具有马氏体组织表层和柔软的贝氏体组织内芯的锻造钢球制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于球磨机或磨碎机的锻造钢球，由以下成分混合而成(重量比)：C:0.57～0.67％,Mn:0.70～1.00％,Si:0.17～0.37％,Cr:0.25％以下,S:0.035％以下,P:0.035％以下,和杂质0.96～0.98％，以及余量的Fe；所述锻造钢球以1,100～1,200℃温度加热，进行热自由锻造处理，直到冷却至870℃；在25～35℃温度下进行等温热处理；将温度处于780±10℃的上述锻造钢球浸泡至35±5℃冷却水中；在常温下再经过自然冷却处理，形成表层由硬度HRC62以下的马氏体组织构成，内芯由硬度HRC40以上的柔软的贝氏体组织构成的锻造钢球。

【技术实现步骤摘要】
具有马氏体组织表层和柔软的贝氏体组织内芯的锻造钢球
本专利技术涉及一种锻造钢球，应用于水泥生产过程中磨碎原材料的球磨机或磨碎矿石的管磨机，更具体来讲，90mm锻造钢球的中心部分和表层的硬度值各为洛氏(Rockwell)HRC40以上，HRC62以下。
技术介绍
通常，锻造钢球作为水泥厂或矿产行业用来磨碎原材料的磨碎机部件，其主要成分是KS分类S45C系列的高碳钢(重量％C:0.42～0.48％,Si:0.15～0.35％,Mn:0.53～0.90％P:0.03％以下，S:0.035％以下Ni：0.06％～0.20)，制造方法是首先进行热锻工艺，而后再经过简单的热处理。但经过上述方法获得的锻造钢球如图1a或图1b所示，表层是马氏体组织，而内芯是珠光体组织，因此90mm钢球的外部硬度无法超过HRC56。图1a是放大100倍的照片，图1b是放大500倍的照片。对于上述锻造钢球而言，投入使用超过700小时，表层就会磨损10mm左右，钢球内部的珠光体组织裸露在外，存在加速钢球磨损率的缺点。为了解决该问题，90mm高铬合金铸球的中心部分和表层的硬度差距维持在HRC2～4，因此被广泛使用。但是，该高铬合金铸球存在如下缺点：其原材料铬等有色金属的单价比锻造钢球的原材料(SxxC)高；而且对环境有害的chrome的含量每90mm高达15～17％，每吨水泥中铬的含有量为6.4g；另外，根据磨碎机内部的热度变化，存在增加断裂率的缺点。
技术实现思路
本专利技术是为了解决锻造S45C材质钢球的技术中，90mm锻造钢球的表层硬度无法超过HRC56的问题而作出的，其目的在于提供一种锻造钢球，能把chrome的含量从原来的15～17％降低到0.25％以下，使得比高铬合金铸球更环保；保持传统S45C材质锻造钢球在热变化中也不会发生破裂的优点；同时还具有比高铬合金铸球更好的耐磨性。用于解决上述问题的本专利技术的具有马氏体结构的表层和柔软的贝氏体结构内芯的锻造钢球，其特征在于，应用于具有磨碎功能的管磨机或者球磨机；球径为25～60mm；由以下成分组成：C:0.57～0.67重量％，Mn:0.70～1.00重量％，Si:0.17～0.37重量％，Cr:0.25重量％以下，S:0.035重量％以下,P:0.035重量％以下，和其他不可避免的杂质0.96～0.98重量％，以及余量的Fe；所述锻造钢球以1,100～1,200℃温度加热，进行热自由锻造处理，直到冷却至870℃；在25～35℃温度下，进行等温热处理13～30秒钟，将温度处于780±10℃的上述锻造钢球浸泡至35±5℃冷却水中约45秒；在常温下再经过自然冷却处理工艺，形成表层由硬度HRC62以下的马氏体组织构成，内芯由硬度HRC40以上的柔软的贝氏体组织构成的锻造钢球。并且，具有马氏体组织的表层和柔软的贝氏体组织内芯的锻造钢球，应用于具有磨碎功能的管磨机或者球磨机；球径为70～100mm；由以下成分组成：C:0.57～0.67重量％,Mn:0.70～1.00重量％,Si:0.17～0.37重量％,Cr:0.25重量％以下，S:0.035重量％以下,P:0.035重量％以下，和其他不可避免的杂质0.96～0.98重量％，以及余量的Fe；所述锻造钢球以1,100～1,200℃温度加热，进行热自由锻造处理，直到冷却至870℃；不同球径的热处理方法如下。