化层的高韧性钢球。因此简化了传统生产方法的工艺步 骤，提高生产效率，降低生产成本；同时得到的钢球表面硬高，钢球心部硬度高，冲击韧性 好。钢球具有良好的强韧性和性能均匀性，使用过程中滚动接触疲劳性能和耐磨损性能 好，适用于铁矿石等高硬度矿石的研磨。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0013] 高淬透性钢球的生产方法，包括以下步骤：锻造钢球；钢球锻造完成后，将钢球放 置于工业食盐和生灰石混合物中冷却，所述混合物中工业食盐和生灰石重量百分比计为： 工业食盐为30?50 %，生灰石为50?70% ;当钢球表层温度降低至650?900°C时，将钢 球连同表层的附着物置于清水中进行水淬；当钢球表面温度达到40?60°C时，将钢球进行 回火。
[0014] 将钢球放置于工业食盐和生灰石混合物中冷却一般冷却速度为0. 5?0. 8°C /s。 钢球在水中进行水淬时，钢球温度由650?900°C在水中快速降温到40?60°C时，钢球在 水中的淬火时间为3?12min。
[0015] 本发明所述的高淬透性钢球的生产方法采取将钢球放置于工业食盐和生灰石混 合物中冷却，工业食盐和生灰石混合物其作用如下：1、不论是工业食盐还是生石灰，随钢球 进入水中，都将增加钢球的淬透性。根据金属学原理，钢材在进行淬火时，钢材置于食盐水 或碱性溶液中，冷却速度均大于钢材置于清水中淬火；2、钢球刚进入水中淬火时，钢球表面 由于高温与水接触而汽化，在钢球表面形成气泡膜，削弱了钢球表面淬透性。如采用本发明 所述的高淬透性钢球的生产方法，钢球在预冷时，钢球表面由于附着有工业食盐和生石灰， 钢球表面的气泡膜由于食盐和生石灰融于水中，有效的破坏钢球表面的气泡膜，增加淬透 性；3、锻后钢球，置于工业食盐和生石灰的混合物中，有助于钢球表面的保温，降低了钢球 淬火前的冷却速度，从而降低钢球内部热应力，有助于钢球在使用过程当中，不易破碎。
[0016] 由于将钢球放置于工业食盐和生灰石混合物中冷却；因此在将钢球放入水中进行 水淬时，钢球表面会附着一层工业食盐和生灰石的混合物。从而可以提高钢球的淬透性；有 助于钢球表面的保温，降低了钢球淬火前的冷却速度，从而降低钢球内部热应力，有助于钢 球在使用过程当中，不易破碎；提高了钢球表面和心部的硬度，同时使得钢球表面具有一层 高淬透性深硬化层，钢球的冲击韧性好。
[0017] 现有技术中钢球的预冷是将钢球直接置于底部带有通孔的台架上进行预冷，带孔 的台架上预冷需人工操作，且降温速度慢，降温不均匀；或者是采用等温螺旋机进行降温， 但是采用螺旋机进行降温，钢球冷却速度较快，心部热应力较大，使用过程中易碎，同时钢 球在螺旋机上易发生碰撞或挤压，造成钢球破碎或是形状不规则。而本发明采用将钢球放 置到于工业食盐和生灰石混合物中缓慢冷却，相对于钢球在空气中静置或在螺旋机上，冷 却速度稍慢，内应力更小，钢球之间也不易碰撞而发生破碎或影响使用性能。
[0018] 综上所述，本发明所述的高淬透性钢球的生产方法中，首先采取将钢球置于工业 食盐和生石灰混合物后进行预冷后再进行水淬。现有技术中往往为了增加钢球表面的强 度，对钢球采取两次淬火的工艺处理，如专利号为：ZL 201310008177. 1，专利名称为：《锻 钢球的制造方法》的专利中采取的是二次淬火，二次淬火将大大增加能源消耗；使得工艺步 骤繁琐；工艺稳定性差。钢的淬火是指将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢）或Acl (过共 析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷 速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
[0019] 本发明所述的高淬透性钢球的生产方法，在钢球的预冷过程中，通过将钢球放置 于工业食盐和生灰石混合物中预冷；预冷后得到的钢球只需要经过一次水淬，就能生产出 具有高淬透性深硬化层的高韧性钢球；通过一次淬火得到高韧性的钢球，从而简化了工艺， 降低了能耗，节能减排。因此本发明所述的高淬透性钢球的生产方法简化了传统生产方法 的工艺步骤，提高生产效率，降低生产成本；同时得到的钢球表面硬度高，钢球心部硬度高， 冲击韧性好；钢球具有良好的强韧性和性能均匀性，使用过程中滚动接触疲劳性能和耐磨 损性能好，适用于铁矿石等高硬度矿石的研磨。
[0020] 锻造钢球时，钢球坯的成分按重量百分比计为：C为0. 76?0. 88%，Si为0. 30? 0. 80%，Mn为1.00?1.40%，Cr为0.20?0.50%，其余为Fe或是不可避免的杂质。上述 钢球坯为高碳钢轨钢成分，采用的是高碳高铬含量，碳含量较高能提高钢球的耐磨性，铬含 量较高能提高钢球的淬透性。在此成分下，能大大提高钢球