本发明公开了一种耐磨钢球及其制备方法，特别涉及一种陶瓷颗粒强化耐磨钢球及其制备方法，属于耐磨材料。
背景技术：
1、磨球是一种用于球磨机中的粉磨介质，广泛应用于建材、选矿、电力、化工等行业，年消耗量超过千万吨。目前，国内用于磨球的耐磨材料主要有含碳化物球墨铸铁、低合金白口铸铁和高铬白口铸铁等。含碳化物球墨铸铁的生产成本较低，但它的性能不稳定，破碎率高；低合金白口铸铁韧性较低；高铬白口铸铁性能虽较好，但生产成本高，大量推广有一定困难，且高铬铸铁在腐蚀性介质的湿磨条件下耐磨性优势不大，同时韧性也显不足。国外市场上较常见的磨球品种有铬系合金铸球、中高碳锻造钢球、贝氏体锻造钢球、贝氏体球墨铸铁磨球、贝氏体/马氏体复相球墨铸铁磨球等。其中锻造钢球韧性好，在大型磨机中使用不破碎，是大型磨机中的优选磨球品种。锻造钢球尽管通过快冷淬火使其表面具有高硬度，但是钢球内缺少高硬度耐磨硬质相，因此耐磨性仍难以满足大型磨机的使用要求。
2、为了提高钢球性能，中国发明专利cn113683402a公开了一种陶瓷复合耐磨钢球，其特征在于，将陶瓷预制体沿模具内表面整齐拼接排列，然后浇铸金属熔体至模具中，热处理得到陶瓷复合耐磨钢球；其中，陶瓷预制体的原料按重量份包括：氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒90份、活性粉体1-3份、高岭土3-4份、胶黏剂3-6份；活性粉体为纳米氧化钛、纳米氧化铌和纳米氧化钇的组合物；纳米氧化钛、纳米氧化铌和纳米氧化钇的重量比为1:0.4-0.6:0.4-0.6；胶黏剂为水玻璃和羧甲基纤维素的组合；水玻璃和羧甲基纤维素的重量比为1-2:1；在陶瓷预制体的制备过程中，将氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒、活性粉体、高岭土、胶黏剂水溶液混匀并除泡，然后注入模具塑形，以3-4℃/min的速度升温至1200-1300℃，保温烧结3-4h得到陶瓷预制体；金属熔体的原料按重量百分比包括：c：1.8-2.0％、cr：10.0-11.0％、mn：0.5-0.7％、si：0.4-0.7％、p≤0.05％、s≤0.05％，余量为fe及不可避免杂质；金属熔体的浇铸温度为1520-1540℃；热处理的程序为：于890-910℃，保温2.5-3.5h，用水淬火，然后升温至220-240℃回火2-2.5h，冷却至室温。中国发明专利cn103357854a还公开了一种陶瓷强化耐磨钢球，包括通过在铸造模具内壁刷涂微米级陶瓷颗粒的方式将所述微米级陶瓷颗粒镶嵌于所述钢球的表面和次表面而形成的强化层，所述强化层、所述钢球本体内部的钢基体从外到里形成层状结构。该发明所公开的陶瓷强化耐磨钢球，具有良好的抗撞击性能，且具有高耐磨、高硬度、耐腐蚀的优点，在相同研磨条件下具有较大的撞击能量，从而大大提高了研磨效率，对研磨物料无污染，保证了研磨物料的纯度。中国发明专利中国发明专利cn104084270a还公开了一种耐磨钢球，包括钢球本体，所述钢球本体为外表面由多个正多边形构成的球状体，所述钢球本体包括表磨层、强化层和钢基体，表磨层、强化层、钢基体从外到里形成层状结构，所述强化层由多个重复涂覆在钢基体表面上的多层体系形成，上述多层体系包含金属层和陶瓷层，表磨层由一层或多层难熔化合物层构成。该发明所公开的耐磨钢球，其具有良好的磨削效率，且具有高耐磨、高硬度的优点。中国发明专利cn116947461a还公开了一种高铁含量耐磨陶瓷研磨球，包括以下质量百分比的原料：铝矾土5～15％，氧化铁20～60％，γ～氧化铝20～65％，氧化硅1～5％，氧化锆1～10％，氧化锌0.5～5％，氧化铬0.1～0.5％，氧化铈0.2～3％，长石1～5％，滑石1～3％，碳酸钙0.5～3％，碳酸钡0.2～2％。