70～100mm锻造钢球，在25～35℃的温度下，进行等温热处理45秒，然后将温度处于780±10℃的上述锻造钢球浸泡至35±5℃冷却水中约95～105秒，在常温下再经过自然冷却处理工艺。经过上述工艺，如图2a以及2b所示，锻造钢球的表层是马氏体组织，内芯为柔软的贝氏体组织，表层和中心部分硬度分别提升至HRC62和HRC40以上。根据上述的本专利技术的结构，进行锻造工艺时，在传统S45C系列高碳钢的5大成分C，Mn，Si，Ni，P中，将主要成分碳的比例增加至0.57～0.67％，就能把热锻处理时成型缺陷(细纹、堆叠)降低到最小化，而且经过热处理后如图2a和2b所示，锻造钢球形成了马氏体结构和柔软的贝氏体组织，具有比传统的锻造钢球更加良好的显微组织，将钢球的表层和中心部分的硬度分别提升至HRC62和HRC40以上，获得备受关注的新一代锻造钢球。因此，所述锻造钢球具有比传统的S45C材质的锻造钢球高1.5倍以上的耐磨性，而且能减少对环境有害物的质chrome的含量，传统90mm高铬合金铸球中chrome的含量为15～17％，本专利技术所述锻造钢球与其相比每吨能多排除6.4g的Cr,同时保持了传统S45C锻造钢球在热变化中良好的耐久性。附图说明图1a是表层为马氏体组织、内芯为珠光体组织的传统锻造钢球的100倍放大图。图1b是表层为马氏体组织、内芯为珠光体组织的传统锻造钢球的500倍放大图。图2a是表层为马氏体组织、内芯为柔软的贝氏体组织的本专利技术中所述锻造钢球的100倍放大图。图2b是表层为马氏体组织、内芯为柔软的贝氏体组织的本专利技术中所述锻造钢球的500倍放大图。具体实施方式以下，参照图片对于本专利技术的应用于磨碎机并具有马氏体组织的表层和柔软的贝氏体组织内芯的锻造钢球的组成成分比例和具体工程实施例以及作用效果进行了详细说明。本专利技术以重量％为基准对S45C系列材料的高碳素的五大成分比进行变更，进而制成以下【表1】锻造钢球的成分比。以25～100mm合成钢为例，改善后由以下成分混合而成：C:0.57～0.67重量％，Mn:0.70～1.00重量％,Si:0.17～0.37重量％,Cr:0.25重量％以下，S:0.035重量％以下，P:0.035重量％以下,其它不可避免的杂质0.96～0.98重量％以及余量的Fe。【表1】所述新材料在加热炉中以温度1,100～1,200℃加热，进行热自由锻造处理，直到冷却至870℃，再经过等温处理后，浸泡至冷却水进行冷却。这里，等温处理时的温度为25～35℃。热自由锻造处理过程为，材料加热后冷却至870℃之前，使用气锤(airdrophammer)以250kg的压力，65～66次的速度实施锤击(hammering)48秒。锻造工艺完成后，等温热处理时间以及浸泡冷却水的时间以【表2】为基准。【表2】冷却水的温度是35±5℃，浸泡冷却水时材料的温度是780±10℃，浸泡冷却水的时间与上述【表2】相同。如上所述，经过成分比例与热锻处理后，再进行热处理，就能获得如图2a与2b所示，表层由马氏体组织构成而内芯由柔软的贝氏体组织构成的，表层与内芯的硬度分别在HRC62以下和HRC40以上的新型锻造钢球。这里，图2a是本专利技术提及的锻造钢球100倍放大图，图2b是500倍放大图。接下来，将描述制造应用于球磨机的直径90mm锻造钢球的具体实施例。根据【表3】中提示的新材料成分比例，制作直径65mm的棒，截成每段长度130mm。此时，新材料的成分比例与【表1】中高碳合金钢的材料相对应。