杨群收 高铬铸铁与磨球(上) for 百铸网

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1、百铸网www.baizhuwang.com高铬白口铸铁与磨球（上）中国铸造学会质量控制及检测技术委员会杨群收内容摘要：该文分析了高铬白口铸铁材质硬度、韧性、基体组织与磨球抗磨性的关系。分析了残余奥氏体，碳化物的数量、形态及分布对磨球抗磨性的影响。通过对磨球工况条件的研究分析及探讨，提出了磨球对材质的性能要求。在生产实践中，用辩证统一的方法，解决磨球材质诸多因素，存在的矛盾及存在的相互关系，从而使各因素得到最佳配合，达到相对统一，提高磨球抗磨性的目的。关键词：高铬白口铸铁磨球硬度韧性抗磨性奥氏体碳化物基体组织由于高铬白口铸铁具有优良的抗磨性能，所以被广泛的应用于磨煤、矿石破碎机、水泥磨

2、机、抛丸机、泥浆泵等设备上的易损件。虽然高铬白口铸铁具有优良抗磨性能，但是这种铸铁相当脆，通过热处理和加入一定量合金元素来提高其冲击韧性，并且得到较大的进展，但是仍不能满足于部件在强冲击下的工况需要。解决高铬白口铸铁的冲击韧性，是一个很复杂的问题，它是多因素综合作用的结果。高铬白口铸铁的发展，就是如何使韧性和硬度得到最佳的配合。通过研究与实践认为，要解决这一矛盾，需要合理的选择高铬白口铸铁中碳化物的数量、形状(如：大小、团球、网状等）、分布（单独存在或相互关联）以及基体组织的选择，基体中残余奥氏体的量，铸件内外部铸造缺陷等因素的影响。因此，要有效的提高材质的耐磨性就需要搞清楚诸因素对

3、耐磨性的具体影响。一、硬度与耐磨性7百铸网www.baizhuwang.com材质的耐磨性和其硬度有着密切的关系。通常，在保证材料不断裂的前提下，耐磨性和材料硬度成正比关系。但实践证明，材料的耐磨性不仅和材料的本身硬度有关，而且也和磨料有关。当研磨体磨面硬度过高时，磨料对其擦伤磨损就会减弱，而疲劳磨损则会构成主要的磨损形式，此种磨损是一种疲劳磨损，当金属材料（研磨体）磨面的相对硬度越高时，韧性就越低，疲劳磨损（包括裂纹、剥落）越明显，因而磨球的破碎率也就随之提高。另外，就冲击耐磨来讲，主要取决于材质的硬度和韧性的配合，而且与磨损冲击功的大小有关。当磨损冲击功小的时候，硬度对材质的耐磨

4、性起主要作用。随着磨损冲击功的增大，材质的韧性对耐磨性的影响增加。故在保持材质高硬度的前提之下，改善韧性可以增加材质的冲击耐磨性。一、韧性与耐磨性通常承受磨料磨损的零件，在使用中也要承受剧烈的机械冲击载荷。从多种磨损件（破碎机锤头、腭板，球磨机衬板与磨球）的破坏实效分析来看，其原因就是韧性不足。显然，足够的韧性是很必要的。但是，确定零件在工作中所需要的韧性值并不容易。所以在工业生产中，经常为了保证有足够的韧性，就必须牺牲一部分硬度（耐磨性）。基体、碳化物与韧性奥氏体基体的高铬白口铸铁的裂断韧性优于马氏体基体的高铬铸铁，而且碳化物含量低时，二者差值较大，碳化物含量高时差值就小，这就是说

5、：低碳化物时，基体组织对其断裂韧性起支配作用，即可通过热处理改变基体，有利于断裂韧性的提高。随着碳化物数量的增加，决定高铬铸铁韧性的主要因素，已从基体转向碳化物，即可通过合金化变质处理，改变碳化物的结构、形态及分布，从而改变断裂韧性。7百铸网www.baizhuwang.com碳化物呈封闭的空间网状时，碳化物形态是影响白口铸铁断裂的主要因素。这时裂纹沿碳化物扩散，当其首尾相接，碳化物发生断裂，而且裂纹持续沿碳化物扩展（碳化物的尖端角），断裂不断产生，基体对裂纹的钝化效应未充分发挥出来。所以，为了耐磨期间，还要考虑到如何强化基体，而提高基体对碳化物的支撑作用。当碳化物变为断网状时，基体

6、是影响白口铸铁断裂韧性的重要因素。这时，裂纹扩展一定要经过基体，而基体对裂纹的钝化效果应较大，阻力亦大，故基体强度是控制裂纹扩展的重要环节。综上所述，要考虑耐磨性和断裂韧性，在软磨料小冲击功条件下，宜选用马化体基体；大冲击条件下，则宜选用奥氏体基体。有资料介绍，基体组织与相对耐磨性的关系，即在冲击力不同的情况下，应先后选择的基体组织：冲击功1.2焦：马氏体、回火复相、奥氏体、球光体冲击功3焦：回火复相、马氏体、奥氏体、球光体冲基功4.5焦：奥氏体、回火复相、马氏体、球光体三、残余奥氏体对耐磨性的影响对于残余奥氏体，目前较为统一的认识是：在低应力滑动磨损件中，残余奥氏体降低耐磨性（像钻

7、井用泥浆泵上的缸套，就严格控制残奥的含量）。在高应力情况下，适量残余奥氏体的存在，则有利于高铬白口铸铁的强韧性，可获得较佳的耐磨性，而比纯马氏体基体耐磨性好。7百铸网www.baizhuwang.com为什么残余奥氏体在强冲击磨料磨损过程中，具有较好的耐磨性能？1、残余奥氏体对裂纹源产生的影响残余奥氏体在冲击磨损过程中，组织中的介稳定残奥会向马氏体转变，而且冲击功愈大，残奥的转变量也愈大。当残奥向马氏体转变过程中，消耗外界的冲击功，借冲击功而形成了马氏体，