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铸造工程
铸造工艺
Foundry Engineering
高铬白口铸铁磨球的新工艺设计
王仲珏,刘冠岳
安徽工程科技学院,安徽芜湖241000
摘要:高铬铸铁磨球显徽鉏织应该由尽可能多的硬组织体、碳化物和马氏体组成,同时
应设法减少和控制零件中的内应力、显徽裂纹及不连续性组织是新工艺的设计理念和目标。从
控制冷速、成分设计、铸造治金处理、热处理等方面较为一致地体现了新エ艺设计的原则。
关键词:高終白口铸铁;磨球;工艺设计
中图分类号:TG252文献标识码:A文章编号:1673-3320(2008)02-0028-03
A New Technique Design of High Chrome White Cast Iron Grinding Balls
WANG Zhong-jue, LIU Guan-yue
Anhui University of Technology and Science, Wuhu 241000, C
Abstract: A high chrome cast iron grinding balls microstructure should consist of as much as
possible hard microstructure, carbide and martensite whose shape has noticeably changed by break of net
of carbide. Then to decrease and control inside stress, microcrack and nonconsistly organization in parts
on design principle and goal of new technics. New principle of new technological design, conformably
from controlling cool rate, composition select, metallurgy and heat treatment, etc are represented
Key Words: High chrome white cast iron; Grinding ball; Technique design
与锻球、轧球相比,高铬铸铁冲击韧性低,等对实现这一工艺设计目标极为有利。在控制冷
但是磨球在磨机中运行是呈瀑落式下滑冲击,属速十成分设计十铸造治金处理十热处理过程中应
小能量频繁冲击类型。而小能量多次冲击性能高度一致地体现工艺设计的指导原则,并以此为
主要取决于材质的强度。与低铬白口铸铁磨球据统一于为确定合理工艺参数而进行的试验设计
相比,高铬球具有较高的冲击韧性,这主要是因和实施结果的综合指标考核体系中2!。
为高铬白口铸铁的M1C3型碳化物的三维开放式
骨架和如图1所示的碳化物呈条块状、菊花状分
布,每朵菊花是一个共晶团,菊花心部的碳化物
较小,从心部到边缘逐渐粗大。这比起对铸铁造
成臆性的宛如海绵状的渗碳体,里面镶嵌爽氏体
的转变产物的菜氏体型低铬白口铸铁使铸铁的
抗磨性和韧性明显提高。结合大多的服役工况
条件,应将高铬铸铁磨球在获得高硬度的前提下
进一步提高韧性作为进行工艺设计的指导原则。
这样就确定了其合金显微组织应该由尽可能多的
硬组织体、碳化物和马氏体组成,当然使组织晶
25n
粒细化,根好地控制硬相的大小和分布、零件中
没有内应力、显徴裂纹及其它组织上的不连续性
图1高铬铸铁金相组织
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2008年第2期
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高铬白铸铁磨球的新工艺设计王仲珏等
组织与性能期望
3成分设计要点
1.1组织期
1)成分设计应考虑:在获得高硬度的前
铸态组织:马氏体十适量残余奥氏体十提下避免形成大的内应力;在获得高硬度的前
MC3+MC。
提下通过晶界净化、晶粒细化、控制碳化物数
亚温处理后组织:马氏体+少量残余奥氏量、改善碳化物形态、大小,控制非金属夹杂
体十MC3+MC。
形态、大小来进步提高韧性
这主要是基于下列考虑
2)碳含量的确定应根据含Cr量进行调
1)铸铁的抗磨性和韧性随碳化物的种类変整。例如,含Cr15%的高铬白口铸铁的共品组
化,按M3C型、M1C3型、MC型排序而明显提织中y共晶占74%左右,MC3碳化物占25%~
高;碳化物组成及形态対导热率及热扩散率影26%,所以,即使选择共晶成分,其共品碳化
响最大,以孤立块状、板状碳化物存在的高铬物仅占1/4。在高应力磨料磨损条件下,过共晶
白口铸铁的导热率和热扩散率最好。且碳化物高铬白]铸铁中的大块状初生MC3型碳化物能
百分数以控制在20%~30%为宜。
很好地抵抗对抗磨件施加的法向压力的切向剪
2)添加V、Ti、W、Nb等元素,不仅能应力,不易断裂,故而抗磨性能较好31。增加
形成比(Cr,Fe)1C型铬儼化物硬度更高的VC、含碳量-方面可以增加组织中碳化物的体积;
TiC、WC、NbC碳化物,且能细化共晶组织。
另一方面也可避免由于较多的碳进入了碳化铬
3)铸态基体组织:细片状马氏体(主要取中,留下了低碳的马氏体基体。含磯量通常视
决于奥氏体晶粒度)十适量残余奥氏体
使用工祝条件在2,8%~3.6%之间。
亚温处理后基体组织:细片状马氏体十基
3)普通白口铁主要通过按壁厚调整砫来得
体内均匀弥散分布的二次碳化物+少量残余奥到,对于合金白口铁来说砫同样是相当重要的
氏体。
元素,对硅的控制必须很慎重,只要是向口,
)奥氏体导热率低,奥氏体向马氏体转变硅对耐蘑性几平无影响,出于对脱氧的基本需
时比容变化大:高铬铸铁体积凝特性较强
要,硅量一般取0.3%~0.6%,硅量较高时,增
马氏体、奥氏体的腐蚀抗力明显高于珠光体
加材料脆性,几对形成高碳马氏体不利。
1.2性能期望
4)大多合金元素在奥氏体中均起延缓奥氏
硬度:HRC60~65;冲击値(无缺口,心体转变作用。其影响程度一方面受合金元素原
部)a:>7.0J/em
子在结构中所具有的晶格特性影响;另一方
H=3.5m落球试验次数:<80mm,18000面还取次于它们在奥氏体和碳化物之间的分配
次以上;≥80mm,13000次以上
系数即在民体平的%的影响。例如,N分配系数
2设计思想
1)提高和稳定基本硬度,改善碳化物形态及为0.25,Mn为2,Cr为4.5。在考虑多元合金化
分布状态,尽可能提高材料硬度
实现铸态组织期望的同时,应避免出现部分珠
2)提高基体组织的抗蚀能力,以进一步提高光体组织,而这种情况通常在多元合金化延缓
材料耐磨性
爽氏体转变的程度择取不当时出现,这种马氏
3)减少内版力,改善应力分布状态,消除或体、珠光体混合组织会由于两种不同的转变而
明显减少显微裂纹
引起内应力,因为在奥氏体中首先进行珠光体
4)提高磨球内在质量,以求获得均匀稳定的转变,马氏体基体则在以后转变。实践和理论
致密组织。
研究发现,“触变元素”Mn与Cu、Ni、Mo、
5)降低生产成本、改善工作环境、缩短生产V的适当搭配可使