一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法，该耐磨球包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体包括以下成分：C、Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Al、Mg、B、Ti、Zr、Nb、Mo、Co、V、Nd、W、P、Fe和杂质。在制备过程中，利用激光熔覆处理技术，将合金粉末与陶瓷粉末熔覆在耐磨球基体表面，经预冷处理、深冷处理、低温回火、冷处理后回火得到所述球磨机用低磨耗耐磨球。本发明专利技术提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球具有强度高、硬度大、抗氧化性好、耐腐蚀性好、磨耗低、使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法
本专利技术涉及耐磨材料
，尤其涉及一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法。
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粉磨设备，磨球作为球磨机中的粉碎介质，用于粉碎球磨机中的物料，其广泛用于水泥、电力、选矿、建材等行业，随着球磨机需求量越来越大，耐磨球的消耗也在大幅度增加，因此改善耐磨球性能，降低耐磨球的磨耗，提高其使用寿命，将会产生很大的经济效益。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法，该球磨机用低磨耗耐磨球具有强度高、硬度大、抗氧化性好、耐腐蚀性好、磨耗低、使用寿命长等优点。本专利技术提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量分数包括以下成分：C：1～2.2％、Si：2.8～3.5％、Mn：0.5～1.2％、Cr：9.5～13.5％、Ni：0.45～0.7％、Cu：0.52～0.82％、Al：0.015～0.04％、Mg：0.01～0.025％、B：0.15～0.5％、Ti：0.04～0.07％、Zr：0.004～0.01％、Nb：0.01～0.03％、Mo：0.15～0.45％、Co：0.002～0.006％、V：0.02～0.035％、Nd：0.008～0.016％、W：0.004～0.008％、P≤0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。优选地，耐磨球基体按质量分数包括以下成分：C：1.5～1.8％、Si：3.1～3.3％、Mn：0.8～1％、Cr：10.8～12％、Ni：0.55～0.65％、Cu：0.64～0.7％、Al：0.025～0.03％、Mg：0.018～0.022％、B：0.25～0.35％、Ti：0.05～0.06％、Zr：0.006～0.008％、Nb：0.018～0.023％、Mo：0.27～0.34％、Co：0.003～0.005％、V：0.027～0.03％、Nd：0.01～0.012％、W：0.005～0.007％、P≤0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。本专利技术还提出了一种球磨机用低磨耗耐磨球的制备方法，包括以下步骤：S1、将原料按熔点从低到高加入中频感应熔炼炉中进行熔炼，得到钢水，经浇注成型得到耐磨球坯体；S2、将耐磨球坯体淬火处理，然后空冷至室温后进行低温回火得到耐磨球基体；S3、将干燥后的熔覆层粉末与粘结剂混合均匀制成膏状,然后涂覆在经清洗后的耐磨球基体表面，激光熔覆处理后，冷却到室温得到初级耐磨球；S4、将初级耐磨球预冷处理，再深冷处理，升至室温，经低温回火，然后冷处理，升至室温，在热水中静置，经低温回火后空冷至室温得到所述球磨机用低磨耗耐磨球。优选地，在S1中，所述原料为废钢、废铁、稀土合金。优选地，在S3中，激光熔覆处理工艺为：单道扫描，氩气保护激光池，光斑直径为3.5～4.5mm，扫描速度为6～7mm/s，功率为1.3～1.4KW。优选地，在S3中，熔覆层粉末由合金粉末与陶瓷粉末混合均匀组成，且熔覆层厚度为1.2-1.8mm；其中，陶瓷粉末粒径为55～65nm，合金粉末的粒径为80～100μm，陶瓷粉末的重量占熔覆层粉末总重量的6.5～9.5wt％。优选地，在S4中，具体步骤如下：将初级耐磨球放入冰水中25～35min，再以1～2℃/min的速度降温至-55～-45℃，保温30～40min，然后在液氮中放置20～30min，升至室温，经15～25min升温至150～170℃，保温4～5h，空冷至室温，然后以1～2℃/min的速度降温至-65～-50℃，保温50～60min，升至室温，在70～80℃的热水中放置40～60min，除去水分后经5～10min升温至220～260℃，保温4～6h，空冷至室温后得到所述球磨机用低磨耗耐磨球。优选地，陶瓷粉末按重量份包括以下组分：15～25份BN、20～30份SiC、30～40份B2O3、20～30份TiO2、10-20份WC。优选地，合金粉末按质量分数包括以下成分：C：0.5～0.9％、Cr：10～13.5％、B：0.4～1.2％、Sc：0.02～0.08％、Si：0.35～0.55％、Zr：0.02～0.03％、Co：4～8％、Y：0.02～0.04％、La：0.008～0.012％，余量为Fe及不可避免的杂质。优选地，合金粉末中B、Sc、Zr的质量分数满足关系式：wB＝k1wSc+k2wZr；其中，wB为B的质量分数，wSc为Sc的质量分数，wZr为Zr的质量分数，k1取1～10，k2取5～15。优选地，所述球磨机用低磨耗耐磨球的直径为60～100mm。