一种硅锰低合金耐磨球的制作工艺的制作方法

1.本发明涉及耐磨球加工领域，特别涉及一种硅锰低合金耐磨球的制作工艺。


背景技术：

2.耐磨球是最常用的、消耗量最大的工业研磨介质，广泛应用于冶金矿山、水泥建材、火力发电等行业的研磨工序中。由于磨球的磨损量大，在实际应用中需要经常更换，不仅提高生产成本，而且由于更换磨球需要占用大量生产时间，也降低了生产效率。因此，如何提高耐磨球的硬度，降低磨耗，延长耐磨球的使用寿命，成为备受关注的热点。
3.在耐磨球表面形成具有高硬度的涂层可以提高磨球的耐磨性能，但是耐磨球表面的涂层存在着抗冲击韧性不强、易开裂的问题，而且涂层与基体的结合强度较低，限制了涂层对耐磨球基体的保护能力，其结果往往是难以达到预期的降低球耗、延长使用寿命的效果。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种硅锰低合金耐磨球的制作工艺，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
5.为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种硅锰低合金耐磨球的制作工艺，该耐磨球耐磨球由cr、c、p、cu、si、mn、mo、ni、al、b、和fe制成；
6.制作工艺包括如下步骤：
7.步骤1)、用电炉熔炼得到下述质量百分比化学成分的钢水：4.5
‑
6.2％的cr、0.1
‑
0.2％的c、0.01
‑
0.04％的p、0.1
‑
0.4％的cu、0.2
‑
0.4％的si、0.5
‑
0.7％的mn、0.1
‑
0.4％的mo、1.2
‑
3.6％的ni、0.01
‑
0.04％的al、0.02
‑
0.04％的b和余量的fe，然后将所述钢水浇铸得到坯体，将坯体加热、轧制成球，冷却后得到耐磨球基体；
8.步骤2)、采用电弧喷涂法将粉芯丝材喷涂在所述耐磨球基体表面形成涂层，得到含涂层的耐磨球，所述粉芯丝材包括粉芯和外皮，所述粉芯包括下述质量百分比的成分：cr3c2：50
‑
60％、cr：3
‑
8％、mn：2
‑
4％、b：1
‑
2％、si：1
‑
1.5％、余量为fe，所述外皮为不锈钢带；
9.步骤3)、将所述含涂层的耐磨球加热至680
‑
820℃，然后在脉冲磁场的作用下保温20
‑
30分钟；
10.步骤4)、将带涂层的耐磨球置于热等静压设备中，在压强为80
‑
100mnpa的条件下保温3
‑
5分钟，然后冷却至室温，再经过低温回火，冷却后得到耐磨球。
11.有选的，所述步骤3)中，将耐磨球放置在高温炉中，升温至680
‑
720℃，保温20
‑
40分钟；将耐磨球继续升温至780
‑
820℃，保温70
‑
100分钟。
12.有选的，所述步骤4)之后，将耐磨球放置在280
‑
290℃的盐浴锅内用盐浴原料进行盐浴操作，并保温2
‑
2.5小时；之后将耐磨球进行取出，再进行漂洗、干燥操作。
13.有选的，所述盐浴操作采用的盐浴原料按硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾的重量组分为
5:3:2进行混合组成。
14.有选的，所述步骤4)中，低温回火的温度为200
‑
240℃，时间为30
‑
90分钟。
15.采用以上技术方案的有益效果是：本发明通过电弧喷涂在耐磨球基体上制备涂层，通过对电弧喷涂粉芯丝材成分的调整，使涂层具有高硬度，通过后续脉冲磁场处理 热等静压处理，其中脉冲磁场处理可以起到提高位错密度、细化晶粒的作用，有利于进一步提高涂层硬度，也可以促进涂层与基体界面的相互扩散，提高涂层的结合强度，而热等静压处理可以减少涂层和基体中的疏松孔隙结构，而且使晶粒细化、组织均匀化，提高耐磨球的强韧性，同时可以进一步促进涂层与基体界面的相互扩散，加强冶金结合，更好地提高涂层的结合强度。本发明通过选用合适的工艺条件，在大幅度提高涂层结合强度、减少涂层剥落失效的同时，使耐磨球具有高硬度、高韧性，从而有效提高耐磨球的耐磨性能和抗破碎性能，延长了耐磨球的使用寿命。
具体实施方式
16.下面详细说明本发明的优选实施方式。
17.实施例1：
18.一种硅锰低合金耐磨球的制作工艺，该耐磨球耐磨球由cr、c、p、cu、si、mn、mo、ni、al、b、和fe制成；
19.制作工艺包括如下步骤：
20.步骤1)、用电炉熔炼得到下述质量百分比化学成分的钢水：4.5％的cr、0.1％的c、0.01％的p、0.1％的cu、0.2％的si、0.5％的mn、0.1％的mo、1.2％的ni、0.01％的al、0.02％的b和余量的fe，然后将所述钢水浇铸得到坯体，将坯体加热、轧制成球，冷却后得到耐磨球基体；
