專利名稱：貝氏體馬氏體馬口球鐵磨球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及球磨機(jī)用球鐵磨球的材質(zhì)及其熱處理方法。
現(xiàn)在，球磨機(jī)上所用的球鐵磨球，其基體組織一般為鑄態(tài)馬氏體或經(jīng)淬火與回火處理的回火馬氏體。實(shí)踐證明，這些球鐵磨球破球率較高，往往影響球磨機(jī)的生產(chǎn)效率。賀林等人在《大型水泥球磨機(jī)引進(jìn)磨球的材質(zhì)分析》一文中指出(參見(jiàn)《摩擦磨損》1987.NO.1，)日本高鉻磨球通過(guò)特殊熱處理工藝而獲得的羽毛狀貝氏體是該磨球硬度低而耐磨性好的原因。貝氏體球鐵較馬氏體球鐵有更好的耐磨性。但目前，貝氏體或馬氏體貝氏體球鐵的獲得，主要有賴于加入Mo、Ni等貴重合金元素并進(jìn)行等溫淬火處理，因而成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。況且，貝氏體馬氏體球鐵用作磨球材質(zhì)，至今尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明提供的貝氏體馬氏體麻口球鐵磨球，采用廉價(jià)合金元素對(duì)球鐵進(jìn)行低合金化，并采取鑄造余熱淬火等技術(shù)措施，從而較好地解決了目前球磨機(jī)用磨球生產(chǎn)成本高，耐磨性差，使用壽命低等問(wèn)題。
本發(fā)明的要點(diǎn)是，采用普通的Cu，Cr、Mn等合金元素對(duì)球鐵進(jìn)行低合金化，球鐵磨球的化學(xué)成分控制在(重量%)C3.2～3.5，Si2.2～3.2，Mn1.5～3.5，Cu0.5～1.5，Cr0.3～1.0，P≤0.10，S≤0.02。
球鐵熔煉時(shí)，采用1號(hào)稀土硅鐵加稀土鎂硅鐵合金作復(fù)合球化劑對(duì)其進(jìn)行球化處理。用75號(hào)硅鐵對(duì)其進(jìn)行孕育處理，孕育處理量控制在0～0.5%。
球鐵磨球砂型澆注后，利用鑄造余熱進(jìn)行淬火。開(kāi)箱落砂溫度控制在820～920℃，淬火溫度控制在720～780℃。淬火冷卻劑的配方為(重量%)模數(shù)M＝2.0～2.3的水玻璃(Na2O、mSiO2)5～15，工業(yè)用碳酸鈉3～9，氯化鈉3～9，其余為水。淬火冷卻劑的使用溫度為20～80℃。這種淬火冷卻劑的成本僅為工業(yè)用20號(hào)機(jī)油的 1/8 ～ 1/15 ，而且不易著火，不易老化，冷卻性能良好。
球鐵磨球淬火后應(yīng)在12小時(shí)之內(nèi)及時(shí)回火。其回火工藝為，以小于180℃/小時(shí)的速度升溫至270～320℃，保溫2～4小時(shí)后空冷。
球鐵磨球的最終組織是以貝氏體為主加5～25%馬氏體加5～25%殘留奧氏體的混合基體，基體上分布著5～15%的碳化物。球鐵磨球的硬度為HRC42～56。試驗(yàn)證明，這種基體組織韌性好耐磨性高，基體上分布的碳化物可有效地抵抗切削磨損。
本發(fā)明選用Cu、Cr、Mn等合金元素對(duì)球鐵進(jìn)行低合金化，其中Mn、Cr可有效地提高球鐵的淬透性，并強(qiáng)化基體。Cu能改善組織的均勻性和材質(zhì)的韌性。Cu和Cr的配合使用可延長(zhǎng)磨球在磨蝕介質(zhì)中工作的使用壽命。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明選用的Cu、Cr、Mn合金元素，價(jià)格便宜，來(lái)源充足，而且本發(fā)明用量較少，所以生產(chǎn)成本顯著降低。采用鑄造余熱淬火，不僅縮短生產(chǎn)周期，而且無(wú)需淬火加熱設(shè)備，既減少設(shè)備投資又節(jié)省能源。本發(fā)明球鐵磨球的基體組織以貝氏體為主，基體上分布著碳化物硬質(zhì)點(diǎn)，因而韌性好耐磨性高。