本专利技术中通过控制C、Cr、Si、Ni的含量，为耐磨球基体的耐腐蚀性、抗氧化性、硬度、强度与耐磨性奠定了基础；V、Mo、W、Ti配合，使耐磨球的内部组织致密，细化结晶，避免晶间腐蚀，提高整体力学性能；在熔覆层中，采用合金粉末与陶瓷粉末，合金粉末中Si、B、Sc、La、Y、Zr配合具有良好的脱氧效果与细化晶粒的作用，减少CoO、FeO在组织中的含量，其中，Sc、La、Y、Zr配合，改善了纳米陶瓷粉末与耐磨球基体的结合力，降低熔覆层开裂敏感性；通过函数关系合理控制合金粉末B、Zr、Sc的含量，在脱氧的同时部分反应生成一定量的ZrB2与ScB2，Sc又能促进ZrB2、ScB2的上浮，提高熔覆层内部的硬度、强度、耐磨性能及耐磨球表面润滑性；在熔融状态下，合金粉末之间、合金粉末与耐磨球基体表面反应生成Fe-B-Sc相、Fe-Al-Sc相、Fe-Co-Sc相、Fe-Co-Y相,同时生成CrB、Cr2B、Cr23C6、Cr7C3，大大提高了熔覆层与耐磨球基体的结合力与稳定性，同时提高了熔覆层的硬度、强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等力学性能；陶瓷粉末的粒度为55～65nm，具有高韧性与低温超塑性，可以明显的改善陶瓷的脆性性能，陶瓷粉末中的BN、SiC、B2O3、TiO2、WC彼此配合，消除了熔覆层中合金粉末本身的枝晶紊乱形态，整个熔覆层为致密细小的等轴晶结构，通过弥散强化、固溶强化以及激光快速加热快速冷却造成的晶粒细化等因素，使熔覆层的组织形态明显改变，显著提高耐磨球的硬度、耐高温性能、耐腐蚀性能、抗氧化性能等性能；本专利技术中，根据合金粉末与陶瓷粉末粒径的不同，将少量的陶瓷粉末填充在合金粉末中，通过合理设置激光熔覆技术的各项参数，使熔覆层与耐磨球基体具有较强的结合强度，同时耐磨球熔覆层将合金粉末良好的力学性能与陶瓷粉末良好的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性有机的结合，提高了耐磨球的使用寿命，降低了耐磨球的磨耗；熔覆处理后进行预冷处理，再缓慢降温，使耐磨球内外受热温差小，防止温度下降过快导致耐磨球表面起皮，再在液氮下进行深冷处理，提高耐磨球表面位错密度，将残余奥氏体转变为马氏体，同时，耐磨球基体及熔覆层有较小尺寸的碳化物析出，碳化物的析出及奥氏体晶粒的变小使基体发生弥散强化和细晶强化，而耐磨球基体上碳化物的析出会扩散至界面处，对熔覆层硬度等力学性能及熔覆层附着力起到强化作用，经热水保温与低温回火处理，消除耐磨球残余应力，然后进行冷处理与低温回火，使耐磨球各项性能进一步得到强化，显著提高耐磨球的性能与使用寿命，降低了耐磨球的磨耗。本专利技术通过合理设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球磨机用低磨耗耐磨球，其特征在于，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量分数包括以下成分：C：1～2.2％、Si：2.8～3.5％、Mn：0.5～1.2％、Cr：9.5～13.5％、Ni：0.45～0.7％、Cu：0.52～0.82％、Al：0.015～0.04％、Mg：0.01～0.025％、B：0.15～0.5％、Ti：0.04～0.07％、Zr：0.004～0.01％、Nb：0.01～0.03％、Mo：0.15～0.45％、Co：0.002～0.006％、V：0.02～0.035％、Nd：0.008～0.016％、W：0.004～0.008％、P≤0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种球磨机用低磨耗耐磨球，其特征在于，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量分数包括以下成分：C：1～2.2％、Si：2.8～3.5％、Mn：0.5～1.2％、Cr：9.5～13.5％、Ni：0.45～0.7％、Cu：0.52～0.82％、Al：0.015～0.04％、Mg：0.01～0.025％、B：0.15～0.5％、Ti：0.04～0.07％、Zr：0.004～0.01％、Nb：0.01～0.03％、Mo：0.15～0.45％、Co：0.002～0.006％、V：0.02～0.035％、Nd：0.008～0.016％、W：0.004～0.008％、P≤0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述球磨机用低磨耗耐磨球，其特征在于，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量分数包括以下成分：C：1.5～1.8％、Si：3.1～3.3％、Mn：0.8～1％、Cr：10.8～12％、Ni：0.55～0.65％、Cu：0.64～0.7％、Al：0.025～0.03％、Mg：0.018～0.022％、B：0.25～0.35％、Ti：0.05～0.06％、Zr：0.006～0.008％、Nb：0.018～0.023％、Mo：0.27～0.34％、Co：0.003～0.005％、V：0.027～0.03％、Nd：0.01～0.012％、W：0.005～0.007％、P≤0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。3.一种如权利要求1或2所述球磨机用低磨耗耐磨球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将原料按熔点从低到高加入中频感应熔炼炉中进行熔炼，得到钢水，经浇注成型得到耐磨球坯体；S2、将耐磨球坯体淬火处理，然后空冷至室温后进行低温回火得到耐磨球基体；S3、将干燥后的熔覆层粉末与粘结剂混合均匀制成膏状,然后涂覆在经清洗后的耐磨球基体表面，激光熔覆处理后，冷却到室温得到初级耐磨球；S4、将初级耐磨球预冷处理，再深冷处理，升至室温，经低温回火，然后冷处理，升至室温，在热水中静置，经低温回火后空冷至室温得到所述球磨机用低磨耗耐磨球。4.根据权利要求3所述球磨机...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢光辉，
申请(专利权)人：芜湖锐华暖通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34