本發明涉及耐磨鋼球技術領域，尤其涉及一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球及其制備方法。
背景技術：
在火力發電廠中，鋼球磨煤機的使用非常普遍，但是襯板與鋼球的磨損始終是一個較突出的問題。由于襯板更換困難，所以提高襯板的壽命，對提高火力發電廠的經濟效益尤為重要。影響襯板使用壽命的因素很多，其中材質是影響襯板使用壽命的最重要因素。
現有技術中的耐磨鋼球的硬度和沖擊韌性均無法滿足實際的需求。
技術實現要素：
為解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球及其制備方法。制備得到的低鉻耐磨鋼球硬度高，沖擊韌性好。
本發明提出的一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球，其各組分的重量百分數如下：C：1.9-2.8％，Si：1.4-2.9％，Mn：0.6-0.8％，Cr：3.6-5.4％，Cu：0.6-1.2％，Mo：0.1-0.3％，Re：0.1-0.3％，S＜0.04％，P＜0.04％，余量為Fe和不可避免的雜質。
優選地，碳硅當量值(C+1/3Si)為2.4-3.8％。
優選地，Mn的含量與Cr的含量之比以重量比計，滿足0.11＜(Mn/Cr)＜0.22。
優選地，Si的含量與Mn的含量之比以重量比計，滿足1.75＜(Si/Mn)＜4.83。
優選地，Cr的含量與Cu、Mn和Mo合計含量之比以重量比計，滿足0.80＜Cr/(Cu+Mn+Mo)＜1.36。
優選地，其各組分的重量百分數如下：C：2.0-2.7％，Si：1.5-2.8％，Mn：0.65-0.75％，Cr：3.8-5.2％，Cu：0.8-1.0％，Mo：0.15-0.25％，Re：0.15-0.25％，S＜0.03％，P＜0.03％，余量為Fe和不可避免的雜質。
優選地，其各組分的重量百分數如下：C：2.35％，Si：2.15％，Mn：0.7％，Cr：4.5％，Cu：0.9％，Mo：0.2％，Re：0.2％，S:0.01％，P:0.01％，余量為Fe和不可避免的雜質。
本發明的一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：依次將生鐵、廢鋼、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、電解銅和硅鐵放入熔煉爐中進行熔煉，出爐前爐內插鋁脫氧，包內稀土處理，出爐溫度為1500-1600℃，得到合金液，接著進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：1.9-2.8％，Si：1.4-2.9％，Mn：0.6-0.8％，Cr：3.6-5.4％，Cu：0.6-1.2％，Mo：0.1-0.3％，Re：0.1-0.3％，S＜0.04％，P＜0.04％，余量為Fe和不可避免的雜質；
S2、鑄造：將S2中得到合金液進行澆注，木模縮尺比采用1-3％，采用水玻璃石英砂進行造型，二氧化碳吹干，澆注溫度為1400-1500℃，澆注時，包內用草木灰去渣，澆注結束后于650-850℃保溫3-5h，開箱冷卻至室溫得到鑄件；
S3、熱處理：將S2中得到的鑄件進行熱處理，熱處理具體包括：將鑄件升溫至910-930℃，保溫4-6h，然后風冷至室溫，接著升溫至210-290℃，保溫5-7h，空冷至室溫得到高硬度低碳中鎘耐磨鋼球。
碳：碳是鋼中影響各項性能的主導元素，在一定范圍內碳含量增加，強度、硬度及耐磨性提高，而韌性下降。為保證鋼在具有一定韌性的同時，又具有較高的硬度和良好的耐磨性，確定碳含量為1.9-2.8％。
硅：有顯著的固溶強化作用，并使鋼的回火脆性溫度移向高溫，這就使鋼的回火溫度提高，獲得較高的韌性。確定硅含量為1.4-2.9％。
鉻:鉻的加入主要起以下作用：固溶強化基體并提高鋼的淬透性；與碳結合,形成彌散分布的高硬度碳化物；提高鋼的回火穩定性。確定鉻含量為3.6-5.4％。
錳:錳在鋼中能提高淬透性及強度，顯著增加殘余奧氏體量，并增大鋼的過熱傾向和增大回火脆性傾向。確定錳含量為0.6-0.8％。
此外加入適量的Cu、Mo和Re。
合理控制碳元素和硅元素的含量，確定碳硅當量值控制在2.4-3.8％，確保本本發明的耐磨球硬度高，韌性好。合理控制錳元素和鉻元素的含量配比，使得在一定鉻元素含量的前提下，錳元素的含量控制在一定范圍內，鉻元素有較強的碳化物形成能力，當碳的含量控制在1.9-2.8％，會形成硬度較高的M7C3型碳化物出現，同時與鐵形成的連續固溶體，在奧氏體中的溶解度很大，故能強化基體，提高基體的強度和硬度而不降低韌性。硅具有很好的脫氧能力，能夠有效提高淬透性，合理控制碳硅當量值能夠有效提高耐磨鋼球的硬度和韌性。合理控制錳元素和鉻元素的配比，錳不僅是良好的脫氧劑還是良好的脫硫劑，錳加入量過大會導致晶粒增大，使錳含量在一定鉻元素含量得前提下，控制在一定范圍，使得耐磨鋼球能夠在高硬度的前提下，具有優異的韌性。合理控制硅元素和錳元素的配比，控制硅元素在一定錳元素前提下，在一定范圍內，賦予了本發明耐磨鋼球優異的韌性。稀土的添加，能夠有效脫硫和去除氧氣，能夠除去鋼中的有害雜質，改善鋼的質量，顯著提高鋼的塑性和韌性。
本發明的高硬度低碳中鎘耐磨鋼球的硬度和韌性匹配合理,熱處理工藝簡單，使用壽命長，力學性能為HRC≥50，Tk≥15J/cm2。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用于說明本發明，而不是用于對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發明的保護范圍內。
