一种耐磨钢球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及研磨机械技术领域，尤其涉及了一种耐磨钢球及其制备方法，包括钢球主体、高密度合金、化合物层、强化层和低密度合金，所述高密度合金设置于钢球主体的外表面，所述化合物层设置于高密度合金的外表面，所述强化层设置于化合物层的外表面，所述低密度合金设置于强化层的外表面。该耐磨钢球及其制备方法，通过在钢球主体的外表面设置有按照一定重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、S和Fe的化合物层，钢球主体的外表面设置有经过激光相变强化处理的强化层，用激光束扫描钢球表层区域，提高了耐磨钢球的硬度、耐腐蚀性和耐磨性，在钢球的撞击和研磨的过程中，钢球的外表面不易发生损伤，减少了钢球的更换，从而降低了使用成本。从而降低了使用成本。从而降低了使用成本。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨钢球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及研磨机械
，具体为一种耐磨钢球及其制备方法。

技术介绍

[0002]耐磨钢球又称作研磨机用耐磨介质，是一种消耗品，主要用途是研磨物料，使物料研磨的更细，以达到使用标准，主要在矿山，电厂，水泥厂，钢铁厂，硅砂厂，煤化工等领域用，耐磨钢球是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料。
[0003]耐磨钢球在市场上的使用数量非常巨大，现有技术中所使用的耐磨钢球通常为球形钢球，在运动过程中只能以点接触的方式进行撞击和研磨，效率较低，使得耐磨钢球表层易于损伤，导致需要经常更换，增加了使用的成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种耐磨钢球及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐磨钢球及其制备方法，包括钢球主体、高密度合金、化合物层、强化层和低密度合金，所述高密度合金设置于钢球主体的外表面，所述化合物层设置于高密度合金的外表面，所述强化层设置于化合物层的外表面，所述低密度合金设置于强化层的外表面。
[0006]优选的，所述钢球主体采用铬合金制成，所述钢球主体中铬含量大于14%，所述钢球主体的硬度HRC大于58。
[0007]优选的，所述高密度合金含钨量在90%以上，所述高密度合金密度在17.0
‑
18.5g/cm3之间，所述高密度合金在烧结状态下的抗拉强度为680
‑
930MPa，经过热处理加工变形后抗拉强度在1350MPa以上。
[0008]优选的，所述低密度合金为Al
‑
Mg合金，所述低密度合金密度在1.8g/cm3‑
2.0g/cm3之间。
[0009]优选的，所述强化层的基本材质为铁，所述强化层经过激光相变强化处理，所述钢球主体、高密度合金、化合物层、强化层和低密度合金的厚度逐渐减小。
[0010]优选的，所述化合物层包括以下重量百分比的原料：C0.6
‑
1.4%、Cr1.2
‑
4.8%、Mn0.7
‑
1.4%、Cu2.3
‑
2.9%、S0.04
‑
0.06%、SiC2.8
‑
5.3%、熔炼添加剂0.3
‑
0.5%、余量为Fe，所述熔炼添加剂为质量比为1.2
‑
1.8:1.5
‑
1.8的CaO和TiO2的组合物。
[0011]一种耐磨钢球的制备方法，包括以下步骤：S1：将各层厚度与耐磨钢球各层厚度相同的模具进行合膜，在模具中心层注入铬含量大于14%的铬铁合金，向模具中通入惰性气体，待铬铁合金自然冷却后，排出惰性气体。
[0012]S2：将含钨量在90%以上，密度在17.0
‑
18.5g/cm3之间的高密度合金熔化后，将高密度合金流体注入到模具中，全部注入后向模具中通入惰性气体，待其自然冷却后，排出惰性气体。
[0013]S3：按照一定重量百分比的CaO和TiO2的组合物加入到超细研磨机中，充分研磨3次，每次研磨15
‑
25min，得熔炼添加剂，按照一定重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、S和Fe投入熔炼炉中，以50
‑
120℃/min的速率迅速升温，升温至金属原料完全熔化后，保温加入一定重量百分比的熔炼添加剂，以420
‑
480r/min的转速，搅拌熔炼3
‑
5h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液。
[0014]S4：将S3中所得的合金液筛网筛成细粉末，将合金细粉末注入钢球模具内，利用上下冲模冲压制成钢球坯体，将钢球坯体加入到真空烧结炉中，在氢气环境下，置于1150
‑
1400℃的温度下，连续烧结2
‑
3h，将烧结物空冷至室温后，得到含有化合物层的钢球。