【表3】合成构成(重量％)将直径65mm，长130mm的新材料以1,100～1,200℃温度加热45分钟后，冷却至870℃之前，在半球形模具上用气锤(airdrophammer)以250kg的压力，65～66次的速度实施热自由锻造处理48秒，最终制成直径90mm的球形锻造钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锻造钢球，应用于磨碎机或球磨机，其特征在于，具有马氏体组织的表层和柔软的贝氏体组织内芯，球径为25～35mm，所述锻造钢球由以下几种成分混合而成：C:0.57～0.67重量％，Mn:0.70～1.00重量％，Si:0.17～0.37重量％，Cr:0.25重量％以下，S:0.035重量％以下，P:0.035重量％以下，和其他不可避免的杂质0.96～0.98重量％，以及余量的Fe；所述锻造钢球以1,100～1,200℃温度加热，进行热自由锻造处理，直到冷却至870℃；在25～35℃温度下，进行等温热处理13～30秒钟，将温度处于780±10℃的上述锻造钢球浸泡至35±5℃冷却水中约45秒；在常温下再经过自然冷却处理工艺，形成表层由硬度HRC62以下的马氏体组织构成，内芯由硬度HRC40以上的柔软的贝氏体组织构成的锻造钢球。

【技术特征摘要】
2013.11.21 KR 10-2013-01419871.一种锻造钢球，应用于磨碎机或球磨机，其特征在于，具有马氏体组织的表层和柔软的贝氏体组织内芯，球径为25～35mm，所述锻造钢球由以下几种成分混合而成：C:0.57～0.67重量％，Mn:0.70～1.00重量％，Si:0.17～0.37重量％，Cr:0.25重量％以下，S:0.035重量％以下，P:0.035重量％以下，和其他不可避免的杂质0.96～0.98重量％，以及余量的Fe；所述锻造钢球以1,100～1,200℃温度加热，进行热自由锻造处理，直到冷却至870℃；在25～35℃温度下，进行等温热处理13～30秒钟，将温度处于780±10℃的上述锻造钢球浸泡至35±5℃冷却水中约45秒；在常温下再经过自然冷却处理工艺，形成表层由硬度HRC62以下的马氏体组织构成，内芯由硬度HRC40以上的柔软的贝氏体组织构成的锻造钢球。2.一种锻造钢球，应用于磨碎机或球磨机，其特征在于，具有马氏体组织的表层和柔软的贝氏体组织内芯，球径为36～45mm，所述锻造钢球由以下几种成分混合而成：C:0.57～0.67重量％，Mn:0.70～1.00重量％，Si:0.17～0.37重量％，Cr:0.25重量％以下，S:0.035重量％以下，P:0.035重量％以下，和其他不可避免的杂质0.96～0.98重量％，以及余量的Fe；所述锻造钢球以1,100～1,200℃温度加热，进行热自由锻造处理，直到冷却至870℃；在25～35℃温度下，进行等温热处理30秒钟，将温度处于780±10℃的上述锻造钢球浸泡至35±5℃冷却水中约48秒；在常温下再经过自然冷却处理工艺，形成表层由硬度HRC62以内的马氏体组织构成，内芯由硬度HRC40以上的柔软的贝氏体组织构成的锻造钢球。3.一种锻造钢球，应用于磨碎机或球磨机，其特征在于，具有马氏体组织的表层和柔软的贝氏体组织内芯，球径为46～55mm，所述锻造钢球由以下几种成分混合而成：C:0.57～0.67重量％，Mn:0.70～1.00重量％，Si:0.17～0.37重量％，Cr:0.25重量％以下，S:0.035重量％以下，P:0.035重量％以下，和其他不可避免的杂质0.96～0.98重量％，以及余量的Fe；所述锻造钢球以1,100～1,200℃温度加热，进行热自由锻造处理，直到冷却至870℃；在25-35℃温度下，进行等温热处理27秒钟，将温度处于780±10℃的上述锻造钢球浸泡至35±5℃冷却水中约50秒；在常温下再经过自然冷却处理工艺，形成表层由硬度HRC62以下的马氏体组织构成，内芯由硬度HRC40以上的柔软的贝氏体组织构成的锻造钢球。4.一种锻造钢球，应用于磨碎机或球磨机，具有马氏体结构的表层和柔软的贝氏体组织内芯，球径为56～65mm，其特征在于，所述锻造钢球由以下几种成分混合而成：C:0.57～0.67重量％，Mn:0.70～1.00重量％，Si:0.17～0.37重量％，Cr:0.25重量％以下，S:0.035重量％以下，P:0.03...

【专利技术属性】
技术研发人员：林泰星，
申请(专利权)人：鑫耐实业有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR