一种高硬度耐磨球及其制备方法

申请号 CN202311222605.0 申请日 2023-09-21 公开(公告)号 CN117265371A 公开(公告)日 2023-12-22
申请人 宁国东方碾磨材料股份有限公司; 发明人 赵东凯; 邹华良; 王吉海; 谢承; 江元林; 赵一昌; 张国胜;
摘要 本 发明 涉及 钢 球技术领域,公开了一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,所述钢球包括以下重量份的原料组成:钢30‑40份、 铁 40‑45份、铬15‑20份、锰12‑15份、硫3‑5份、磷3‑6份、 硅 15‑20份、肽4‑8份、镍6‑14份、 铜 5‑13份、铍4‑8份、铌3‑7份、耐磨剂5‑8份、硫化剂6‑8份、 碳 素材料20‑40份、球形化剂4‑6份、 脱脂 剂2‑3份。本发明通过铬元素的加入可提高铁球耐 腐蚀 性,使得钢球在 氧 化介质中产生 钝化 现象,即在表面形成一层很薄的膜,可提高铁球的 耐腐蚀性 以及硬度和 耐磨性 ,同时通过耐磨剂的加入能够提高钢球的耐磨性,碳素材料的加入可提高钢球的硬度和韧性,脱脂剂可去除钢球表面的油污和毛刺,可保证钢球的表面光洁度和 质量 。
权利要求

1.一种高硬度耐磨球,其特征在于,所述钢球包括以下重量份的原料组成:钢30‑40份、40‑45份、铬15‑20份、锰12‑15份、硫3‑5份、磷3‑6份、15‑20份、肽4‑8份、镍6‑14份、5‑13份、铍4‑8份、铌3‑7份、耐磨剂5‑8份、硫化剂6‑8份、素材料20‑40份、球形化剂4‑6份、脱脂剂2‑3份。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度耐磨钢球,其特征在于,所述碳素材料为石墨、天然炭和焦炭,所述石墨、天然炭和焦炭的比例为1:1.3:2。
3.根据权利要求1所述的一种高硬度耐磨钢球,其特征在于,所述耐磨剂为碳化硅、、钨酸盐中的一种或几种,所述碳化硅、氧化铝、钨酸盐的比例为1:0.8:1.1。
4.根据权利要求1所述的一种高硬度耐磨钢球,其特征在于,所述硫化剂为二硫化碳、二甲基硫化物、二甲基硫醚、正丁基硫醇中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种高硬度耐磨钢球,其特征在于,所述球形化剂的成分是硅酸盐、铝酸盐、稀土和镁中的一种或几种;
所述硅酸盐包括硅酸、硅酸镁、硅酸铝中一种或多种;
所述铝酸盐包括氢氧化铝、碳酸铝和铝酸中一种或多种;
所述稀土包括氧化镧、氧化钕和氧化钆中一种或多种;
所述镁主要包括氧化镁和碳酸镁中一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高硬度耐磨钢球,其特征在于,所述脱脂剂的主要成分为、螯合剂和表面活性剂,所述脱脂剂制备包括两个阶段:
第一阶段:将碱、螯合剂和表面活性剂按照比例为1:0.7:0.9进行混合搅拌,搅拌转速为300‑350r/min,搅拌时间为10‑20min,得到混合料;
第二阶段:将混合料通过300目的筛网过筛两次,从而得到脱脂剂。
7.根据权利要求1‑6中任意一条所述的一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,其特征在于,所述钢球的制备方法包括以下步骤,
S1:将原料中的钢、铁、铬、锰、硫、磷、硅、肽、镍、铜、铍和铌依次加入到熔炼炉中加热熔化,并在熔化后耐磨剂、硫化剂、碳素材料、球形化剂和脱脂剂加入到熔化后的原料中继续搅拌熔化3‑4h,得到融化后的混合料;
S2:将S1中的混合料浇筑在模具上得到球形坯子,并将球形胚子退火后放置到打磨机上进行打磨处理;
S3:打磨后在对钢球进行热处理,热处理时将其加热到600‑800℃,并保温1h;
S4:将S3热处理后的钢球回火并将其研磨抛光,并喷涂防锈涂层,从而得到所生产的钢球。
8.根据权利要求7所述的一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,其特征在于,所述S1熔炼炉中的温度至少为1300‑1400℃,所述在搅拌时其转速为350‑400r/min。
