具有馬氏體組織表層和柔軟的貝氏體組織內(nèi)芯的鍛造鋼球的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鍛造鋼球，應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程中磨碎原材料的球磨機(jī)或磨碎礦 石的管磨機(jī)，更具體來講，90_鍛造鋼球的中心部分和表層的硬度值各為洛氏（Rockwell)HRC40以上，HRC62以下。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，鍛造鋼球作為水泥廠或礦產(chǎn)行業(yè)用來磨碎原材料的磨碎機(jī)部件，其主要成 分是KS分類S45C系列的高碳鋼（重量％C:0. 42~0? 48%，Si:0. 15~0? 35%，Mn:0. 53~ 0. 90%P:0. 03%以下，S:0. 035%以下Ni:0. 06%~0. 20)，制造方法是首先進(jìn)行熱鍛工藝， 而后再經(jīng)過簡(jiǎn)單的熱處理。但經(jīng)過上述方法獲得的鍛造鋼球如圖la或圖lb所示，表層是 馬氏體組織，而內(nèi)芯是珠光體組織，因此90mm鋼球的外部硬度無法超過HRC56。
[0003] 圖la是放大100倍的照片，圖lb是放大500倍的照片。
[0004] 對(duì)于上述鍛造鋼球而言，投入使用超過700小時(shí)，表層就會(huì)磨損10mm左右，鋼球內(nèi) 部的珠光體組織裸露在外，存在加速鋼球磨損率的缺點(diǎn)。
[0005] 為了解決該問題，90mm高鉻合金鑄球的中心部分和表層的硬度差距維持在 HRC2~4,因此被廣泛使用。
[0006] 但是，該高鉻合金鑄球存在如下缺點(diǎn)：其原材料鉻等有色金屬的單價(jià)比鍛造鋼球 的原材料（SxxC)高；而且對(duì)環(huán)境有害的chrome的含量每90mm高達(dá)15~17%，每噸水泥 中鉻的含有量為6.4g ;另外，根據(jù)磨碎機(jī)內(nèi)部的熱度變化，存在增加斷裂率的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是為了解決鍛造S45C材質(zhì)鋼球的技術(shù)中，90mm鍛造鋼球的表層硬度無法 超過HRC56的問題而作出的，其目的在于提供一種鍛造鋼球，能把chrome的含量從原來的 15~17%降低到0. 25%以下，使得比高鉻合金鑄球更環(huán)保；保持傳統(tǒng)S45C材質(zhì)鍛造鋼球 在熱變化中也不會(huì)發(fā)生破裂的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)還具有比高鉻合金鑄球更好的耐磨性。
[0008] 用于解決上述問題的本發(fā)明的具有馬氏體結(jié)構(gòu)的表層和柔軟的貝氏體結(jié)構(gòu)內(nèi)芯 的鍛造鋼球，其特征在于，應(yīng)用于具有磨碎功能的管磨機(jī)或者球磨機(jī)；球徑為25~60_ ;由 以下成分組成：C:0. 57~0? 67重量％，Mn:0. 70~1. 00重量％，Si:0. 17~0? 37重量％， Cr:0. 25重量％以下，S:0. 035重量％以下，P:0. 035重量％以下，和其他不可避免的雜質(zhì) 0. 96~0. 98重量％，以及余量的Fe;所述鍛造鋼球以1，100~1，200°C溫度加熱，進(jìn)行熱 自由鍛造處理，直到冷卻至870°C;在25~35°C溫度下，進(jìn)行等溫?zé)崽幚?3~30秒鐘，將 溫度處于780±10°C的上述鍛造鋼球浸泡至35±5°C冷卻水中約45秒；在常溫下再經(jīng)過自 然冷卻處理工藝，形成表層由硬度HRC62以下的馬氏體組織構(gòu)成，內(nèi)芯由硬度HRC40以上的 柔軟的貝氏體組織構(gòu)成的鍛造鋼球。
[0009] 并且，具有馬氏體組織的表層和柔軟的貝氏體組織內(nèi)芯的鍛造鋼球，應(yīng)用于具有 磨碎功能的管磨機(jī)或者球磨機(jī)；球徑為70~100mm;由以下成分組成：C:0. 57~0. 67重 量％，Mn:0. 70 ~1. 00 重量％，Si:0. 17 ~0? 37 重量％，Cr:0. 25 重量％ 以下，S:0. 035 重 量％以下，P:0. 035重量％以下，和其他不可避免的雜質(zhì)0. 96~0. 98重量％，以及余量的 Fe;所述鍛造鋼球以1，100~1，200°C溫度加熱，進(jìn)行熱自由鍛造處理，直到冷卻至870°C; 不同球徑的熱處理方法如下。
