一种大直径中碳低合金耐磨钢球及其制备方法
阅读说明：本技术 一种大直径中碳低合金耐磨钢球及其制备方法 (Large-diameter medium-carbon low-alloy wear-resistant steel ball and preparation method thereof ) 是由 李道胜 张姗 万志华 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大直径中碳低合金耐磨钢球,其原料按重量百分比包括：C：0.4-0.5％、Cr：0.8-1.0％、Mn：0.5-0.7％、Si：1.2-1.4％、Ni：0.1-0.2％、B：0.001-0.002％、Nb：0.06-0.07％、P≤0.05％、S≤0.05％,余量为Fe及不可避免杂质。本发明还公开了上述大直径中碳低合金耐磨钢球的制备方法,包括如下步骤：S1、取原料如权利要求1或2所述的合金炼并浇铸成连铸坯；S2、将连铸坯加热,然后轧制成钢球,空冷,然后加热保温,淬火,回火,自然冷却得到大直径中碳低合金耐磨钢球。本发明所述钢球直径大,且具有良好的硬度和冲击韧性。(The invention discloses a large-diameter medium-carbon low-alloy wear-resistant steel ball which comprises the following raw materials in percentage by weight: c: 0.4-0.5%, Cr: 0.8-1.0%, Mn: 0.5-0.7%, Si: 1.2-1.4%, Ni: 0.1-0.2%, B: 0.001-0.002%, Nb: 0.06-0.07%, P is less than or equal to 0.05%, S is less than or equal to 0.05%, and the balance is Fe and unavoidable impurities. The invention also discloses a preparation method of the large-diameter medium-carbon low-alloy wear-resistant steel ball, which comprises the following steps: s1, taking the alloy as the raw material and casting the alloy into a continuous casting billet according to the claim 1 or 2; s2, heating the continuous casting billet, then rolling the continuous casting billet into a steel ball, air cooling, heating, preserving heat, quenching, tempering and naturally cooling to obtain the large-diameter medium-carbon low-alloy wear-resistant steel ball. The steel ball has a large diameter and good hardness and impact toughness.)
技术领域
本发明涉及耐磨钢球技术领域，尤其涉及一种大直径中碳低合金耐磨钢球及其制备方法。
背景技术
随着磨料行业的发展，大型球磨机越来越多的被人们使用，大口径磨球作为重要的磨损部件，往往供不应求。而利用铸造的传统工艺生产的磨球直径都不会太大，且采用铸造的传统工艺生产大直径磨球，磨球的性能也较差，其硬度和韧性无法完美配合，磨球会更快的失去圆度，发生基体破碎。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种大直径中碳低合金耐磨钢球及其制备方法，本发明所述钢球直径大，且具有良好的硬度和冲击韧性。
本发明提出了一种大直径中碳低合金耐磨钢球，其原料按重量百分比包括：C：0.4-0.5％、Cr：0.8-1.0％、Mn：0.5-0.7％、Si：1.2-1.4％、Ni：0.1-0.2％、B：0.001-0.002％、Nb：0.06-0.07％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。
优选地，耐磨钢球的直径为120-160mm。
本发明还公开了上述大直径中碳低合金耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、取原料如权利要求1或2所述的合金炼并浇铸成连铸坯；
S2、将连铸坯加热，然后轧制成钢球，空冷，然后加热保温，淬火，回火，自然冷却得到大直径中碳低合金耐磨钢球。
优选地，在S2中，连铸坯加热至1200-1250℃保温50-70min。
优选地，在S2中，开轧温度为1100-1150℃，终轧温度为950-980℃。
优选地，在S2中，空冷至760-780℃。
优选地，在S2中，加热至900-920℃保温1-2h。
优选地，在S2中，以1.2-1.8℃/s的速度空冷至790-810℃，用50-60℃的水淬火200-240s。
优选地，在S2中，回火温度为180-200℃，回火时间为3-4h。
有益效果：