9.根据权利要求7所述的一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,其特征在于,所述S2中退火时可采用冷的方式将其冷却至室温,所述S3中在保温后还需对其进行风冷至室温。
10.根据权利要求7所述的一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,其特征在于,所述S4中钢球回火的温度为200‑300℃,时间为1h,所述防锈涂层为亚硝酸钠溶液。

说明书全文

一种高硬度耐磨球及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢球技术领域,具体是一种高硬度耐磨钢球及其制备方法。

背景技术

[0002] 钢球根据生产加工工艺分为研磨钢球,锻造钢球,铸造钢球;根据加工材料分为轴承钢球,不锈钢球,钢球,轴承钢球球·合金球等;其中轴承钢球为工业的重要基础零部件,合金钢球是以碳、铬、锰、钼等为主要添加金属元素,并通过锻打、旋压、轧制和铸造等方式生成的一种球状形合金耐磨体,它是当今粉碎工业矿山用球,泥用球等最重要组成部分;钢球是重要的基础零部件,尤其是精密工业钢球在国民经济发展中起着巨大作用,在一些特殊条件下,常常需要特殊材质的钢球来完成不同环境下所要求达到的功能,钢球可广泛的应用于轴承、五金、电子、铁艺、机械设备、电、矿山、冶金等领域。
[0003] 中国专利公开了一种高硬度耐磨耐腐蚀钢球及其制备方法(授权公告号CN111534737A),该专利技术通过铬与碳、锰等的元素相互配合,将其融化后浇筑成钢球,增加了钢球的硬度、强度和耐腐蚀性,再通过将钢球进行热处理,改善钢球的内在质量,使其性能更高,淬火再回火使球具有一定的渗碳层及硬度,韧性和压碎负荷,再通过研磨与清洗,进一步改善钢球的球形误差与减少表面粗糙度,提高了钢球的表面质量与耐腐蚀性,使其实用性较高。
[0004] 但是,针对该专利来看还是存在不足,该专利虽然通过铬与碳、锰等元素来增加钢球的硬度、强度等,可是其只通过元素的加入来提高其钢球的硬度强度达不到所需要的要求,在长时间使用时会导致其使用寿命降低。因此,本领域技术人员提供了一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0007] 一种高硬度耐磨钢球,所述钢球包括以下重量份的原料组成:钢30‑40份、铁40‑45份、铬15‑20份、锰12‑15份、硫3‑5份、磷3‑6份、15‑20份、肽4‑8份、镍6‑14份、铜5‑13份、铍4‑8份、铌3‑7份、耐磨剂5‑8份、硫化剂6‑8份、碳素材料20‑40份、球形化剂4‑6份、脱脂剂2‑3份。
[0008] 作为本发明再进一步的方案:所述碳素材料为石墨、天然炭和焦炭,所述石墨、天然炭和焦炭的比例为1:1.3:2。
[0009] 作为本发明再进一步的方案:所述耐磨剂为碳化硅、、钨酸盐中的一种或几种,所述碳化硅、氧化铝、钨酸盐的比例为1:0.8:1.1。
[0010] 作为本发明再进一步的方案:所述硫化剂为二硫化碳、二甲基硫化物、二甲基硫醚、正丁基硫醇中的一种或几种。
[0011] 作为本发明再进一步的方案:所述球形化剂的成分是硅酸盐、铝酸盐、稀土和镁中的一种或几种;
[0012] 所述硅酸盐包括硅酸、硅酸镁、硅酸铝中一种或多种;
[0013] 所述铝酸盐包括氢氧化铝、碳酸铝和铝酸中一种或多种;
[0014] 所述稀土包括氧化镧、氧化钕和氧化钆中一种或多种;
[0015] 所述镁主要包括氧化镁和碳酸镁中一种或多种。
[0016] 作为本发明再进一步的方案:所述脱脂剂的主要成分为、螯合剂和表面活性剂,所述脱脂剂制备包括两个阶段:
[0017] 第一阶段:将碱、螯合剂和表面活性剂按照比例为1:0.7:0.9进行混合搅拌,搅拌转速为300‑350r/min,搅拌时间为10‑20min,得到混合料;
[0018] 第二阶段:将混合料通过300目的筛网过筛两次,从而得到脱脂剂。
[0019] 一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,所述钢球的制备方法包括以下步骤,
