铬系合金磨球耐磨材料

摘要

本发明属于金属耐磨材料，一种铬系合金磨球耐磨材料。

说明书

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一种铬系合金磨球耐磨材料，本发明属于金属耐磨材料领域。

水泥工业球磨机磨球长期工作于200～300℃的冲击磨料磨损环境中，研磨体冲击频率高，磨损严重。我国球磨机磨球一直应用25^＃、45^＃锻钢，这类材料的磨球韧性高、导热性好，故使用中破碎少，但由于这类材料磨球硬度低（HB≈130），抗磨损性能差，消耗量为800～1200克/吨水泥。

国外水泥工业广泛应用马氏体合金耐磨材料，如铬含量为15%，钼含量为3%的白口铸铁，其磨球消耗量为50～100克/吨水泥，但这种材料合金含量高，生产成本大为增加，同时因为我国水泥熟料温度高（约为200～300℃），高铬铸铁中合金含量和碳含量高，在使用中，虽然其耐磨性很好，但其导热性差，韧性低，受研磨体冲击时破碎率高，有时可高达30～40%。

近来国内出现的45Mn₂、轴承钢材料的锻制磨球，虽然在一定程度上可以提高耐磨性，但这种磨球使用一段时间后往往产生严重变形，以致后期不能使用，这样不仅大大增加了磨球的消耗量，而且严重影响了水泥的产量和质量，同时采用轧钢锻制磨球还增加了能源消耗。

为了寻求一种合金含量低，韧性与耐磨性好，导热性能好，使用寿命长，制造成本低，即具有良好的综合机械性能和使用性能的磨球材料，特设计了本发明。

本发明的构思是结合我国资源情况，在保证材料中形成碳化物，从而保证材料硬度的前提下，尽量降低材料中的含碳量，从而使材料中的铬、钼含量尽可能小，同时控制其它元素在材料成分中的含量，以保证材料的综合机械性能和使用性能。

铬系合金磨球耐磨材料成分中含有铁、碳、铬、钼、铜、锰、硅。材料的耐磨性同含碳量与组织状态有关，含碳量对耐磨性的影响是一曲线关系，为了使材料具有良好的导热性、塑性和韧性，并保证一定的耐磨性，根据磨球的使用条件，含碳量取为0.5～1.2%。

随着含碳量的降低，只要cr/c＞5∶1，在含铬量较低的情况下也可形成γ+（cr·Fe）₇c₃组织。本发明选取铬含量为2.0～7.0%，cr/c＝5∶1～10∶1，以保证得到一定量的（cr·Fe）₇c₃型碳化物。

我国钼资源少，钼成本高，不宜多用。为了提高淬透性，细化并形成复杂多元碳化物，加钼量选为0.2～0.7%。

为减少加钼量，提高淬透性，强化基体，减少裂纹，加入0.3～0.8%的铜。铜加入量不能大于1.2%，过大的加入量会增加奥氏体的稳定程度，使残留奥氏体量增多，影响硬度。超过2%的铜将会引起脆性。

锰与铜一样，具有增加淬透性与奥氏体稳定性的作用，选取锰含量为0.5～1.5%。

含硅量高会降低淬透性，为了脱氧，使含硅量为0.4～1.0%。

分别加入0.05～0.1%的硼和钛，以增加淬透性，提高硬度和热强性。

控制杂质硫和磷的含量低于0.04%。

利用本发明的材料制成磨球进行耐磨使用实验，试验磨球成分中碳含量为0.5～1.0%，铬含量为3.0～7.0%，钼含量为0.3～0.5%，铜含量为0.35～0.5%，锰含量为0.6～0.8%，硅含量为0.5～0.8%。

作为本发明的一种最佳实施例是材料中含有碳0.5%，铬7%，钼0.5%，铜0.5%，锰0.6%，硅0.5%，硼0.05%，钛0.05%。

作为本发明的另一种最佳实施例是材料中含有碳1%，铬5%，钼0.3%，铜0.35%，锰0.8%，硅0.8%，硼0.08%，钛0.1%。

本发明耐磨材料与美国克莱梅克斯公司发明的cr15Mo3高铬铸铁比较，铬含量仅为其 1/7 ～ 1/2 ，钼含量仅为其 1/15 ～ 1/4 ，具有优良的综合机械性能和导热性能，材料的抗拉强度ob＞100公斤/厘米²，冲击值（无缺口）αK＝1～2公斤-米/厘米²，硬度HRc＞45，其冲击韧性比cr15Mo3（0.5～0.8公斤-米/厘米²）提高2～4倍，因而更适合于冲击条件下使用。韧性和硬度的适当配合保证了这种材料具有很好的耐磨性。表1列出了用具有两种不同含碳量的这种耐磨材料铸成的磨球在球磨机内的使用实验结果。

这种耐磨材料不仅用于制作水泥工业中球磨机内的磨球，还可以做为矿山、冶金、电力等各类机械的耐磨材料。