本发明选用合适配方获得中碳低合金耐磨钢球，适量的Cr、B并结合适宜的淬火工艺，可以提高淬透性，使得钢球内部组织均匀，在50-60℃的水淬火200-240s，可以减少钢球表面和心部的温差，降低淬火热应力，提高冲击韧性和硬度；适量的Nb结合空冷后在适宜温度重新加热钢球的工艺，可以避免晶粒粗大，细化晶粒，从而提高冲击韧性和硬度；然后选择适宜的回火工艺可以进一步提高钢球的硬度；C、Cr、Mn、Si、Ni、B、Nb以适宜比例相互配合并结合适宜的工艺使得本发明具有良好的冲击韧性和硬度。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种直径为120mm的中碳低合金耐磨钢球，其原料按重量百分比包括：C：0.4％、Cr：1.0％、Mn：0.5％、Si：1.4％、Ni：0.1％、B：0.002％、Nb：0.06％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述直径为120mm的中碳低合金耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、取原料如上所示的合金冶炼并浇铸成连铸坯；
S2、将连铸坯加热至1250℃保温50min，然后轧制成钢球(开轧温度为1150℃，终轧温度为980℃)，空冷至760℃，然后将钢球加热至920℃保温1h，以1.8℃/s的速度空冷至790℃，用60℃的水淬火200s，于200℃回火3h，自然冷却得到大直径中碳低合金耐磨钢球。
实施例2
一种直径为160mm的中碳低合金耐磨钢球，其原料按重量百分比包括：C：0.5％、Cr：0.8％、Mn：0.7％、Si：1.2％、Ni：0.2％、B：0.001％、Nb：0.07％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述直径为160mm的中碳低合金耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、取原料如上所示的合金冶炼并浇铸成连铸坯；
S2、将连铸坯加热至1200℃保温70min，然后轧制成钢球(开轧温度为1100℃，终轧温度为950℃)，空冷至780℃，然后将钢球加热至900℃保温2h，以1.2℃/s的速度空冷至810℃，用50℃的水淬火240s，于180℃回火4h，自然冷却得到大直径中碳低合金耐磨钢球。
实施例3
一种直径为140mm的中碳低合金耐磨钢球，其原料按重量百分比包括：C：0.45％、Cr：0.95％、Mn：0.55％、Si：1.35％、Ni：0.12％、B：0.0015％、Nb：0.062％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述直径为140mm的中碳低合金耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、取原料如上所示的合金冶炼并浇铸成连铸坯；
S2、将连铸坯加热至1230℃保温65min，然后轧制成钢球(开轧温度为1120℃，终轧温度为960℃)，空冷至775℃，然后将钢球加热至905℃保温1.7h，以1.6℃/s的速度空冷至805℃，用55℃的水淬火220s，于190℃回火3.5h，自然冷却得到大直径中碳低合金耐磨钢球。
实施例4
一种直径为130mm的中碳低合金耐磨钢球，其原料按重量百分比包括：C：0.45％、Cr：0.9％、Mn：0.6％、Si：1.3％、Ni：0.15％、B：0.0015％、Nb：0.065％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述直径为130mm的中碳低合金耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、取原料如上所示的合金冶炼并浇铸成连铸坯；
S2、将连铸坯加热至1220℃保温60min，然后轧制成钢球(开轧温度为1130℃，终轧温度为970℃)，空冷至770℃，然后将钢球加热至910℃保温2h，以1.4℃/s的速度空冷至800℃，用55℃的水淬火240s，于200℃回火4h，自然冷却得到大直径中碳低合金耐磨钢球。
对比例1
一种直径为130mm的中碳低合金耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
取原料如实施例4所示的合金冶炼，并浇铸成钢球，冷却至910℃保温2h，以1.4℃/s的速度空冷至800℃，用55℃的水淬火240s，于200℃回火4h，自然冷却得到大直径中碳低合金耐磨钢球。
对比例2
一种直径为130mm的中碳低合金耐磨钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、取原料如实施例4所示的合金冶炼并浇铸成连铸坯；
S2、将连铸坯加热至1220℃保温60min，然后轧制成钢球(开轧温度为1130℃，终轧温度为970℃)，空冷至770℃，用55℃的水淬火240s，于200℃回火4h，自然冷却得到大直径中碳低合金耐磨钢球。
检测实施例1-4和对比例1-2所得钢球的性能，结果如表1所示。
表1检测结果
由上表可以看出，本发明制得的耐磨钢球，其表面与球心硬度差均＜2HRC，球心无缺口冲击吸收能量远＞15J，10m单球落球破坏次数均＞5000，其性能远高于对比例1-2，具有良好的冲击韧性和硬度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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