[0020] S1:将原料中的钢、铁、铬、锰、硫、磷、硅、肽、镍、铜、铍和铌依次加入到熔炼炉中加热熔化,并在熔化后耐磨剂、硫化剂、碳素材料、球形化剂和脱脂剂加入到熔化后的原料中继续搅拌熔化3‑4h,得到融化后的混合料;
[0021] S2:将S1中的混合料浇筑在模具上得到球形坯子,并将球形胚子退火后放置到打磨机上进行打磨处理;
[0022] S3:打磨后在对钢球进行热处理,热处理时将其加热到600‑800℃,并保温1h;
[0023] S4:将S3热处理后的钢球回火并将其研磨抛光,并喷涂防锈涂层,从而得到所生产的钢球。
[0024] 作为本发明再进一步的方案:所述S1熔炼炉中的温度至少为1300‑1400℃,所述在搅拌时其转速为350‑400r/min。
[0025] 作为本发明再进一步的方案:所述S2中退火时可采用冷的方式将其冷却至室温,所述S3中在保温后还需对其进行风冷至室温。
[0026] 作为本发明再进一步的方案:所述S4中钢球回火的温度为200‑300℃,时间为1h,所述防锈涂层为亚硝酸钠溶液。
[0027] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0028] 本发明通过铬元素的加入可提高铁球耐腐蚀性,使得钢球在氧化介质中产生钝化现象,即在表面形成一层很薄的膜,这样则可提高铁球的耐腐蚀性,并且碳是钢球的主要成分,能够钢球的硬度和耐磨性,同时通过耐磨剂的加入能够提高钢球的耐磨性,碳素材料的加入可提高钢球的硬度和韧性,脱脂剂可去除钢球表面的油污和毛刺,从而可保证钢球的表面光洁度和质量。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例中,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0030] 本发明提供一种高硬度耐磨钢球及其制备方法技术方案:
[0031] 实施例一
[0032] 钢球包括以下重量份的原料组成:钢30份、铁40份、铬15份、锰12份、硫3份、磷3份、硅15份、肽4份、镍6份、铜5份、铍4份、铌3份、耐磨剂5份、硫化剂6份、碳素材料20份、球形化剂4份、脱脂剂2份。
[0033] 其中,碳素材料为石墨、天然炭和焦炭,石墨、天然炭和焦炭的比例为1:1.3:2。
[0034] 进一步的,耐磨剂为碳化硅、氧化铝、钨酸盐中的一种或几种,碳化硅、氧化铝、钨酸盐的比例为1:0.8:1.1。
[0035] 其中,硫化剂为二硫化碳、二甲基硫化物、二甲基硫醚、正丁基硫醇中的一种或几种。
[0036] 进一步的,球形化剂的成分是硅酸盐、铝酸盐、稀土和镁中的一种或几种;
[0037] 其中,硅酸盐包括硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝中一种或多种;
[0038] 其中,铝酸盐包括氢氧化铝、碳酸铝和铝酸中一种或多种;
[0039] 其中,稀土包括氧化镧、氧化钕和氧化钆中一种或多种;
[0040] 其中,镁主要包括氧化镁和碳酸镁中一种或多种。
[0041] 其中,脱脂剂的主要成分为碱、螯合剂和表面活性剂,脱脂剂制备包括两个阶段:
[0042] 第一阶段:将碱、螯合剂和表面活性剂按照比例为1:0.7:0.9进行混合搅拌,搅拌转速为300‑350r/min,搅拌时间为10‑20min,得到混合料;
[0043] 第二阶段:将混合料通过300目的筛网过筛两次,从而得到脱脂剂。
[0044] 实施例二
[0045] 钢球包括以下重量份的原料组成:钢35份、铁42份、铬17份、锰13份、硫4份、磷4份、硅17份、肽6份、镍10份、铜10份、铍6份、铌5份、耐磨剂7份、硫化剂7份、碳素材料30份、球形化剂5份、脱脂剂2份
[0046] 其中,碳素材料为石墨、天然炭和焦炭,石墨、天然炭和焦炭的比例为1:1.3:2。
[0047] 进一步的,耐磨剂为碳化硅、氧化铝、钨酸盐中的一种或几种,碳化硅、氧化铝、钨酸盐的比例为1:0.8:1.1。
[0048] 其中,硫化剂为二硫化碳、二甲基硫化物、二甲基硫醚、正丁基硫醇中的一种或几种。
[0049] 进一步的,球形化剂的成分是硅酸盐、铝酸盐、稀土和镁中的一种或几种;