该发明既解决了低成本生产高比重陶瓷研磨球的问题，又解决了大量应用氧化铁导致陶瓷材料耐磨性、强度以及硬度下降的问题，还解决了较低温度下将转氧化铁转化为硬度较高的尖晶石族矿物ab2x4问题。中国发明专利cn117735956a还公开了一种高强度抗冲击梯度材料陶瓷研磨球材料，包括：n层材料层，n≥4；每层材料层中，以质量百分比计，氧化铝占35wt％～95wt％，其余为复合辅助材料。本发明的有益效果是：将不同层的粉体物料均能达到最佳烧结温度区域从而烧结致密，层界面缺陷少，且多梯度材料研磨球的比重范围宽，基本覆盖高能量密度磨矿方法的研磨球需求范围；能够极大提高材料的整体韧性、强度以及抗冲击能力；生产成本低，适用于工业化批量生产；相较于普通研磨球，能够避免在恶劣工况中出现剥皮、缺口、碎球等明显加剧磨耗的情况，大大降低了大型矿山半自磨等新型高效节能技术中使用的研磨球消耗量。中国发明专利cn117447189a还公开了一种采用伽马氧化铝的陶瓷研磨球的制备方法，包括步骤：预磨、絮凝、预烧、破碎粗磨、成型、干燥及烧结。该发明的有益效果是：对γ-al2o3、二氧化硅、滑石、碳酸钙和氧化镧进行预磨和预烧处理，减少产品对成型粉体的高细度要求，研磨得到较粗细度的粉料；对氧化铝晶体的固溶强化，形成固溶结构laalo3，力学性能得到提高；增加的b2o6zn3在提供玻璃相降低预烧所需温度的同时，也能吸附al2o3结构中游离的na+，避免生成高铝酸钠影响最终刚玉相的转化率，避免β-al2o3的生成，可以节省后续烧结致密化的时间；采用气流磨对颗粒进行进一步细磨，使球坯快速生长，能够降低造粒难度，能省去陈腐均化的时间，有效提高粉体的成型性能。中国发明专利cn111116183a还公开了一种氧化铝陶瓷研磨球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)纯度≥99.995％，粒径d50值为0.6-1.0μm，比表面积≤8m2/g的氧化铝粉过筛后得到筛后氧化铝粉；2)取筛后氧化铝粉，加入筛后氧化铝粉重量5％-20％的纯水，在团球机内制备球种子；球种子粒径达到0.1-0.3mm时，向团球机内的球种子上面加筛后氧化铝粉开始长球；当球径增长到0.5-0.6mm时，调整球滚动运行轨迹，再加筛后氧化铝粉继续长球；当球径增长到0.7-0.8mm时，再调整球滚动运行轨迹，再加筛后氧化铝粉继续长球；当球径增长到0.8-0.9mm时，修球压球后氧化铝球的松装密度达到1.5g/cm3以上；烘干进行15-25小时的1300-1400℃烧结之后得到氧化铝陶瓷研磨球。该发明的氧化铝陶瓷研磨球具有高纯度、低磨耗、高强度、表面光滑圆润的性质。中国发明专利cn110342902a还公开了一种陶瓷研磨球及其制备方法。该陶瓷研磨球由以下重量份的原料制成：石榴石尾矿改性材料100份、氧化铝17-20份、氧化钇0.6-0.8份、氧化锆4.5-5.5份、高岭土4.5-5.5份和滑石4-5份；该发明制得的陶瓷研磨球，自磨耗低，同时制备方法简单易行，生产成本低。但是，以陶瓷材料为主生产的耐磨球，脆性大，通常只能用于生产小尺寸磨球，应用于小型磨机中。以陶瓷材料为主生产的大尺寸磨球，因磨球脆性大，在大型磨机中使用，磨球极易开裂剥落，磨球的优异耐磨性能发挥不出来。