[0015]S5：将铁熔化后，注入到钢球模具中，用激光束扫描钢球表层区域，激光相变强化形成奥氏体，当停止激光照射，金属表面发生马氏体转变，至铁流体冷却至室温。
[0016]S6：将密度在1.8g/cm3‑
2.0g/cm3之间的Al
‑
Mg合金熔化后，将Al
‑
Mg合金流体注入到模具中，全部注入后向模具中通入惰性气体，待其自然冷却后，排出惰性气体，即制得所需的耐磨钢球。
[0017]S7：打开钢球模具，将制得的耐磨钢球取出在抛光机中进行表面抛光，抛光完成后完成制备。
[0018]优选的，所述S7中抛光机的抛光盘转速在1500
‑
3000r/min之间，抛光盘用高速旋转的低弹性材料制作。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.该耐磨钢球及其制备方法，通过在钢球主体的外表面设置有按照一定重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、S和Fe的化合物层，且在化合物层的制备过程中加入了熔炼添加剂，将化合物层熔化后使其冷却紧贴在钢球主体的外部，提高了耐磨钢球的硬度、耐腐蚀性和耐磨性，在钢球的撞击和研磨的过程中，钢球的外表面不易发生损伤，减少了钢球的更换，从而降低了使用成本。
[0020]2.该耐磨钢球及其制备方法，通过在钢球主体的外表面设置有经过激光相变强化处理的强化层，用激光束扫描钢球表层区域，激光相变强化形成奥氏体，当停止激光照射，金属表面发生马氏体转变，在激光相变强化条件下形成的马氏体晶格，比常规淬火有更高的缺陷密度，残余奥氏体也获得极高的位错密度，使金属材料具有畸变强化效果，强度大大提高。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术的耐磨钢球分层结构示意图。
[0023]图中：1、钢球主体；2、高密度合金；3、化合物层；4、强化层；5、低密度合金。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨钢球，包括钢球主体（1）、高密度合金（2）、化合物层（3）、强化层（4）和低密度合金（5），其特征在于：所述高密度合金（2）设置于钢球主体（1）的外表面，所述化合物层（3）设置于高密度合金（2）的外表面，所述强化层（4）设置于化合物层（3）的外表面，所述低密度合金（5）设置于强化层（4）的外表面。2.根据权利要求1所述的一种耐磨钢球，其特征在于：所述钢球主体（1）采用铬合金制成，所述钢球主体（1）中铬含量大于14%，所述钢球主体（1）的硬度HRC大于58。3.根据权利要求1所述的一种耐磨钢球，其特征在于：所述高密度合金（2）含钨量在90%以上，所述高密度合金（2）密度在17.0
‑
18.5g/cm3之间，所述高密度合金（2）在烧结状态下的抗拉强度为680
‑
930MPa，经过热处理加工变形后抗拉强度在1350MPa以上。4.根据权利要求1所述的一种耐磨钢球，其特征在于：所述低密度合金（5）为Al
‑
Mg合金，所述低密度合金（5）密度在1.8g/cm3‑
2.0g/cm3之间。5.根据权利要求1所述的一种耐磨钢球，其特征在于：所述强化层（4）的基本材质为铁，所述强化层（4）经过激光相变强化处理，所述钢球主体（1）、高密度合金（2）、化合物层（3）、强化层（4）和低密度合金（5）的厚度逐渐减小。6.根据权利要求1所述的一种耐磨钢球，其特征在于：所述化合物层（3）包括以下重量百分比的原料：C0.6
‑
1.4%、Cr1.2
‑
4.8%、Mn0.7
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1.4%、Cu2.3
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2.9%、S0.04
‑
0.06%、SiC2.8
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5.3%、熔炼添加剂0.3
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0.5%、余量为Fe，所述熔炼添加剂为质量比为1.2
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1.8:1.5
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1.8的CaO和TiO2的组合物。7.一种耐磨钢球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将各层...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯宇岷，臧华勋，杨长江，刘兴旺，王红光，
申请(专利权)人：山东华民钢球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：