低铬多元合金铸造磨球B-Al-Ti共渗工艺

摘要

本发明涉及一种低铬多元合金铸造磨球B-Al-Ti共渗工艺，按照以下重量百分比配制共渗剂粉末：3％～8％的B、1％～5％的Al、8％～12％的TiO2、5％～10％的活化剂，余量为填充剂；将磨球包埋在渗箱内的所述共渗剂中，密封后，装入加热炉中加热至500℃，保温2小时，再升温至800℃，保温2小时，继续升温至900℃～1050℃，保温5～6小时，随后降温至850℃以下出炉，所述磨球在所述渗箱中连箱一起空冷，直到室温时出箱。经过本发明工艺处理的低铬多元合金铸造磨球，在其表面形成高硬度改性层，提高了耐磨寿命，节省了金属原材料的耗损，降低了生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及粉磨物料用的铸造磨球，具体地说是一种低铬多元合金铸造磨 球B-Al-Ti共渗工艺。

背景技术

低铬多元合金铸造磨球的金相组织为珠光体(P)+碳化物(C)，回火去铸 造应力后使用，其基体硬度仅达HRC45～50。高铬铸造磨球的金相组织为马氏 体(M)+碳化物(C)，热处理淬火、回火后使用，硬度≥HRC56。由于高铬铸 造磨球的组织中奥氏体(A)、马氏体(M)等基体上镶嵌着M₇C₃型碳化物 (1200～1800HV)，显微硬度高，强度好，分布均匀，并由于含有较多Cr元素， 提高了耐热性及抗磨性能。因此，矿山采用高铬铸造磨球作为球磨机磨球的主 要研磨体以取代低铬多元合金磨球和锻造钢球是一种革命性的必然趋势，国外 大部分矿山都采用了超高硬度(≥HRC 62)高铬铸造磨球作为研磨体。

但是，长期以来国内外一些黑色金属(铁矿)和有色金属选矿行业，及火 力发电、高炉喷煤炼铁、水泥生产企业等，仍然将低铬多元合金铸造磨球和锻 造钢球作为研磨体广泛应用(占使用总比例90％以上)，而高铬铸造磨球，由于 耐磨性及碎球率等情况，性价比尚不很理想，不能给用户带来良好的经济效益， 所以一直未能推广使用。

不论低铬多元合金铸造磨球还是高铬铸造磨球，作为球磨机中的研磨体， 在工况恶劣的作业中，都存在耐磨性差，使用寿命低，表面硬度低，磨球易破 碎等问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种低铬多元合金铸造磨球B-Al-Ti 共渗工艺，使用该工艺处理后的低铬多元合金铸造磨球耐磨寿命长、性价比高， 可替代高铬铸造磨球。

按照本发明提供的技术方案：一种低铬多元合金铸造磨球B-Al-Ti共渗工 艺，其特征是，按照以下重量百分比配制共渗剂粉末：3％～8％的B、1％～5％ 的Al、8％～12％的TiO₂、5％～10％的活化剂，余量为填充剂；将磨球包埋在渗 箱内的所述共渗剂中，密封后，装入加热炉中加热至500℃，保温2小时，再升 温至800℃，保温2小时，继续升温至900℃～1050℃，保温5～6小时，随后 降温至850℃以下出炉，所述磨球在所述渗箱中连箱一起空冷，直到室温时出箱。

所述磨球出箱后，进行抛丸清理。

所述填充剂为SiC或Al₂O₃。

所述活化剂为KBF₄或NH₄Cl。

所述共渗剂粉末的粒度小于100目。

所述磨球经共渗处理后，在其表面形成改性层，所述改性层的厚度为0.5～ 5mm，所述改性层的相组织为FeB、Fe₂B、FeTi及FeAl硬质相。

所述磨球的直径为Ф30～Ф130mm。

磨球经B-Al-Ti三元共渗热处理后，获得表面改性层，其金相组织中珠光体 (P)细密，网状共晶碳化物变薄，甚至断网，二次碳化物颗粒弥散细小，均匀， 表面硬度为1500～2200HV0.1，冲击值＞5J/cm²，比普通高铬铸造磨球提高1～ 2倍。经过本发明工艺处理的低铬多元合金铸造磨球，提高了耐磨寿命，节省了 金属原材料的耗损，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的工艺过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种低铬多元合金铸造磨球B-Al-Ti共渗工艺，包括以下步骤：