3、中国发明专利cn115852269a公开了一种球磨机用高硬度耐磨球及其制备工艺，其特征在于，包括耐磨球熔覆层与耐磨球基体，所述熔覆层包括合熔覆粉末和陶瓷粉末组成，其中，所述熔覆粉末粒径为100-180nm，包括以质量分数计的cr：22.3～28.0％、mo：5.0～10.0％、w：4.9～9.7％、si：0.3～0.8％、c：0.009～0.01％、n：0.0784～0.1734％，余量为钴，其中，制备所述熔覆粉末的金属原料中钼和钨的重量百分比相同；所述耐磨球基体包括以质量分数计的c：0.4～1.3％、si：0.55～0.78％、mn：1.1～1.42％、cr：10.1～13.42％、ni：0.65～0.75％、cu：0.4～0.6％、zr：0.05～0.15％、nb：0.02～0.045％、mo：0.4～0.7％、w：0.3～0.8％、re：0.1～0.25％、v：0.05～0.15％、p≤0.015％，其余为fe及不可避免的杂质；所述陶瓷粉末包括以质量分数计的c:0.3～5％、cr:8～16％、co:0.5～2.5％、mo:1～4％、v:0.5～1.0％、si:0.5～3.5％、mn：0.5～1％、ni:1.5～8％、b:0.5～4％、p:0.05～0.1％,余量为fe，并加入质量分数为:3～5％的al2o3作耐磨陶瓷相。中国发明专利cn109396396a还公开了一种铁基复合磨球的制备方法，其特征在于，具体为以下步骤：(1)将原料混合，得到混合微粉，所述原料包括以下重量百分比的组分：10％的致密zro2微粉、22％的高碳铬铁粉、4.5％的钒铁粉、2.5％的碳化钛粉、3.5％的镍粉以及57.5％的还原铁粉；(2)上述混合微粉放入球磨罐，按照每100g微粉加入60ml的无水乙醇的比例混合，球磨机转速100r/min，混料时间36h；(3)将上述经球磨处理后的混合微粉放入真空干燥箱中干燥，温度为250℃，干燥时间2h；(4)将上述干燥后的混合微粉放入模具进行等静压成型，压力300mp，保压0.5h，得到陶瓷增强体坯体；(5)将上述制得的陶瓷增强体坯体进行热压烧结，烧结温度为1230℃，压力为20mpa，保压时间0.5h，保温0.5h；(6)陶瓷增强体中的陶瓷增强相包含氧化铝、氧化锆、碳化钒、碳化钛和碳化铬，增强体厚度60mm；(7)制作磨球砂型，将上述制得的陶瓷增强体切成φ20×30mm尺寸，放置在砂型中，合箱；在中频感应电炉中熔炼高铬铸铁，高铬铸铁成分c：3.6％，cr：15％，si：0.5％，mn：0.5％，p：0.05％，s：0.0.5％，余量为fe；浇入钢水，浇铸温度为1560℃，冷却后，得到铁基复合磨球胚体；(8)将所述铁基复合磨球胚体于980℃下进行热处理1h，得到铁基复合磨球。中国发明专利cn109265174a还公开了一种球磨机用钢芯陶瓷研磨球，包括钢球体，在所述钢球体外部包覆有陶瓷外壳。其制造方法为：首先将碳化硅、碳化硼按9:1的比例混合研磨成细粉，喷雾造粒；将造粒粉和炭黑、纯水、粘结剂按一定比例混合均匀，得到的混合物料等静压压制成半球形壳体坯料；经干燥、烧结，再经机加工处理后，装入钢球，在钢球外形成陶瓷外壳；低温烘干后自然冷却至室温，得到成品钢芯陶瓷研磨球。该发明结构简单，强度高，使用寿命长，用于研磨碳硅石磨料时，不会造成物料污染，降低了后续的除杂成本，由于延长了使用时间，大大提高了生产效率。同时更换的废钢芯陶瓷研磨球中的钢芯还可以回收重复使用，降低了生产成本。中国发明专利cn106914620a及一种陶瓷/金属复合材料耐磨磨球的制备方法，属于复合材料领域。本发明采用三维数字建模技术与激光选区熔覆相结合的方法制备出强度高、孔隙率高、与金属液润湿性好、具有一定壁厚并带有蜂窝孔的球状陶瓷颗粒预制体，然后使用该预制体置于型腔中，通过无压浸渗工艺制备出颗粒分布均匀、性能优异的陶瓷/金属复合材料耐磨磨球。本方法制备的磨球磨损率低、使用寿命长，能够有效提高研磨料的质量和产量。中国发明专利cn106868418a公开了一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法，该耐磨球包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体包括以下成分：c、si、mn、cr、ni、cu、al、mg、b、ti、zr、nb、mo、co、v、nd、w、p、fe和杂质。在制备过程中，利用激光熔覆处理技术，将合金粉末与陶瓷粉末熔覆在耐磨球基体表面，经预冷处理、深冷处理、低温回火、冷处理后回火得到所述球磨机用低磨耗耐磨球。采用上述方法生产磨球，工艺复杂，效率低。
