本发明涉及耐磨球领域，尤其涉及一种高铬高硬度高韧性的耐磨球及其制备方法。
背景技术：
球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一。耐磨件是球磨机设备研磨物料介质，通过耐磨件之间、耐磨件与物料之间的碰撞摩擦产生磨剥作用，是重要的基础零部件，其广泛用于矿山、水泥厂和发电厂的生产工艺过程中。现有技术中，耐磨球还无法完全满足性能需求，如何有效提高耐磨球的硬度和韧性是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高铬高硬度高韧性的耐磨球及其制备方法。本发明通过对组分进行合理选择，有效提升了耐磨球的硬度和韧性，延长了使用寿命。
本发明提出的一种高铬高硬度高韧性的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：2.74-2.94％，Mn：1.24-1.28％，S：0.046-0.050％，P：0.051-0.055％，Si：0.71-0.91％，Cr：14.83-16.83％，Mo：0.14-0.18％，V：0.05-0.09％，W：0.01-0.02％，Ti：0.02-0.06％，Bi：0.01-0.03％，稀土：0.005-0.015％，Nb：0.24-0.28％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，C含量与Si含量之比C/Si以重量比计，满足54.8＜C/Si＜73.5。
优选地，Mn、Si及Cr的合计含量(Mn+Si+Cr)与C的含量之比(Mn+Si+Cr)/C以重量比计，满足5.7＜(Mn+Si+Cr)/C＜6.6。
优选地，Mn和Si的合计含量(Mn+Si)与稀土含量之比(Mn+Si)/稀土以重量比计，满足130＜(Mn+Si)/稀土＜438。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：2.76-2.92％，Mn：1.25-1.27％，S：0.047-0.049％，P：0.052-0.054％，Si：0.73-0.89％，Cr：14.85-16.81％，Mo：0.15-0.17％，V：0.06-0.08％，W：0.012-0.018％，Ti：0.03-0.05％，Bi：0.015-0.025％，稀土：0.008-0.012％，Nb：0.25-0.27％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，其各组分的重量百分数如下：C：2.84％，Mn：1.26％，S：0.048％，P：0.053％，Si：0.81％，Cr：15.83％，Mo：0.16％，V：0.07％，W：0.015％，Ti：0.04％，Bi：0.02％，稀土：0.010％，Nb：0.26％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的一种高铬高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和铌块进行熔炼，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：2.74-2.94％，Mn：1.24-1.28％，S：0.046-0.050％，P：0.051-0.055％，Si：0.71-0.91％，Cr：14.83-16.83％，Mo：0.14-0.18％，V：0.05-0.09％，W：0.01-0.02％，Ti：0.02-0.06％，Bi：0.01-0.03％，稀土：0.005-0.015％，Nb：0.24-0.28％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至960-990℃，保温15-25min，空冷至室温，然后升温至550-650℃，保温25-35min，然后空冷至室温得高铬高硬度高韧性的耐磨球。
优选地，S1中，熔炼的温度为1400-1450℃。
优选地，S1中，球化处理的温度为1450-1550℃。
本发明通过对高铬高硬度高韧性的耐磨球的组分进行合理选择，并控制P、S两种杂质的含量，同时当钢球中含铬量达到一定比例时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢球表面形成一层很薄的氧化膜，可阻止钢球的基体进一步腐蚀，提升了耐磨球的硬度和韧性，延长了使用寿命；控制碳元素和硅元素的配比，使得碳元素在一定硅元素的前提下，保持在一定范围内，有效提高了本发明耐磨球的硬度。控制锰元素、硅元素和铬元素的合计含量与碳元素含量的配比，使得锰元素、硅元素和铬元素的合计含量在一定碳元素含量的前提下，保持在一定范围内，有效提高了本发明耐磨球优异的硬度和韧性。控制锰元素和硅元素的合计含量与碳元素的含量配比，是的锰元素和硅元素的合计含量在一定碳元素含量得基础上，保持在一定范围内，锰元素和硅元素的合计含量控制在一定范围内，锰是使Y相区扩大的合金元素，它可使钢的淬透性增加，使Ms点降低，促进奥氏体晶粒长大，硅是使Y相区封闭的合金元素，它可使钢的淬透性略有提高，使钢的屈服强度有所提高。钢中同时加入硅和锰两种合金元素，可以发挥各自的优点，减弱二者的缺。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明提出的一种高铬高硬度高韧性的耐磨球，其各组分的重量百分数如下：C：2.84％，Mn：1.26％，S：0.048％，P：0.053％，Si：0.81％，Cr：15.83％，Mo：0.16％，V：0.07％，W：0.015％，Ti：0.04％，Bi：0.02％，稀土：0.010％，Nb：0.26％，其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例2
本发明的一种高铬高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和铌块进行熔炼，熔炼的温度为1400℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，球化处理的温度为1550℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：2.74％，Mn：1.28％，S：0.046％，P：0.055％，Si：0.71％，Cr：16.83％，Mo：0.14％，V：0.09％，W：0.01％，Ti：0.06％，Bi：0.01％，稀土：0.015％，Nb：0.24％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至960℃，保温25min，空冷至室温，然后升温至550℃，保温35min，然后空冷至室温得高铬高硬度高韧性的耐磨球。
实施例3
本发明的一种高铬高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和铌块进行熔炼，熔炼的温度为1450℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，球化处理的温度为1450℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：2.94％，Mn：1.24％，S：0.050％，P：0.051％，Si：0.91％，Cr：14.83％，Mo：0.18％，V：0.05％，W：0.02％，Ti：0.02％，Bi：0.03％，稀土：0.005％，Nb：0.28％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至990℃，保温15min，空冷至室温，然后升温至650℃，保温25min，然后空冷至室温得高铬高硬度高韧性的耐磨球。
实施例4
本发明的一种高铬高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和铌块进行熔炼，熔炼的温度为1415℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，球化处理的温度为1540℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：2.76％，Mn：1.27％，S：0.047％，P：0.054％，Si：0.73％，Cr：16.81％，Mo：0.15％，V：0.08％，W：0.012％，Ti：0.05％，Bi：0.015％，稀土：0.012％，Nb：0.25％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至965℃，保温22min，空冷至室温，然后升温至555℃，保温32min，然后空冷至室温得高铬高硬度高韧性的耐磨球。
实施例5
本发明的一种高铬高硬度高韧性的耐磨球的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铁块、碳粉、锰块、硫粉、磷粉、硅粉、铬锭、钼锭、钒锭、钨块、钛粉、铋锭和铌块进行熔炼，熔炼的温度为1435℃，得到合金液，然后加入稀土进行球化处理，球化处理的温度为1460℃；
S2、向S1中经过球化处理的合金液进行精炼脱硫、脱氧，进行检测，合金液按重量百分比包括如下组分：C：2.92％，Mn：1.25％，S：0.049％，P：0.052％，Si：0.89％，Cr：14.85％，Mo：0.17％，V：0.06％，W：0.018％，Ti：0.03％，Bi：0.025％，稀土：0.008％，Nb：0.27％，其余为Fe和不可避免的杂质；
S3、将S2中得到合金液进行浇注，经铸造成型，清理，得到铸件，将铸件升温至985℃，保温18min，空冷至室温，然后升温至645℃，保温28min，然后空冷至室温得高铬高硬度高韧性的耐磨球。
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。