1、配制共渗剂粉末。取粒度小于100目的以下各组分：3％重量百分比的B、 1％重量百分比的Al、8％重量百分比的TiO₂、5％重量百分比的KBF₄活化剂、 83％重量百分比的SiC填充剂，均匀混合并烘干。

2、装箱：将直径为Ф30mm的磨球与上述共渗剂粉末按照一层磨球、覆盖 一层共渗剂的方式包埋装入渗箱中，要求磨球与渗箱之间以及磨球与磨球之间 必须保持1～2cm间距。盖紧渗箱箱盖，并用水玻璃调制耐火泥密封。

3、加热：将装有磨球的渗箱，按序装入加热炉中加热。加热工艺参数按照 图1所示的工艺图设定：随炉升温至500℃，保温2小时，再升温至800℃，保 温2小时，继续升温至900℃，保温5小时，随后降温到850℃以下出炉，磨球 在渗箱中连箱一起空冷，直到室温时出箱。

4、表面清理：磨球出箱后，进行抛丸清理。

磨球通过上述共渗处理工艺后，在其表面形成0.5mm的改性层，改性层的 相组织为FeB、Fe₂B、FeTi及FeAl硬质相，表面硬度为1500HV0.1。

实施例2

一种低铬多元合金铸造磨球B-Al-Ti共渗工艺，包括以下步骤：

1、配制共渗剂粉末。取粒度小于100目的以下各组分：8％重量百分比的B、 5％重量百分比的Al、12％重量百分比的TiO₂、10％重量百分比的KBF₄活化剂、 65％重量百分比的SiC填充剂，均匀混合并烘干。

2、装箱：将直径为Ф130mm的磨球与上述共渗剂粉末按照一层磨球、覆盖 一层共渗剂的方式包埋装入渗箱中，要求磨球与渗箱之间以及磨球与磨球之间 必须保持1～2cm间距。盖紧渗箱箱盖，并用水玻璃调制耐火泥密封。

3、加热：将装有磨球的渗箱，按序装入加热炉中加热。加热工艺参数按照 图1所示的工艺图设定：随炉升温至500℃，保温2小时，再升温至800℃，保 温2小时，继续升温至1050℃，保温6小时，随后降温到850℃以下出炉，磨 球在渗箱中连箱一起空冷，直到室温时出箱。

4、表面清理：磨球出箱后，进行抛丸清理。

磨球通过上述共渗处理工艺后，在其表面形成5mm的改性层，改性层的相 组织为FeB、Fe₂B、FeTi及FeAl硬质相，表面硬度为2200HV0.1。

实施例3

一种低铬多元合金铸造磨球B-Al-Ti共渗工艺，包括以下步骤：

1、配制共渗剂粉末。取粒度小于100目的以下各组分：5％重量百分比的B、 3％重量百分比的Al、10％重量百分比的TiO₂、8％重量百分比的NH₄Cl活化剂、 74％重量百分比的Al₂O₃填充剂，均匀混合并烘干。

2、装箱：将直径为Ф80mm的磨球与上述共渗剂粉末按照一层磨球、覆盖 一层共渗剂的方式包埋装入渗箱中，要求磨球与渗箱之间以及磨球与磨球之间 必须保持1～2cm间距。盖紧渗箱箱盖，并用水玻璃调制耐火泥密封。

3、加热：将装有磨球的渗箱，按序装入加热炉中加热。加热工艺参数按照 图1所示的工艺图设定：随炉升温至500℃，保温2小时，再升温至800℃，保 温2小时，继续升温至1000℃，保温5.5小时，随后降温到850℃以下出炉，磨 球在渗箱中连箱一起空冷，直到室温时出箱。

4、表面清理：磨球出箱后，进行抛丸清理。

磨球通过上述共渗处理工艺后，在其表面形成2mm的改性层，改性层的相 组织为FeB、Fe₂B、FeTi及FeAl硬质相，表面硬度为1800HV0.1。