技术实现思路
1、本发明针对现有陶瓷颗粒制备耐磨磨球存在磨球脆性大，在大型磨机中使用，磨球极易开裂剥落，磨球优异的耐磨性能发挥不出来等问题，提出在耐磨陶瓷颗粒外层增加一层铁基材料，并将含铁基材料的耐磨陶瓷颗粒添加到耐磨钢球中，使耐磨陶瓷颗粒与钢球基体实现牢固的冶金结合，经锻造和热处理后，获得的陶瓷颗粒强化耐磨钢球具有高硬度、优异的耐磨性和抗冲击性能。
2、一种陶瓷颗粒强化耐磨钢球及其制备方法，具体制备工艺步骤包括以下步骤：
3、①先用中频感应电炉熔炼过共晶高铬铸铁；以高碳铬铁、中碳铬铁、增碳剂、废钢、硅铁、硼铁为原料；首先将高碳铬铁、中碳铬铁、增碳剂、废钢在中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后依次加入硅铁和硼铁，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在5.58-5.75％c,36.77-37.61％cr,3.62-3.80％si,2.07-2.36％b,<0.50％mn,余量为fe及不可避免的杂质元素；当炉内铁水升温至1562～1577℃时，加入占炉内铁水质量分数0.13～0.15％的金属铝，保温3～5分钟后，对铁水进行扒渣处理，而后出炉到浇包；浇包底部预先放置了稀土镁硅铁合金块和钛铁块，稀土镁硅铁合金块和钛铁块的颗粒尺寸均为3～8mm，稀土镁硅铁合金块的加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.45～0.50％，钛铁块的加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.30～0.35％；当浇包内的铁水降温至1428～1443℃时，将铁水浇铸至水冷锭模内，并空冷至室温，获得过共晶高铬铸铁块；过共晶高铬铸铁块由多个cr7(c,b)3陶瓷颗粒+α-fe金属基体组成，其中陶瓷颗粒总体积分数为75～78％；对过共晶高铬铸铁块先用鄂式破碎机破碎至25～50mm的颗粒；再将25～50mm的过共晶高铬铸铁颗粒在球磨机里研磨成150～185目，获得过共晶高铬铸铁粉末，所得过共晶高铬铸铁粉末为外层具有一层铁基材料的耐磨陶瓷颗粒，进一步外表面具有α-fe金属基体的cr7(c,b)3陶瓷颗粒；
4、②采用中频感应电炉熔炼耐磨钢球的钢水，使用废钢、废铜、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁配料，先将废钢、增碳剂和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后依次加入硅铁、废铜、锰铁，并将炉内钢水的化学组成及质量分数控制在0.62-0.71％c,0.55-0.76％si,0.87-0.99％mn,0.63-0.74％cu,0.58-0.72％cr,<0.040％s,<0.045％p,余量为fe及不可避免的杂质元素；将炉内钢水升温至1641～1658℃时，加入占炉内钢水质量分数0.10～0.12％的金属铝，保温4～5分钟后，将钢水分两次出炉到钢包；第一次当钢水进入钢包的质量分数占进入钢包内钢水总量的28～40％时，将步骤①中获得的过共晶高铬铸铁粉末，经950～980℃预热120～150分钟后加入钢包中，过共晶高铬铸铁粉末加入质量分数占进入钢包内钢水总量的10～12％；过共晶高铬铸铁粉末全部进入钢包后，再将电炉内的其余钢水出炉到钢包；
