[發(fā)明專利]一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410403358.9
• 申請日: 2014-08-16
• 公開（公告）號: CN104152792A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉金海;趙雪勃;李國祿;董天順;張建軍;郝曉燕
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/04;B02C17/20
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的技術(shù)方案涉及含球墨的鑄鐵合金，具體地說是一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球。

背景技術(shù)

在冶金、礦山、水泥和火力發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域的粉料研磨過程中，耐磨材料的磨損和能量消耗在經(jīng)濟成本中占有相當(dāng)大的比例。提高材料耐磨性，減少能源消耗，是我國在粉磨工業(yè)領(lǐng)域中降低成本，提高效益，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項重要課題。

目前，在國內(nèi)外用于磨球的耐磨材料主要有低鉻白口鑄鐵(1-3％Cr)、高鉻鑄鐵(10-28％Cr)和鍛造合金鋼等。這些材料存在著一些不可克服的缺點，如低鉻白口鑄鐵磨球的韌性較低，容易破碎和剝落；高鉻鑄鐵磨球在腐蝕性介質(zhì)的濕磨條件下耐磨性優(yōu)勢不大，性價比不高；鍛造合金鋼磨球的耐磨性較低，用量越來越少。另外，磨球的破碎和剝落使得粉磨工序中管磨機的生產(chǎn)率降低、研磨效率下降、能耗增加以及磨礦閉環(huán)回路的輔助設(shè)備系統(tǒng)磨損嚴重。再者，目前我國使用的主要是鉻系抗磨材料磨球，而我國是一個鉻資源貧窮國家，90％的資源需要進口。因此，開發(fā)適合我國國情的磨球材料及制作方法，做到科學(xué)、合理地利用現(xiàn)有資源，實現(xiàn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)少用鉻或不用鉻的材料，以代替鉻系耐磨材料磨球是十分迫切的研發(fā)工作。

近年來，國內(nèi)開發(fā)了幾種球墨鑄鐵磨球。CN1035138公開了“等溫淬火球墨鑄鐵磨球的制造方法”，其磨球的化學(xué)成分為：3.3-3.7％C，2.2-2.6％Si，0.4-0.7％Mn，P<0.09％，采用等溫淬火的工藝制造磨球，雖然磨球的韌性好，不失圓，破碎率低(<0.06％)，但是，對于直徑大于100mm的磨球，淬透性較低，磨球斷面存在三個組織區(qū)域：表面為貝氏體+奧氏體，過渡層為屈氏體+貝氏體，心部為屈氏體組織，這導(dǎo)致磨球硬度分布不均勻，體積硬度降低。CN1262338披露了“馬氏體/貝氏體復(fù)合鑄鐵磨球及生產(chǎn)方法”，其化學(xué)成分為：3.4-3.8％C，2.4-3.4％Si，2.0-3.5％Mn，0.1-0.5％Cr，0.2-0.8％Cu，0.003-0.03％B，P<0.08％，S<0.05％，其熱處理工藝為余熱淬火+回火，當(dāng)磨球在鑄型中冷卻至920-1000℃時，開箱空冷至780-820℃，淬入水玻璃溶液中，冷卻至50-120℃，取出低溫回火，這種工藝的缺點是現(xiàn)場工藝參數(shù)不易控制，磨球質(zhì)量不穩(wěn)定。CN1944700報道了“一種貝氏體球墨鑄鐵磨球及其制作工藝”，該工藝利用中頻感應(yīng)電爐熔煉結(jié)合真空實型鑄造制備出球墨鑄鐵磨球，然后采用控制熱處理工藝對磨球進行熱處理以獲得貝氏體復(fù)相組織，最后進行低溫回火，這種工藝的缺點是聚苯乙烯泡沫實型鑄造磨球容易產(chǎn)生黑渣，真空干砂緊實，冷卻速度慢，磨球體積硬度低，耐磨性差。CN1134468公開了“貝氏體球墨鑄鐵磨球”，該工藝采用水玻璃水溶液連續(xù)冷卻的方式對磨球進行淬火，硬度大于HRC55，但是連續(xù)冷卻獲得的貝氏體組織不穩(wěn)定，導(dǎo)致力學(xué)性能穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)碎球。CN101906565A公開了“含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵磨球及其制作方法”，其化學(xué)成分為：3.3～3.7％C、2.4～3.3％Si、2.5～3.6％Mn、0.6～1.5％Cr、P<0.08％、S<0.025％、0.03～0.05％Mg、0.02～0.04％RE，其缺點對于模數(shù)較小的磨球錳含量偏高，等溫淬火的組織容易出現(xiàn)白亮區(qū)，或組織轉(zhuǎn)變不完全，導(dǎo)致磨球在使用過程中，容易出現(xiàn)剝落，且耐腐蝕磨損性能降低，另外，對于直徑較大的磨球淬透性較低，硬度分布不均勻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種奧鐵體球墨鑄鐵磨球，通過加入淬透性高的Mo和Cu元素，降低錳含量，并且進行球化處理、孕育處理和輔以微合金化處理，再利用覆砂金屬型或金屬型鑄造工藝，在磨球鑄態(tài)組織中形成10-30％碳化物和細小石墨球，然后通過等溫淬火熱處理，獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)良的奧鐵體基體，并在奧鐵體基體中分布著一定數(shù)量的碳化物和石墨球，克服了現(xiàn)有磨球制造技術(shù)中存在的工藝參數(shù)不易控制、實型鑄造磨球容易產(chǎn)生黑渣、真空干砂緊實、冷卻速度慢、直徑大于100mm以上的磨球淬不透、磨球組織中容易出現(xiàn)白亮區(qū)，致使現(xiàn)有磨球產(chǎn)品在服役過程中存在表面容易剝落破碎和磨球疲勞壽命較低，導(dǎo)致球磨機生產(chǎn)效率低和消耗電能大的缺陷。