多元低合金贝氏体钢磨球的研究和应用.pdfVIP

多元低合金贝氏体钢磨球的研究和应用 (北京冶金设备研究院，北京:100029)符寒光 (西安公路交通大学，陕西西安:710064)马荣贵 摘要:针对常用磨球材质脆性大，耐磨性低，磨耗高，我们研制了多元低合金贝氏体铸钢磨球， 它具有硬度高、硬度均匀性好和韧性高等特点，用于磨矿生产，磨耗接近高铬铸铁球，成本降低30- 40%，综合效益显著. 关健词:低合金钢，贝氏体，马氏体，磨球 1 前言 磨球是广泛应用于冶金、矿山、建材和电力等行业的主要易损件.仅国内消耗量就达100万t/a 左右，国际市场磨球消耗量在500万t/a以上，其巨大的消耗引起人们高度重视。降低磨球消耗和破 碎率，一直是国内外研究的热点之一。目前国内外厂泛使用的磨球有低合金钢铸球、铬合金铸铁球、 合金钢锻轧球等，但均未能很好解决磨球硬度与韧性、淬透性与合金元素含量这两对矛盾。通常是 硬度高而韧性低，破碎率高:合金元素含量高使淬透性提高，但成本增加。研制生产工艺简便、成 本低、耐磨性好、破碎率低的磨球，成为人们追求的目标。 2磨球成分设计 磨球成分见表1，成分设计的原则是保证磨球有较高的硬度和韧性，有较好的硬度均匀性，在此 基础上，使磨球基休组织以贝氏体为主。因为贝氏体组织的内应力一般低于马氏体组织。在外加负 荷和相对运动的磨粒磨损过程中，组织中残余内应力越大.裂纹越易扩展，促使磨损加速。因此在 硬度相当时，贝氏体组织耐磨性优于马氏体组织 【】]，具体成分设计如下: 表1 磨‘球的化学成分，wt% 元素 C S主 Mn Mo Cr V,Ti,B,Y 成分 0.6/1.0 0.5/1.8 0.7/2,0 0.3/0.5 1.5/2.2 适量 2.1C C是钢中的重要元素，对钢的硬度、耐磨性、强韧性及淬透性都有影响。C含量增加，使钢的强 度、硬度提高，由于钢中含有一定数量 ((3^-5%)的合金元素，C与合金元素形成碳化物，在正常奥 氏体化条件下，碳化物的溶解、扩散均匀化往往不充分，使奥氏体稳定性降低，淬透性变差;但C 含量增加，钢的韧性降低，因此过高的C含量是不利的。但C含量过低，钢的淬硬性差。耐磨性低。 2.2 Si Si在贝氏体转变过程中能强烈抑制碳化物析出，Si在钢中不形成碳化物，主要起强化作用，Si 的加入提高了钢的空冷淬透性及回火稳定性 2〔)，而淬透性是一个重要的性能指标，如果淬透性 低，则磨球只有表面具有高硬度，而内部硬度、强度低，易发生变形，引起早期破裂。但加入量过 多，使钢的脆性增大。 一97一 2.3Mn Mn在一定条件下能推迟高温亚共析铁素体转变，使形成贝氏体组织的临界冷却速度减小，提高 贝氏体形成的能力。同时bin使开始转变的Bs点下降，从而提高铁素体基体的强度。所以，对空冷贝 氏体/马氏体组织的形成，Mn起了主要作用，但Mn是奥氏体稳定化元素，加入量过多，淬火组织中奥 氏体量增加，使钢的硬度下降，耐磨性降低。 2.4Mo Mo强烈推迟高温区的珠光体转变，而对中温区的贝氏体转变推迟作用较小，造成贝氏体转变区 向左凸出，有利于铸钢在空冷条件下获得贝氏体组织，加入量过多，铸钢成本增加，通常将Mo含量 控制在小于0.5%. 2.5 Cr 贝氏体钢中加Cr的主要目的是提高钢的淬透性，改善钢的力学性能，防止钢中因C.Si含量过高 发生石墨化。 2.6V,Ti,B V和钢中的碳、氮、氧都有极强的亲和力，与之形成相应的极为稳定的化合物。这些化合物微 粒，可以作为新相的结晶核心，因此V元素有明显的细化晶粒作用。加入Ti的目的是为了细化钢的组 织，提高其强度和韧性，加入量过多，增大钢的热裂倾向。B作为微量元素加入钢中，它能显著提高 钢的淬透性，添加0.001%B对提高钢淬透性的效果就相当于添加2%Ni和0.2%Ho[3]，但加入量过多， 使钢的脆性增大。 2.T RE RE加入钢中具有脱硫、除气的作用，同时RE与液态金属反应生成的细小粒子，加速凝固的形核 作用，表面活性RE元素在流动的晶体表面形成吸附原子薄膜，降低流动离子的速度，RE元素的这些 特性能细化低合金贝氏体铸钢的晶粒，限制树枝晶偏析，提高机械性能和耐磨性。此外