5、③当钢包内的钢水温度降至1506～1521℃时，将其浇入连铸机上的结晶器中，并在钢水连铸过程中对结晶器中的钢水进行电磁搅拌，电磁搅拌电流为380～400a，电磁搅拌频率为4～5hz；连铸机拉速为0.65～0.70m/min；浇注成直径为φ80～90mm的圆形钢棒，并将圆形钢棒的长度切割成6～8m；然后将长度为6～8m的圆形钢棒置于加热炉中进行加热，待圆形钢棒均匀加热至1180～1220℃并保温45～60分钟后，将圆形钢棒通过具有保温装置的钢棒输送装置输送至连续切断机进行切断后得到钢段；然后将钢段锻造成钢球，终锻温度控制在950～1050℃；
6、④当钢球表面空冷至825～850℃时，将钢球送入28～45℃的淬火水池中淬火；淬火水池中水与钢球的体积比大于10:1；当钢球表面温度降至90～120℃时取出，并立即置于温度为180～210℃的热处理炉中保温18～19小时，然后炉冷至温度低于135℃；最后出炉空冷至室温，即可获得陶瓷颗粒强化耐磨钢球。
7、如上所述稀土镁硅铁合金块的化学组成及其质量分数为：6.14～7.88％re,3.36～4.21％mg,38.62～41.17％si,≤1％ti,≤1％al,余量为fe及不可避免的杂质元素。
8、如上所述钛铁块的化学组成及其质量分数为：29.61～30.86％ti,<8.5％al,<5.0％si,余量为fe及不可避免的杂质元素。
9、本发明主要是为了解决陶瓷颗粒制备的耐磨磨球脆性大，在大型磨机中使用，磨球极易开裂剥落，磨球优异的耐磨性能发挥不出来等问题。本发明提出在耐磨陶瓷颗粒外层增加一层铁基材料，并将含铁基材料的耐磨陶瓷颗粒添加到耐磨钢球中，使耐磨陶瓷颗粒与钢球基体实现牢固的冶金结合，经锻造和热处理后，获得的陶瓷颗粒强化耐磨钢球具有高硬度、优异的耐磨性和抗冲击性能。一种陶瓷颗粒强化耐磨钢球及其制备方法，具体制备工艺步骤是：
10、第一步是制备耐磨陶瓷颗粒。先以高碳铬铁、中碳铬铁、增碳剂、废钢、硅铁、硼铁为原料，使用中频感应电炉熔炼过共晶高铬铸铁。目的是为了获得cr7(c,b)3陶瓷材料+fe金属基体。本发明首先将高碳铬铁、中碳铬铁、增碳剂、废钢在中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后依次加入硅铁和硼铁，并将炉内铁水的化学组成及质量分数控制在5.58-5.75％c,36.77-37.61％cr,3.62-3.80％si,2.07-2.36％b,<0.50％mn,余量为fe及不可避免的杂质元素；当炉内铁水升温至1562～1577℃时，加入占炉内铁水质量分数0.13～0.15％的金属铝，保温3～5分钟后，对铁水进行扒渣处理，而后出炉到浇包。本发明铁水中含有5.58-5.75％c,36.77-37.61％cr和2.07-2.36％b，铁水凝固过程中可以生成高硬度的cr7(c,b)3陶瓷材料+fe金属基体。cr7(c,b)3熔点为1890℃，沸点为3800℃，这也说明了其在高温下的稳定性。cr7(c,b)3显微硬度高达2200-2700kg/mm2，明显高于fe3c的硬度，存在于钢球基体中，可以显著提高钢球耐磨性。此外，cr7(c,b)3密度为6.68g/cm3，与钢水密度(钢水的密度一般为7.0g/cm3)接近，加入钢水中，不会引起显著的偏析。而常见耐磨硬质相碳化钛的密度为4.93g/cm3，明显低于钢水密度，加入耐磨钢铁中极易发生偏析现象，发挥不出耐磨硬质相优异的耐磨效果。