21.步骤2)、采用电弧喷涂法将粉芯丝材喷涂在所述耐磨球基体表面形成涂层，得到含涂层的耐磨球，所述粉芯丝材包括粉芯和外皮，所述粉芯包括下述质量百分比的成分：cr3c2：50％、cr：3％、mn：2％、b：1％、si：1％、余量为fe，所述外皮为不锈钢带；
22.步骤3)、将耐磨球放置在高温炉中，升温至680℃，保温40分钟；将耐磨球继续升温至780℃，保温100分钟，然后在脉冲磁场的作用下保温20
‑
30分钟；
23.步骤4)、将带涂层的耐磨球置于热等静压设备中，在压强为80mnpa的条件下保温5分钟，然后冷却至室温；再经过低温回火，低温回火的温度为200℃，时间为90分钟，冷却后得到耐磨球。
24.步骤5)、将耐磨球放置在280℃的盐浴锅内用盐浴原料进行盐浴操作，并保温2.5小时；之后将耐磨球进行取出，再进行漂洗、干燥操作；盐浴操作采用的盐浴原料按硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾的重量组分为5:3:2进行混合组成。
25.实施例2：
26.一种硅锰低合金耐磨球的制作工艺，该耐磨球耐磨球由cr、c、p、cu、si、mn、mo、ni、al、b、和fe制成；
27.制作工艺包括如下步骤：
28.步骤1)、用电炉熔炼得到下述质量百分比化学成分的钢水：6.2％的cr、0.2％的c、0.04％的p、0.4％的cu、0.4％的si、0.7％的mn、0.4％的mo、3.6％的ni、0.04％的al、0.04％
的b和余量的fe，然后将所述钢水浇铸得到坯体，将坯体加热、轧制成球，冷却后得到耐磨球基体；
29.步骤2)、采用电弧喷涂法将粉芯丝材喷涂在所述耐磨球基体表面形成涂层，得到含涂层的耐磨球，所述粉芯丝材包括粉芯和外皮，所述粉芯包括下述质量百分比的成分：cr3c2：60％、cr：8％、mn：4％、b：2％、si：1.5％、余量为fe，所述外皮为不锈钢带；
30.步骤3)、将耐磨球放置在高温炉中，升温至720℃，保温20分钟；将耐磨球继续升温至820℃，保温70分钟，然后在脉冲磁场的作用下保温30分钟；
31.步骤4)、将带涂层的耐磨球置于热等静压设备中，在压强为100mnpa的条件下保温3分钟，然后冷却至室温；再经过低温回火，低温回火的温度为240℃，时间为30分钟，冷却后得到耐磨球。
32.步骤5)、将耐磨球放置在290℃的盐浴锅内用盐浴原料进行盐浴操作，并保温2小时；之后将耐磨球进行取出，再进行漂洗、干燥操作；盐浴操作采用的盐浴原料按硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾的重量组分为5:3:2进行混合组成。
33.实施例3：
34.一种硅锰低合金耐磨球的制作工艺，该耐磨球耐磨球由cr、c、p、cu、si、mn、mo、ni、al、b、和fe制成；
35.制作工艺包括如下步骤：
36.步骤1)、用电炉熔炼得到下述质量百分比化学成分的钢水：5.3％的cr、0.15％的c、0.03％的p、0.25％的cu、0.3％的si、0.6％的mn、0.25％的mo、2.4％的ni、0.03％的al、0.03％的b和余量的fe，然后将所述钢水浇铸得到坯体，将坯体加热、轧制成球，冷却后得到耐磨球基体；
37.步骤2)、采用电弧喷涂法将粉芯丝材喷涂在所述耐磨球基体表面形成涂层，得到含涂层的耐磨球，所述粉芯丝材包括粉芯和外皮，所述粉芯包括下述质量百分比的成分：cr3c2：55％、cr：5％、mn：3％、b：1.5％、si：1.3％、余量为fe，所述外皮为不锈钢带；
38.步骤3)、将耐磨球放置在高温炉中，升温至700℃，保温30分钟；将耐磨球继续升温至800℃，保温85分钟，然后在脉冲磁场的作用下保温25分钟；
39.步骤4)、将带涂层的耐磨球置于热等静压设备中，在压强为90mnpa的条件下保温4分钟，然后冷却至室温；再经过低温回火，低温回火的温度为220℃，时间为6030
‑
90分钟，冷却后得到耐磨球。
40.步骤5)、将耐磨球放置在285℃的盐浴锅内用盐浴原料进行盐浴操作，并保温2.3小时；之后将耐磨球进行取出，再进行漂洗、干燥操作；盐浴操作采用的盐浴原料按硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾的重量组分为5:3:2进行混合组成。
41.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。