本發(fā)明球鐵磨球可用砂型鑄造或金屬型鑄造，采用沖天爐熔煉，熔煉工藝與普通球鐵類似。采用砂型鑄造余熱淬火，適宜于在機(jī)器造型-落砂-淬火-回火流水線上生產(chǎn)，可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，并穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。若采用金屬型鑄造，可進(jìn)一步細(xì)化晶粒，提高工藝出品率，直徑小于60mm的磨球可省去淬火處理。
下面是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
生產(chǎn)直徑為φ50、φ60、φ70、φ80、φ90(mm)的球鐵磨球共4.5噸。在直徑1.5米的水泥熟料球磨機(jī)上進(jìn)行裝機(jī)試驗(yàn)。
采用沖天爐熔煉，熔煉工藝與普通球鐵類似。用Cu、Cr、Mn合金元素對(duì)球鐵進(jìn)行低合金化，其化學(xué)成分為(重量%)C3.2～3.5，Si2.2～2.8Mn1.5～1.8，Cu0.7～1.5，Cr0.3～0.7，P≤0.10，S≤0.02。用1號(hào)稀土硅鐵加稀土鎂硅鐵合金作球化劑對(duì)其進(jìn)行球化處理，用75號(hào)硅鐵對(duì)其進(jìn)行孕育處理，孕育處理量為0～0.5%。
采用砂型鑄造余熱淬火，開(kāi)箱落砂溫度為880～900℃，淬火溫度為760～780℃。淬火冷卻劑的配方為(重量%)模數(shù)M＝2.0～2.3的水玻璃10，工業(yè)用碳酸鈉5，氯化鈉5，其余為水。淬火冷卻劑使用溫度為20～70℃。磨球淬火后，在12小時(shí)之內(nèi)回火火。回火工藝是，以小于180℃/小時(shí)的速度升溫至270～300℃，保溫4小時(shí)后空冷。
球鐵磨球的最終組織是10～20%馬氏體，10～15%殘留奧氏體，10～15%碳化物，其余為貝氏體。磨球硬度為HRC46～54。
本球鐵磨球裝機(jī)試驗(yàn)1300小時(shí)，實(shí)際磨耗率為175克/噸水泥，破球率為1.87%，磨球無(wú)失圓剝落等缺陷。試驗(yàn)表明，本發(fā)明提供的貝氏體馬氏體麻口球鐵磨球是一種質(zhì)量較好的鑄造磨球。
權(quán)利要求
1.貝氏體馬氏體球鐵磨球，本發(fā)明的特征在于，球鐵磨球的化學(xué)成分控制在(重量%)C3.2～3.5，Si2.2～3.2，Mn1.5～3.5，Cu0.5～1.5，Cr0.3～1.0，P≤0.10，S≤0.02。
2.貝氏體馬氏體球鐵磨球的熱處理方法，本發(fā)明的特征在于，采用砂型鑄造余熱淬火，開(kāi)箱落砂溫度控制在820～920℃，淬火溫度控制在720～780℃，球鐵磨球淬火后在12小時(shí)之內(nèi)回火。回火工藝為以小于180℃/小時(shí)的速度升溫至280～320℃，保溫2～4小時(shí)后空冷。
3.按權(quán)利要求2所述的球鐵磨球的鑄造余熱淬火工藝，其特征在于，淬火冷卻劑的配方為(重量%)模數(shù)M＝2.0～2.3的水玻璃5～15，碳酸鈉2～7，氯化鈉2～7，其余為水，淬火冷卻劑的使用溫度控制在20～80℃。
全文摘要
貝氏體馬氏體馬口球鐵磨球，本發(fā)明采用普通合金元素Cu、Cr、Mn對(duì)球鐵進(jìn)行低合金化，利用鑄造余熱淬火，其最終組織為以貝氏體為主，加少量馬氏體、殘留奧氏體和碳化物，硬度為HRC42～56。本球鐵磨球生產(chǎn)成本低，使用壽命長(zhǎng)，且生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)便易行，宜于在砂型鑄造流水線生產(chǎn)和金屬型鑄造時(shí)推廣。
文檔編號(hào)C22C37/04GK1045280SQ89101099
公開(kāi)日1990年9月12日 申請(qǐng)日期1989年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月28日
發(fā)明者王琥, 羅署生, 張兆云 申請(qǐng)人:陜西機(jī)械學(xué)院