[0050] 其中,硅酸盐包括硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝中一种或多种;
[0051] 其中,铝酸盐包括氢氧化铝、碳酸铝和铝酸中一种或多种;
[0052] 其中,稀土包括氧化镧、氧化钕和氧化钆中一种或多种;
[0053] 其中,镁主要包括氧化镁和碳酸镁中一种或多种。
[0054] 其中,脱脂剂的主要成分为碱、螯合剂和表面活性剂,脱脂剂制备包括两个阶段:
[0055] 第一阶段:将碱、螯合剂和表面活性剂按照比例为1:0.7:0.9进行混合搅拌,搅拌转速为300‑350r/min,搅拌时间为10‑20min,得到混合料;
[0056] 第二阶段:将混合料通过300目的筛网过筛两次,从而得到脱脂剂。
[0057] 实施例三
[0058] 钢球包括以下重量份的原料组成:钢40份、铁45份、铬20份、锰15份、硫5份、磷6份、硅20份、肽8份、镍14份、铜13份、铍8份、铌7份、耐磨剂8份、硫化剂8份、碳素材料40份、球形化剂6份、脱脂剂3份。
[0059] 其中,碳素材料为石墨、天然炭和焦炭,石墨、天然炭和焦炭的比例为1:1.3:2。
[0060] 进一步的,耐磨剂为碳化硅、氧化铝、钨酸盐中的一种或几种,碳化硅、氧化铝、钨酸盐的比例为1:0.8:1.1。
[0061] 其中,硫化剂为二硫化碳、二甲基硫化物、二甲基硫醚、正丁基硫醇中的一种或几种。
[0062] 进一步的,球形化剂的成分是硅酸盐、铝酸盐、稀土和镁中的一种或几种;
[0063] 其中,硅酸盐包括硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝中一种或多种;
[0064] 其中,铝酸盐包括氢氧化铝、碳酸铝和铝酸中一种或多种;
[0065] 其中,稀土包括氧化镧、氧化钕和氧化钆中一种或多种;
[0066] 其中,镁主要包括氧化镁和碳酸镁中一种或多种。
[0067] 其中,脱脂剂的主要成分为碱、螯合剂和表面活性剂,脱脂剂制备包括两个阶段:
[0068] 第一阶段:将碱、螯合剂和表面活性剂按照比例为1:0.7:0.9进行混合搅拌,搅拌转速为300‑350r/min,搅拌时间为10‑20min,得到混合料;
[0069] 第二阶段:将混合料通过300目的筛网过筛两次,从而得到脱脂剂。
[0070] 一种高硬度耐磨钢球及其制备方法,钢球的制备方法包括以下步骤,
[0071] S1:将原料中的钢、铁、铬、锰、硫、磷、硅、肽、镍、铜、铍和铌依次加入到熔炼炉中加热熔化,并在熔化后耐磨剂、硫化剂、碳素材料、球形化剂和脱脂剂加入到熔化后的原料中继续搅拌熔化3‑4h,得到融化后的混合料;S1熔炼炉中的温度至少为1300‑1400℃,在搅拌时其转速为350‑400r/min。
[0072] S2:将S1中的混合料浇筑在模具上得到球形坯子,并将球形胚子退火后放置到打磨机上进行打磨处理;
[0073] S3:打磨后在对钢球进行热处理,热处理时将其加热到600‑800℃,并保温1h;
[0074] S2中退火时可采用风冷的方式将其冷却至室温,S3中在保温后还需对其进行风冷至室温。
[0075] S4:将S3热处理后的钢球回火并将其研磨抛光,并喷涂防锈涂层,从而得到所生产的钢球,S4中钢球回火的温度为200‑300℃,时间为1h,防锈涂层为亚硝酸钠溶液。
[0076] 实验测试一:采取现有常规技术测试手段对本发明所制备的钢球与市场上的钢球进行测试,抽取市场上的两种钢球为对比例一和对比例二,其测试结果如下表所示:
[0077]
[0078] 由上表可见,本发明所设计的钢球相较于现有钢球来看,其抗冲击性能更好,表面硬度与心部硬度更强,这样能够提高本发明钢球的硬度,并且耐腐蚀效果更低,这样可使得该钢球的使用寿命更长。
[0079] 需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0080] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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