11、本发明中还加入了3.62-3.80％的si，硅是缩小γ相区元素，且本发明中锰含量小于0.50％，确保了过共晶高铬铸铁的凝固基体组织是低强度的α-fe铁素体，有利于凝固后的过共晶高铬铸铁块在随后的破碎和研磨过程中，易获得150～185目的过共晶高铬铸铁粉末。普通过共晶高铬铸铁凝固后的cr7(c,b)3相显微组织粗大，加工后的粉末用于耐磨钢球生产时，钢球脆性大，使用中钢球易破碎。钢球优异的耐磨性发挥不出来。本发明通过在浇包底部预先放置了稀土镁硅铁合金块(所述稀土镁硅铁合金块的化学组成及其质量分数为：6.14～7.88％re,3.36～4.21％mg,38.62～41.17％si,≤1％ti,≤1％al,余量为fe及不可避免的杂质元素)和钛铁块(所述钛铁块的化学组成及其质量分数为：29.61～30.86％ti,<8.5％al,<5.0％si,余量为fe及不可避免的杂质元素)，稀土镁硅铁合金块和钛铁块的颗粒尺寸3～8mm，稀土镁硅铁合金块的加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.45～0.50％；钛铁块的加入量占进入浇包内铁水质量分数的0.30～0.35％；当浇包内的铁水降温至1428～1443℃时，将铁水浇铸至水冷锭模内，最后空冷至室温，获得过共晶高铬铸铁块。本发明实现了过共晶高铬铸铁块中cr7(c,b)3相的显著细化。本发明过共晶高铬铸铁块由体积分数75～78％的cr7(c,b)3陶瓷颗粒+α-fe金属基体组成。多个cr7(c,b)3陶瓷颗粒+α-fe金属基体结合成一体，多个cr7(c,b)3陶瓷颗粒由α-fe金属基体紧密包裹成一体，是牢固的冶金结合。本发明继续对过共晶高铬铸铁块先用鄂式破碎机破碎至25～50mm的颗粒；再将25～50mm的过共晶高铬铸铁颗粒在球磨机里研磨成150～185目，获得过共晶高铬铸铁(cr7(c,b)3陶瓷材料+α-fe金属基体)粉末。
12、第二步采用中频感应电炉熔炼耐磨钢球的钢水，使用废钢、废铜、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁配料。废钢、废铜、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁等炉料来源方便，价格低廉。本发明先将废钢、增碳剂和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后依次加入硅铁、废铜、锰铁，并将炉内钢水的化学组成及质量分数控制在0.62-0.71％c,0.55-0.76％si,0.87-0.99％mn,0.63-0.74％cu,0.58-0.72％cr,<0.040％s,<0.045％p,余量为fe及不可避免的杂质元素。本发明钢球基体中含有0.63-0.74％cu和0.58-0.72％cr，可以显著提高钢球淬透性。本发明将炉内钢水升温至1641～1658℃时，加入占炉内钢水质量分数0.10～0.12％的金属铝，保温4～5分钟后，将钢水分两次出炉到钢包。
13、第一次当钢水进入钢包的质量分数占进入钢包内钢水总量的28～40％时，将先前获得的过共晶高铬铸铁粉末，由cr7(c,b)3陶瓷材料+α-fe金属基体组成。经950～980℃预热120～150分钟后加入钢包中，过共晶高铬铸铁粉末加入质量分数占进入钢包内钢水总量的10～12％；过共晶高铬铸铁粉末全部进入钢包后，再将电炉内的其余钢水出炉到钢包。当钢包内的钢水温度降至1506～1521℃时，将其浇入连铸机上的结晶器中，并在钢水连铸过程中对结晶器中的钢水进行电磁搅拌，电磁搅拌电流为380～400a，电磁搅拌频率为4～5hz，连铸机拉速为0.65～0.70m/min，浇注成直径为φ80～90mm的圆形钢棒。