[0010] 70~100mm鍛造鋼球，在25~35°C的溫度下，進(jìn)行等溫?zé)崽幚?5秒，然后將溫度 處于780 ±10°C的上述鍛造鋼球浸泡至35 ±5°C冷卻水中約95~105秒，在常溫下再經(jīng)過 自然冷卻處理工藝。
[0011] 經(jīng)過上述工藝，如圖2a以及2b所示，鍛造鋼球的表層是馬氏體組織，內(nèi)芯為柔軟 的貝氏體組織，表層和中心部分硬度分別提升至HRC62和HRC40以上。
[0012] 根據(jù)上述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行鍛造工藝時(shí)，在傳統(tǒng)S45C系列高碳鋼的5大成分 C，Mn，Si，Ni，P中，將主要成分碳的比例增加至0. 57~0. 67%，就能把熱鍛處理時(shí)成型缺 陷（細(xì)紋、堆疊）降低到最小化，而且經(jīng)過熱處理后如圖2a和2b所示，鍛造鋼球形成了馬 氏體結(jié)構(gòu)和柔軟的貝氏體組織，具有比傳統(tǒng)的鍛造鋼球更加良好的顯微組織，將鋼球的表 層和中心部分的硬度分別提升至HRC62和HRC40以上，獲得備受關(guān)注的新一代鍛造鋼球。
[0013] 因此，所述鍛造鋼球具有比傳統(tǒng)的S45C材質(zhì)的鍛造鋼球高1. 5倍以上的耐磨性， 而且能減少對(duì)環(huán)境有害物的質(zhì)chrome的含量，傳統(tǒng)90mm高絡(luò)合金鑄球中chrome的含量為 15~17%，本發(fā)明所述鍛造鋼球與其相比每噸能多排除6. 4g的Cr，同時(shí)保持了傳統(tǒng)S45C 鍛造鋼球在熱變化中良好的耐久性。
【附圖說明】
[0014] 圖la是表層為馬氏體組織、內(nèi)芯為珠光體組織的傳統(tǒng)鍛造鋼球的100倍放大圖。
[0015] 圖lb是表層為馬氏體組織、內(nèi)芯為珠光體組織的傳統(tǒng)鍛造鋼球的500倍放大圖。
[0016] 圖2a是表層為馬氏體組織、內(nèi)芯為柔軟的貝氏體組織的本發(fā)明中所述鍛造鋼球 的100倍放大圖。
[0017] 圖2b是表層為馬氏體組織、內(nèi)芯為柔軟的貝氏體組織的本發(fā)明中所述鍛造鋼球 的500倍放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下，參照?qǐng)D片對(duì)于本發(fā)明的應(yīng)用于磨碎機(jī)并具有馬氏體組織的表層和柔軟的貝 氏體組織內(nèi)芯的鍛造鋼球的組成成分比例和具體工程實(shí)施例以及作用效果進(jìn)行了詳細(xì)說 明。
[0019] 本發(fā)明以重量％為基準(zhǔn)對(duì)S45C系列材料的高碳素的五大成分比進(jìn)行變更，進(jìn)而 制成以下【表1】鍛造鋼球的成分比。
[0020]以25~100mm合成鋼為例，改善后由以下成分混合而成：C: 0.57~0.67重量％， Mn:0. 70~1. 00重量 ％，Si:0. 17~0? 37重量 ％，Cr:0.25重量 ％ 以下，S:0.035重量 ％以 下，P:0. 035重量％以下，其它不可避免的雜質(zhì)0. 96~0. 98重量％以及余量的Fe。
[0021] 【表1】
[0022]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鍛造鋼球，應(yīng)用于磨碎機(jī)或球磨機(jī)，其特征在于，具有馬氏體組織的表層和柔軟 的貝氏體組織內(nèi)芯，球徑為25~35mm，所述鍛造鋼球由以下幾種成分混合而成：C:0. 57~ 〇· 67 重量 ％，Μη:0· 70 ~1.0 O 重量 ％，Si:0. 17 ~0· 37 重量 ％，Cr:0. 25 重量 ％ 以下， S:0. 035重量％以下，P:0. 035重量％以下，和其他不可避免的雜質(zhì)0. 96~0. 98重量％，以 及余量的Fe ;所述鍛造鋼球以1，100~1，200°C溫度加熱，進(jìn)行熱自由鍛造處理，直到冷卻 至870°C ;在2