【技术实现步骤摘要】
本申请涉及耐磨材料，更具体地说，它涉及一种耐磨钢球及其生产工艺。
技术介绍
1、耐磨钢球广泛用于冶金、选矿、煤碳、水泥、化工等行业，磨球的全球年消耗量约500～600万吨，而且需求量将会逐步增加。
2、以铸造工艺生产成形的铸造磨球主要通过控制铸造材料中合金元素的含量、种类和成型模具等条件，制备出具有不同性能、尺寸的耐磨钢球，铬系铸铁是最常见的磨球材料，根据含铬量的多少，铬系铸铁可分为低铬，中铬和高铬铸铁，低铬铸铁含铬量0.5-2.5％之间，中铬铸铁的含铬量3.0-7.0％之间，高铬铸铁的含铬量≥10.0％，低、中铬铸铁磨球耐磨性是低碳钢球的数倍，但是破碎率较高。高铬铸铁含有大量高硬度的初生和共晶碳化物，破碎率低，有良好的耐蚀性，但韧性的不足，限制了其在工业领域的应用范围。
3、相关技术中，通过在钢球成分中掺入钇等贵金属元素，但其会增加成本，难以满足现实需求。
技术实现思路
1、为了克服上述缺陷，提高的耐磨钢球的冲击韧性，本申请提供了一种耐磨钢球及其生产工艺。
2、第一方面，本申请提供一种耐磨钢球，其采用如下技术方案：
3、一种耐磨钢球，钢球的化学成分重量百分比为：c 3.0-3.2％，cr 11-26％，si0.3-1.2％，mn 1.2-2.6％，ni 0-1.5％，p≤0.1％，s≤0.1％，cu 0-2.0％，其余为铁以及不可避免的杂质。
4、本申请耐磨钢球的化学成分重量百分比为：c 3.0-3.2％，cr 11-2
5、本申请耐磨钢球中各化学元素起到如下作用：
6、碳元素(c)：碳是高铬铸铁磨球中最核心、最基本的化学元素。碳元素与铁元素等结合成为渗碳体，在基体中以先析出渗碳体或莱氏体组成部分存在，成为基体中的耐磨组分。碳元素以间隙固溶体的方式固溶在基体中，提高基体本身的硬度和耐冲击韧性。
7、铬元素(cr)：铬是高铬铸铁磨球中最核心、最基本的化学元素。铬有助于提高铸铁的硬度、韧性和淬透性。在共晶凝固时，合金中铬大部分消耗于碳化物中，从而使碳化物中的铬浓度高于奥氏体中。在白口铸铁中，随着铬含量的增加，共晶温度逐渐提高。此外，铬含量也会影响共晶碳化物的大小和形状。提高铬的含量，阻止了石墨的形成，也有助于提高碳化物的数量。工艺上常用调整碳含量来改变碳化物量，在实际生产中，铬一般要和碳合理地搭配使用，以达到提高磨球硬度、韧性的目的。
8、碳及铬元素，碳是高铬铸铁磨球中最核心、最基本的化学元素，可以通过改变c含量来调整碳化物数量，较高的c含量会形成较多的碳化物，甚至初生碳化物，这将使耐磨性能提高而韧性降低。为了在最大范围内提升硬度，耐磨性和冲击韧性，必须加入一定量的铬进行配合。高铬铸铁磨球中的碳化物类型与cr/c在合适的比例内，会使m3c碳化物(840-1100hv)向m7c碳化物(1300-1800hv)的转变，此时高铬铸铁磨球的硬度和韧性就越高。但是，m3c的增大要遵守一定的原则，即碳含量要保持在一定的范围之内，如果碳含量过低就会造成碳化物减少，耐磨性能也会变差，增加碳含量会提高高铬铸铁磨球的硬度和耐磨性，但碳含量高于一定值时会降低材料的抗热裂性和抗剥落性，进而降低其耐磨性。通过改变m3c相对含量，可以获得所需的碳化物类型和基体组织。
9、硅元素(si)：硅是非碳化物形成元素，主要溶于基体中。硅能影响碳化物形态，使碳化物孤立、等轴、细化。铸铁中硅含量过高时易出现珠光体，使初性下降，且磨损过程中极易产生剥落。此外，硅的加入对冶炼时脱氧及增加铁水流动性有利。硅元素从多个方面影响高铬铸铁磨球的组织。在凝固时的共晶反应过程中，硅含量的上升会促进铬元素更多地扩散进入碳化物中，增加共晶碳化物的析出量，并使奥氏体中的含碳量下降。此外，硅能减小固液两相区的大小，从而细化共晶碳化物，并使其更为弥散地分布在奥氏体中再者，硅在奥氏体中的固溶能起到固溶强化作用，提高基体的性能。
10、锰元素(mn)：锰元素是较为廉价的固溶元素，通常以代位固溶的方式存在，同时mn具有稳定奥氏体的作用。在高铬铸铁磨球中，锰是常有的元素之一，它并不能单独对高铬铸铁磨球中的组织和碳化物造成影响，但锰是强奥氏体形成元素，能够细化初生和共晶奥氏体相的尺寸，增加碳和铬元素在奥氏体中的溶解度，从而抑制珠光体形成，并能够增加奥氏体的稳定性，提高基体的淬透性。
11、镍元素(ni)：镍能够扩大奥氏体相区，是稳定奥氏体的合金元素。镍的加入能够降低msa，使基体由奥氏体组成而不易形成马氏体或其他奥氏体分解产物。但是当镍含量过高时，组织中难以避免会存在过冷奥氏体，同时，镍的加入还可以明显提高高铬铸铁磨球的抗氧化性。
12、作为优选：所述钢球的化学成分重量百分比为：c 3.0-3.2％，cr 16-22％，si0.3-1.2％，mn 1.2-2.6％，ni 0-1.5％，p≤0.1％，s≤0.1％，cu 0-2.0％，其余为铁以及不可避免的杂质。其余为铁以及不可避免的杂质。
13、本申请钢球的化学成分重量百分比为c 3.0-3.2％，cr 16-22％，si 0.3-1.2％，mn1.2-2.6％，ni 0-1.5％，p≤0.1％，s≤0.1％，cu 0-2.0％，其余为铁以及不可避免的杂质。其余为铁以及不可避免的杂质，可选用各自范围内的任一值，均能提高的耐磨钢球冲击韧性。
