一种激光熔覆制备高硬高韧耐磨球的方法技术

本发明专利技术公开了一种激光熔覆制备高硬高韧耐磨球的方法，包括以下步骤：将废钢、铬钢、稀土合金、锰钢、钼钢、钒钢、钨渣、硅铁、钛锭、锆锭、铝锭和镁锭进行熔炼得到合金液；将合金液浇注得到球坯；将球坯热处理后得到回火球；将回火球清洗后选用Fe基合金和WC粉末为熔覆粉末进行激光熔覆得到所述高硬高韧耐磨球，Fe基合金中的成份包括C、Cr、Co、Ni、Mo、Ti、V、B，激光熔覆的功率为2500-3000W，光斑直径为3-5mm，光斑移动速度为10-15mm/s，熔覆层厚度为5-10μm。本发明专利技术提出的激光熔覆制备高硬高韧耐磨球的方法，其过程简单，条件易于控制，得到的成品硬度高、韧性好，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐磨球
，尤其涉及。
技术介绍
球磨机是水泥、电力、选矿、建材等行业中广泛应用的高细磨机械之一。球磨机钢球是球磨机设备研磨物料介质，通过球磨机钢球之间、钢球与物料之间的碰撞摩擦产生磨削作用，从而将物料的粒径进一步减小。现有技术中，球磨机的磨介钢球主要是铬系合金、锰系合金等球磨铸钢件或球磨铸铁件，如高铬钢球、低铬钢球、多元合金钢球和钒钛铬合金钢球等。为了提高破碎效率和钢球的耐用度，需要钢球表面有足够的硬度和耐磨度，同时，在研磨过程中，钢球与磨料、钢球与衬板以及钢球与钢球之间发生的冲撞不可避免，因此，还要求钢球有一定的韧性。近年来，随着我国工业的迅速发展，对耐磨球的质量和数量提出了更高的要求，而现有技术中所用的钢球其硬度和韧性之间往往很难达到平衡，从而限制了其应用范围。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了，其过程简单，条件易于控制，得到的成品硬度高、韧性好，使用寿命长。本专利技术提出的，包括以下步骤:S1、按重量份将100-150份废钢、50-80份铬钢、10-15份稀土合金、5-15份锰钢、5-15份钼钢、5-15份钒钢、10-35份钨渣和2_10份硅铁放入熔炼炉中，升温至1500-1650 °C，保温0.5-lh后加入10-15份钛锭和15-30份锆锭，在1450-1500 °C下保温10-25min，然后在1550_1600°C下加入5-12份铝锭和5-20份镁锭保温10_25min，捞出浮在液体表面的炉渣后得到合金液；S2、浇注:将合金液进行浇注，待合金液凝固后冷却至室温得到球坯，其中，浇注的温度为 1450-1550°C ；S3、热处理:将球坯放入电炉内，升温至550-650 °C，保温2.5-3.5h，升温至700-780 °C，保温 0.5-2h，升温至 900-950 °C，保温 20_50min，升温至 980-1050 °C，保温30-50min，然后空冷至室温得到淬火球；将淬火球升温至500-580°C，保温30_50min，然后降温至350-450°C，保温50-60min，水冷至室温得到回火球；S4、将回火球清洗后选用Fe基合金和WC粉末为熔覆粉末进行激光熔覆得到所述高硬高韧耐磨球，其中，Fe基合金与WC粉末的重量比为5-10:1 ;所述Fe基合金中，C的质量分数为0.1-0.5%, Cr的质量分数为11-15%，Co的质量分数为1.5-2.5%, Ni的质量分数为5-8%、Mo的质量分数为0.5-2%, Ti的质量分数为0.5-1.2%, V的质量分数为0.1-0.5%, B的质量分数为1-1.5%、余量为Fe ;所述激光熔覆过程中，激光熔覆的功率为2500-3000W，光斑直径为3-5mm，光斑移动速度为10-15mm/s，熔覆层厚度为5_10 μπι。优选地，在S1中，按重量份将135份废钢、70份铬钢、12份稀土合金、13.5份锰钢、10份钼钢、12份钒钢、30份钨渣和8份硅铁放入熔炼炉中，升温至1600°C，保温0.8h后加入12份钛锭和20份锆锭，在1480°C下保温20min，然后在1580°C下加入10份铝锭和15份镁锭保温20min，捞出浮在液体表面的炉渣后得到合金液。优选地，在S3中，升温至550-650°C的过程中，平均升温速率为20-35°C /min。优选地，在S3中，升温至900-950°C的过程中，平均升温速率为10_25°C /min。优选地，在S3中，降温至350-450°C的过程中，平均降温速率为5_15°C /min。优选地，在S3中，将球坯放入电炉内，升温至600 °C，保温3.2h，升温至750 °C，保温1.3h，升温至920°C，保温35min，升温至1000°C，保温40min，然后空冷至室温得到淬火球；将淬火球升温至550°C，保温38min，然后降温至400°C，保温55min，水冷至室温得到回火球。优选地，在S4中，所述Fe基合金与WC粉末的重量比为8.5:1。优选地，在S4中，所述Fe基合金中，C的质量分数为0.25 %，Cr的质量分数为12%, Co的质量分数为2%、Ni的质量分数为7.5%、Mo的质量分数为1.3%、Ti的质量分数为1%、V的质量分数为0.35%、B的质量分数为1.2%、余量为Fe。