电磁搅拌通过强化铸坯(圆形钢棒)内未凝固金属熔液的运动，改变了凝固过程的流动、传热和传质，达到了细化晶粒、改善铸坯质量的目的。此外，电磁搅拌还可以提高铸坯的等轴晶区比率，减少表层非金属夹杂物，减轻偏析和疏松现象，从而进一步提高铸坯的质量。本发明凝固过程中加入电磁搅拌还可以促进过共晶高铬铸铁粉末在钢中分布均匀。由于cr7(c,b)3熔点高达1890℃，加入1641～1658℃的钢水中时，cr7(c,b)3不会发生熔化。而cr7(c,b)3周围的α-fe金属基体会发生熔化，促进最后的cr7(c,b)3相在连铸后的圆形钢棒中，与钢棒中的金属基体实现牢固的冶金结合。
14、本发明将圆形钢棒的长度切割成6～8m；然后将长度为6～8m的圆形钢棒置于加热炉中进行加热，待圆形钢棒均匀加热至1180～1220℃并保温45～60分钟后，将圆形钢棒通过具有保温装置的钢棒输送装置输送至连续切断机进行切断后得到钢段。然后将钢段锻造成钢球，终锻温度控制在950～1050℃。采用锻造方法加工磨球，磨球组织致密，性能进一步提升。由于cr7(c,b)3相尺寸细小，且与钢棒中的金属基体是牢固的冶金结合，即使在锻造过程中，cr7(c,b)3相也不会发生开裂现象。
15、最后当钢球表面空冷至825～850℃时，需要将钢球送入28～45℃的淬火水池中淬火；淬火水池中水与钢球的体积比大于10:1。对钢球实现快速淬火，主要是为了获得高硬度的马氏体基体，防止出现低硬度的珠光体显微组织。但是，钢球水淬时间要严格控制，水淬时间过长，钢球内应力过大，钢球极易发生开裂事故。本发明当钢球表面温度降至90～120℃时需要立即取出，并马上置于温度为180～210℃的热处理炉中保温18～19小时消除钢球内应力，然后炉冷至温度低于135℃，最后出炉空冷至室温，即可获得陶瓷颗粒强化耐磨钢球。
16、本发明与现有技术相比具有以下优点：
17、(1)本发明陶瓷颗粒强化耐磨钢球贵重合金含量少，成本低；
18、(2)本发明陶瓷颗粒强化耐磨钢球中含有体积分数超过8％的高硬度细小的cr7(c,b)3陶瓷颗粒，淬硬性好，淬透性高，无淬火软点，钢球表面硬度超过65hrc，心部硬度超过63hrc，冲击韧性超过22j/cm2；
19、(3)本发明陶瓷颗粒强化耐磨钢球显微组织细小、致密，具有优异的抗跌落性能，在8m磨球跌落试验机上连续跌落2500次，本发明磨球不开裂、不剥落，表明该磨球抵抗冲击疲劳破坏的能力强。
20、(4)本发明陶瓷颗粒强化耐磨钢球在大型铜矿、金矿、镍矿等有色金属选矿行业的大型半自磨机上应用，本发明磨球不失圆、不开裂、不剥落，具有优异的耐磨性，相同磨损工况下，本发明磨球的磨损率比对比锻造65mn磨球，降低45％以上，推广本发明耐磨钢球具有良好的经济和社会效益。
1.一种陶瓷颗粒强化耐磨钢球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀土镁硅铁合金块的化学组成及其质量分数为：6.14～7.88％re,3.36～4.21％mg,38.62～41.17％si,≤1％ti,≤1％al,余量为fe及不可避免的杂质元素。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛铁块的化学组成及其质量分数为：29.61～30.86％ti,<8.5％al,<5.0％si,余量为fe及不可避免的杂质元素。
4.按照权利要求1-3任一项所述的方法制备得到的陶瓷颗粒强化耐磨钢球。
5.按照权利要求1-3任一项所述的方法制备得到的陶瓷颗粒强化耐磨钢球的应用，作为磨机的磨球。