14、作为优选：所述钢球的化学成分重量百分比为：c 3.0-3.2％，cr 16-22％，si0.3-1.2％，mn 1.2-2.6％，ni 0-1.5％，p≤0.1％，s≤0.1％，cu 0-2.0％，mo 1.5-3.0％，其余为铁以及不可避免的杂质。
15、通过采用上述技术方案，钼元素(mo)加入到高铬铸铁磨球中，可以改善材料的性能。钼能有效地推迟珠光体转变，但很少影响马氏体转变温度，从而获得更多的残余奥氏体，提高了高铬铸铁磨球的冲击韧性。此外，当钼含量达到一定程度后，空冷即可使基体充分硬化。由于钼元素为强碳化物形成元素，极易与碳形成mo2c碳化物，其硬度可以达到1800-2200hv，较m7c3更硬，但是它们尺寸更小，且广泛分布于共晶组织中，能够显著提高高铬铸铁磨球的耐磨性能。
16、第二方面，本申请提供一种上述所述的耐磨钢球的生产工艺。
17、一种耐磨钢球的生产工艺，包括如下步骤：
18、s1配料：将各原料按照上述成分进行配料；
19、s2电炉熔炼：在真空、氩气条件下，将s1配好的料，升温到1500-1800℃使各物质熔化后成铁水后，停止加热；
20、s3浇筑成型：将s2得到的铁水降温到1100-1500℃，然后浇铸进模具内得到铸造球；
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1.一种耐磨钢球，其特征在于，钢球的化学成分重量百分比为：C 3.0-3.2%，Cr 11-26%，Si 0.3-1.2%，Mn 1.2-2.6%，Ni 0-1.5%，P≤0.1%，S≤0.1%，Cu 0-2.0%，其余为铁以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐磨钢球，其特征在于，所述钢球的化学成分重量百分比为：C3.0-3.2%，Cr 16-22%，Si 0.3-1.2%，Mn 1.2-2.6%，Ni 0-1.5%，P≤0.1%，S≤0.1%，Cu 0-2.0%，其余为铁以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的耐磨钢球，其特征在于，所述钢球的化学成分重量百分比为：C3.0-3.2%，Cr 16-22%，Si 0.3-1.2%，Mn 1.2-2.6%，Ni 0-1.5%，P≤0.1%，S≤0.1%，Cu 0-2.0%，Mo 1.5-3.0%，其余为铁以及不可避免的杂质。
4.一种权利要求1-3任一所述的耐磨钢球的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的耐磨钢球的生产工艺，其特征在于，所述S3浇筑
6.根据权利要求4所述的耐磨钢球的生产工艺，其特征在于，所述S4冷却步骤中还包括保温步骤；所述保温步骤为：当铸造球从1100-1500℃水冷降温到800-920℃时，保温50-70min。
7.根据权利要求6所述的耐磨钢球的生产工艺，其特征在于，所述保温步骤后还包括空冷步骤。
8.根据权利要求7所述的耐磨钢球的生产工艺，其特征在于，所述空冷步骤为：将铸造球在20-25℃的流动空气中冷却到400-600℃时，保温50-70min后，再自然冷却到20-25℃。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨钢球，其特征在于，钢球的化学成分重量百分比为：c 3.0-3.2%，cr 11-26%，si 0.3-1.2%，mn 1.2-2.6%，ni 0-1.5%，p≤0.1%，s≤0.1%，cu 0-2.0%，其余为铁以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐磨钢球，其特征在于，所述钢球的化学成分重量百分比为：c3.0-3.2%，cr 16-22%，si 0.3-1.2%，mn 1.2-2.6%，ni 0-1.5%，p≤0.1%，s≤0.1%，cu 0-2.0%，其余为铁以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的耐磨钢球，其特征在于，所述钢球的化学成分重量百分比为：c3.0-3.2%，cr 16-22%，si 0.3-1.2%，mn 1.2-2.6%，ni 0-1.5%，p≤0.1%，s≤0.1%，cu 0-2.0%，mo 1.5-3.0%...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志永，张东双，艾召静，艾龙浩，王玲，
申请(专利权)人：唐山市丰润区守刚冶金建材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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