一种磨球的热塑性镦粗-成形方法技术

一种新型磨球的热塑性镦粗－成形方法，所述热塑性镦粗－成形方法是一种以含有铬、碳、钼、钒、锰、硅、稀土及其合金元素的铁基高铬高碳合金作为原材料，利用铸造、热塑性镦粗、辅以型砧滚光及热处理工艺逐步成形，最终成形为高耐磨性、高冲击韧度、低破碎率的新型铁基高铬合金磨球的新成形方法，其特征在于：先将原材料铸造成锻造用坯料，在锻造过程中对坯料进行高温热塑性镦粗变形，逐步改善坯料的铸态组织和形状，最终成形为内部组织为非完全铸态组织、外形合乎规格要求的磨球，再经热处理后，即制造成一种球磨机用的新型磨球，其制造方法的步骤为： ①原料准备：废钢、生铁、铬铁、钼铁、钒铁、锰铁、硅铁、稀土及其合金元素为原料； ②熔炼：利用电炉将准备的原料进行熔炼、搅拌，使之成为均匀的、合金化较充分的铁基高铬合金钢液； ③将钢液浇注在铸模中，并冷凝成形为圆柱体形状的铁基高铬合金铸坯； ④将铸坯加热８００℃～１１５０℃，在１小时～４小时内铸后退火处理； ⑤下料：将上述的经过铸后热处理的铸坯分离成符合相应磨球成形要求的小块坯料，坯料的高径（宽）比为１．１～２．５之间； ⑥加热：将上述小块坯料加热到１１４０℃～９００℃； ⑦锻造：将加热过的小块坯料进行热塑性自由镦粗，至高径比小于１时，放入型砧内逐步锻造成形为磨球形状； ⑧对锻造成形的磨球进行第二次热处理，增加其硬度； ⑨对经过步骤“⑧”处理的磨球进行外观、组织、硬度检验。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术属于研磨材料制备范围，特别涉及一种新型磨球的热塑性镦粗—成形方法。
技术介绍
磨球的品种很多，其化学成分是决定其使用性能的重要因素，由此而分为铁中加碳、硅、锰等元素制成的铸态或锻态磨球。以高锰钢为主的锰钢磨球的内部主要以Fe-C型碳化物为主，显微硬度低、耐磨性差；铸造时不可避免存在孔洞、偏析和形状的误差，难于达到碎球率和失圆两项使用指标的要求。现在最流行的高铬铸铁耐磨材料，适于制作工业矿粉等行业带冲击的物料磨损零部件，但其冲击韧度值偏低，在大冲击工况下易产生脆性破坏，影响使用效果。因此美国曾规定不得在大于5米直径的球磨机内使用，八十年代美国开发出高铬铸铁连铸—连轧工艺，生产高铬轧球。进入九十年代，我国的钢模铸球技术取得突破性进展，发挥了高铬铸铁材料本身优势，其产品已在国内大面积推广，其冲击韧度指标提高到接近8焦耳/cm2，但是连铸—连轧生产线投资巨大，技术上影响因素多，产品中心部位的孔洞、缝隙较多的铸造缺陷并未得到有效消除、铁水利用率不高，生产规模难以扩大。对于高铬铸态磨球的合金化配比，铸造成型和热处理方面的理论和应用研究取得实质性进展，但是铸态高铬磨球的冲击韧度值普遍偏低，在大型磨机工况下往往产生裂纹而失效、降低工作寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型磨球的热塑性镦粗—成形方法，所述热塑性镦粗—成形方法是一种以含有铬、碳、钼、钒、锰、硅、稀土等合金元素的铁基高铬高碳合金作为原材料，利用铸造、锻造镦粗、辅以型砧滚光及热处理工艺逐步成形，最终成形为高耐磨性、高冲击韧度、低破碎率的新型铁基高铬合金磨球的新成形方法，其特征在于先将原材料铸造成锻造用坯料，在锻造过程中对坯料进行高温热塑性镦粗变形，逐步改善坯料的铸态组织和形状，最终成形为内部组织为非完全铸态组织、外形合乎规格要求的磨球，再经热处理后，即制造成一种球磨机用的新型磨球，其制造方法的步骤为①原料准备废钢、生铁、铬铁、钼铁、钒铁、锰铁、硅铁、稀土及其合金作为原料；②熔炼利用电炉将准备的原料进行熔炼、搅拌，使之成为均匀的、合金化较充分的铁基高铬合金钢液③将钢液浇注在铸模中，并冷凝成形为圆柱体形状的铁基高铬合金铸坯；④将铸坯加热800℃～1150℃，在1小时～4小时内铸后退火处理；⑤下料将上述的经过铸后热处理的铸坯分离成符合相应磨球成形要求的小块坯料，坯料的高径(宽)比为1.1～2.5之间⑥加热将上述小块坯料加热到1140℃～900℃；⑦锻造将加热过的小块坯料进行自由镦粗，至高径(宽)比小于1时，放入型砧内逐步锻造成形为磨球形状；⑧对锻造成形的磨球进行第二次热处理，增加其硬度；⑨对经过步骤“⑧”处理的磨球进行外观、组织、硬度检验。所述的锻造成形的工艺顺序为(a)下料将上述多边形坯料按锻造计算毛坯的体积要求分解为小块坯料；(b)加热将轴线方向长度大于其它两维长度的原材料加热到1140℃～900℃；(c)将上述小块坯料加热到1140℃～900℃时进行热塑性镦粗锻造、即在平砧(包括成形型砧)上对加热的小块坯料热塑性镦粗锻造成形、并辅以型砧滚光为直径合乎要求的磨球；(d)热处理按用途要求将磨球处理成硬度在HRc40～HRc64范围内、冲击韧度大于10焦耳/cm2的满足使用性能要求的球磨机磨球。