實施例1
本發明提出的一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球，其各組分的重量百分數如下：C：2.35％，Si：2.15％，Mn：0.7％，Cr：4.5％，Cu：0.9％，Mo：0.2％，Re：0.2％，S:0.01％，P:0.01％，余量為Fe和不可避免的雜質。
實施例2
本發明的一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：依次將生鐵、廢鋼、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、電解銅和硅鐵放入熔煉爐中進行熔煉，出爐前爐內插鋁脫氧，包內稀土處理，出爐溫度為1500℃，得到合金液，接著進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：1.9％，Si：2.9％，Mn：0.6％，Cr：5.4％，Cu：0.6％，Mo：0.3％，Re：0.1％，S：0.03％，P:0.02％，余量為Fe和不可避免的雜質；
S2、鑄造：將S2中得到合金液進行澆注，木模縮尺比采用1％，采用水玻璃石英砂進行造型，二氧化碳吹干，澆注溫度為1500℃，澆注時，包內用草木灰去渣，澆注結束后于650℃保溫5h，開箱冷卻至室溫得到鑄件；
S3、熱處理：將S2中得到的鑄件進行熱處理，熱處理具體包括：將鑄件升溫至910℃，保溫6h，然后風冷至室溫，接著升溫至210℃，保溫7h，空冷至室溫得到高硬度低碳中鎘耐磨鋼球。
實施例3
本發明的一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：依次將生鐵、廢鋼、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、電解銅和硅鐵放入熔煉爐中進行熔煉，出爐前爐內插鋁脫氧，包內稀土處理，出爐溫度為1600℃，得到合金液，接著進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：2.8％，Si：1.4％，Mn：0.8％，Cr：3.6％，Cu：1.2％，Mo：0.1％，Re：0.3％，S：0.02％，P:0.02％，余量為Fe和不可避免的雜質；
S2、鑄造：將S2中得到合金液進行澆注，木模縮尺比采用3％，采用水玻璃石英砂進行造型，二氧化碳吹干，澆注溫度為1400℃，澆注時，包內用草木灰去渣，澆注結束后于850℃保溫3h，開箱冷卻至室溫得到鑄件；
S3、熱處理：將S2中得到的鑄件進行熱處理，熱處理具體包括：將鑄件升溫至930℃，保溫4h，然后風冷至室溫，接著升溫至290℃，保溫5h，空冷至室溫得到高硬度低碳中鎘耐磨鋼球。
實施例4
本發明的一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：依次將生鐵、廢鋼、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、電解銅和硅鐵放入熔煉爐中進行熔煉，出爐前爐內插鋁脫氧，包內稀土處理，出爐溫度為1520℃，得到合金液，接著進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：2.0％，Si：2.8％，Mn：0.65％，Cr：5.2％，Cu：0.8％，Mo：0.25％，Re：0.15％，S：0.01％，P:0.01％，余量為Fe和不可避免的雜質；
S2、鑄造：將S2中得到合金液進行澆注，木模縮尺比采用1.5％，采用水玻璃石英砂進行造型，二氧化碳吹干，澆注溫度為1480℃，澆注時，包內用草木灰去渣，澆注結束后于680℃保溫4.5h，開箱冷卻至室溫得到鑄件；
S3、熱處理：將S2中得到的鑄件進行熱處理，熱處理具體包括：將鑄件升溫至915℃，保溫5.5h，然后風冷至室溫，接著升溫至215℃，保溫6.5h，空冷至室溫得到高硬度低碳中鎘耐磨鋼球。
實施例5
本發明的一種高硬度低碳中鎘耐磨鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：依次將生鐵、廢鋼、鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、電解銅和硅鐵放入熔煉爐中進行熔煉，出爐前爐內插鋁脫氧，包內稀土處理，出爐溫度為1580℃，得到合金液，接著進行檢測，合金液按重量百分比包括如下組分：C：2.7％，Si：1.5％，Mn：0.75％，Cr：3.8％，Cu：1.0％，Mo：0.15％，Re：0.25％，S：0.02％，P:0.01％，余量為Fe和不可避免的雜質；
S2、鑄造：將S2中得到合金液進行澆注，木模縮尺比采用2.5％，采用水玻璃石英砂進行造型，二氧化碳吹干，澆注溫度為1420℃，澆注時，包內用草木灰去渣，澆注結束后于820℃保溫3.5h，開箱冷卻至室溫得到鑄件；
S3、熱處理：將S2中得到的鑄件進行熱處理，熱處理具體包括：將鑄件升溫至925℃，保溫4.5h，然后風冷至室溫，接著升溫至285℃，保溫5.5h，空冷至室溫得到高硬度低碳中鎘耐磨鋼球。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。