优选地，在S4中，所述激光熔覆过程中，激光熔覆的功率为2850W，光斑直径为4mm，光斑移动速度为12mm/s，熔覆层厚度为8 μ m。优选地，在S4中，所述Fe基合金的粒度为250-350目；所述WC粉末的粒度为150_250nm。本专利技术激光熔覆制备高硬高韧耐磨球的方法中，选择了废钢、铬钢、稀土合金、锰钢、钼钢、钒钢、钨渣、硅铁、钛锭、锆锭、铝锭和镁锭为原料，通过调节各原料的含量，并控制熔炼过程中的加料顺序和熔炼温度，使得到的球坯具有优异的耐磨性、硬度和韧性，根据上述参数得到的球坯能满足高硬高韧耐磨球的使用要求，其中，钨渣中含有W、Mn、Nd、Ti等合金元素，其与体系中的锰钢、钛锭、锆锭、钒钢具有协同作用，能与体系中的碳结合形成熔点很高的碳化物，从而起到异相成核的作用，细化一次结晶组织，同时能降低体系后中奥氏体的稳定性，有利于体系中马氏体的形成，另外还能阻碍奥氏体的晶粒长大，起到细化晶粒的作用，提高了体系的韧性和强度；在之后的热处理过程中，合理控制了热处理的工艺参数，使的基体中的残余奥氏体转变为马氏体组织，在高温过程中组织中的连续网状结构转化为了断网状结构，从而进一步细化了晶粒，改善了碳化物的形貌，进一步提高了体系的韧性、硬度和强度；之后将回火球的表面进行了激光熔覆，在激光熔覆的过程中，选择了 Fe基合金熔覆粉末，其与球坯的结合性好，且在熔覆粉末中含有铬、锰、钼、碳等元素，起到了调整硬度、细化晶粒、净化晶界、控制碳化物含量和形貌的作用，进一步提高了耐磨球的硬度、抗冲刷性、耐磨损性和耐腐蚀性，延长了耐磨球的使用寿命。【具体实施方式】下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的，包括以下步骤:S1、按重量份将150份废钢、50份铬钢、15份稀土合金、15份锰钢、5份钼钢、15份钒钢、10份钨渣和2份硅铁放入熔炼炉中，升温至1650°C，保温0.5h后加入15份钛锭和15份锆锭，在1500°C下保温lOmin，然后在1600°C下加入5份铝锭和20份镁锭保温lOmin，捞出浮在液体表面的炉渣后得到合金液；S2、浇注:将合金液进行浇注，待合金液凝固后冷却至室温得到球坯，其中，浇注的温度为1450 °C ；S3、热处理:将球坯放入电炉内，升温至650 °C，保温2.5h，升温至780 °C，保温0.5h，升温至900 °C，保温50min，升温至980 °C，保温50min，然后空冷至室温得到淬火球；将淬火球升温至500 °C，保温50min，然后降温至350 °C，保温60min，水冷至室温得到回火球；S4、将回火球清洗后选用Fe基合金和WC粉末为熔覆粉末进行激光熔覆得到所述高硬高韧耐磨球，其中，Fe基合金与WC粉末的重量比为5:1 ;所述Fe基合金中，C的质量分数为0.5 %，Cr的质量分数为11 %，Co的质量分数为2.5 %、Ni的质量分数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光熔覆制备高硬高韧耐磨球的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按重量份将100‑150份废钢、50‑80份铬钢、10‑15份稀土合金、5‑15份锰钢、5‑15份钼钢、5‑15份钒钢、10‑35份钨渣和2‑10份硅铁放入熔炼炉中，升温至1500‑1650℃，保温0.5‑1h后加入10‑15份钛锭和15‑30份锆锭，在1450‑1500℃下保温10‑25min，然后在1550‑1600℃下加入5‑12份铝锭和5‑20份镁锭保温10‑25min，捞出浮在液体表面的炉渣后得到合金液；S2、浇注：将合金液进行浇注，待合金液凝固后冷却至室温得到球坯，其中，浇注的温度为1450‑1550℃；S3、热处理：将球坯放入电炉内，升温至550‑650℃，保温2.5‑3.5h，升温至700‑780℃，保温0.5‑2h，升温至900‑950℃，保温20‑50min，升温至980‑1050℃，保温30‑50min，然后空冷至室温得到淬火球；将淬火球升温至500‑580℃，保温30‑50min，然后降温至350‑450℃，保温50‑60min，水冷至室温得到回火球；S4、将回火球清洗后选用Fe基合金和WC粉末为熔覆粉末进行激光熔覆得到所述高硬高韧耐磨球，其中，Fe基合金与WC粉末的重量比为5‑10:1；所述Fe基合金中，C的质量分数为0.1‑0.5％，Cr的质量分数为11‑15％，Co的质量分数为1.5‑2.5％、Ni的质量分数为5‑8％、Mo的质量分数为0.5‑2％、Ti的质量分数为0.5‑1.2％、V的质量分数为0.1‑0.5％、B的质量分数为1‑1.5％、余量为Fe；所述激光熔覆过程中，激光熔覆的功率为2500‑3000W，光斑直径为3‑5mm，光斑移动速度为10‑15mm/s，熔覆层厚度为5‑10μm。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊夏鸣，
申请(专利权)人：宁国市南方耐磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34