所述锻后热处理是以达到使磨球组织形态为马氏体、屈氏体、贝氏体组织为准，按常规处理规范进行的热处理。所述下料前的铸坯形状为圆柱体形状。本专利技术的有益效果是以锻造变形方式为主要改性成形手段，改善原材料的铸态组织和成形，是利用锻造方式对原材料进行高温热塑性变形，在变形过程中逐步破碎原材料在铸造成形时形成的粗大共晶碳化物和碳化物，使上述两类碳化物偏析级别降低一级以上、在基体中分布更加均匀合理；焊合铸造时形成的孔、隙类缺陷，使该种缺陷的尺寸及数量明显减少、直至消除；上述两类碳化物偏析及其分布状态及孔、隙类铸造缺陷的改善，使原材料的铸态组织特征明显改变，使具有铸态组织特征的原材料在逐步成形为产品(磨球)的过程中，其内部组织形态变为非完全铸态组织、直至锻态组织，从而保证产品(磨球)达到使用性能标准。本专利技术可制造直径为球Φ25mm～球Φ130mm、硬度范围为HRc40～HRc64、冲击韧度≥10焦耳/m2。碎球率不大于0.35％，椭圆度≤3mm。具体实施例方式本专利技术为一种新型磨球的热塑性镦粗—成形方法，是一种以含有多种合金元素的铁基高铬合金为原材料，利用铸造、锻造、热处理工艺逐步成形的一种新型球磨机用磨球的热机械加工方法，具体地讲，是一种以含有铬、碳、钼、钒、锰、硅、稀土等合金元素的铁基高铬高碳合金作为原材料，先将其铸造成锻造用坯料，在锻造过程中对坯料进行高温热塑性变形，逐步改善坯料的铸态组织和形状，最终成形为内部组织为非完全铸态组织、外形合乎规格要求的磨球，再经热处理后，即制造成一种球磨机用磨球，其制造方法的步骤为①原料准备废钢、生铁、铬铁、钼铁、钒铁、锰铁、硅铁、稀土等，按等量比例配成原料；②熔炼利用电炉将准备的原料进行熔炼、搅拌，使之成为均匀的、合金化较充分的铁基高铬合金钢液；③将钢液浇注在铸模中并冷凝成形为圆柱体形状的铁基高铬合金铸坯。④将步骤“③”所述的铸坯进行退火处理，其加热温度为800℃～1150℃，保温1小时～4小时；⑤下料将上述的经过铸后热处理的铸坯分离成符合相应磨球成形要求的小块坯料，坯料的高径(宽)比为1.1～2.5之间⑥加热将轴线方向长度明显大于其它两维长度的原材料加热到1140℃～900℃，进行改性锻造成形，即在砧面上进行镦粗成鼓形，使其高温热塑性变形，在变形过程中逐步破碎原材料在铸造成形时形成的粗大共晶碳化物和碳化物，使上述两类碳化物偏析级别降低一级以上、在基体中分布更加均匀合理；焊合铸造时形成的孔、隙类缺陷，使该种缺陷的尺寸及数量明显减少、直至消除。再将小块坯料加热到1140℃～900℃后，将小坯料放在球缺型成形型砧(包括胎模)上滚光锻造成形为直径合乎要求的磨球。最后按用途要求将上述磨球锻后热处理，以达到使磨球组织形态为马氏体、屈氏体、贝氏体组织为准，按常规处理规范进行的热处理。处理成硬度在用Rc40～HRc64范围内、冲击韧度大于10焦耳/cm2、椭球度3mm，碎球率0.35％，即使用性能满足要求的球磨机磨球。采用上述工艺所得的磨球经检验所述铁基高铬合金原材料的主要合金种类及含量为7％～20％Cr、1.8％～2.5％C、0％～1.5％Mo、0.5％～1.5％V、0％～1.5％Si、0.5％～1.5％Mn、0％～1％Re、其余为Fe及微量硫、磷杂质。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种新型磨球的热塑性镦粗—成形方法，所述热塑性镦粗—成形方法是一种以含有铬、碳、钼、钒、锰、硅、稀土及其合金元素的铁基高铬高碳合金作为原材料，利用铸造、热塑性镦粗、辅以型砧滚光及热处理工艺逐步成形，最终成形为高耐磨性、高冲击韧度、低破碎率的新型铁基高铬合金磨球的新成形方法，其特征在于先将原材料铸造成锻造用坯料，在锻造过程中对坯料进行高温热塑性镦粗变形，逐步改善坯料的铸态组织和形状，最终成形为内部组织为非完全铸态组织、外形合乎规格要求的磨球，再经热处理后，即制造成一种球磨机用的新型磨球，其制造方法的步骤为①原料准备废钢、生铁、铬铁、钼铁、钒铁、锰铁、硅铁、稀土及其合金元素为原料；②熔炼利用电炉将准备的原料进行熔炼、搅拌，使之成为均匀的、合金化较充分的铁基高铬合金钢液；③将钢液浇注在铸模中，并冷凝成形为圆柱体形状的铁基高铬合金铸坯；④将铸坯加热800℃～1150℃，在1小时～4小时内铸后退火处理；⑤下料将上述的经过铸后热处理的铸坯分离成符合相应磨球成形要求的小块坯料，坯料的高径(宽)比为1.1～2.5之间；⑥加热将上述小块坯料加热到1140℃～900℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晋敏，李健，张贵成，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：