CADI磨球材料的研究及磨球的研制.pdf

1、磨球作為研磨體被廣泛應(yīng)用于礦山、建材、化工等行業(yè)，全國(guó)每年磨球消耗量已經(jīng)超過(guò)了260萬(wàn)噸，但是由于服役工況不斷變化，磨球迫切需要提升性能、降低成本。含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵（CADI）由于綜合性能優(yōu)勢(shì)突出，在磨球應(yīng)用上具有廣闊前景。
　　本文結(jié)合磨球工況和CADI組織及性能特點(diǎn)，優(yōu)化CADI磨球材料的成分和熱處理工藝。采用OM、SEM、XRD等設(shè)備，研究了錳、鉬元素和等溫淬火溫度對(duì)CADI磨球材料組織、性能的作用，并試制了CADI

2、磨球。
　　研制結(jié)果表明，CADI磨球材料鑄態(tài)組織由石墨球、珠光體、碳化物組成，球化等級(jí)2~3級(jí)，石墨尺寸6~7級(jí)，隨著錳、鉬含量增加，石墨球數(shù)量有所下降，珠光體、碳化物數(shù)量增加。等溫淬火后組織由石墨球、針狀鐵素體、一定數(shù)量的碳化物和殘余奧氏體組成，隨著錳、鉬含量增加，碳化物、針狀鐵素體數(shù)量增多，并且鉬能夠細(xì)化針狀鐵素體。Mn主要以碳化物（Fe，Mn）3C形式存在，Mo主要以（Cr2.5Fe4.3Mo0.1）7C3和（Fe2Mo）

3、3C形式存在。
　　鉬含量不變，隨著錳含量升高，CADI磨球材料沖擊韌性逐漸降低；硬度增強(qiáng)，磨損率降低，耐磨性提高，磨損形貌中犁溝減少，劃痕變淺，脫落減少；腐蝕電位增大，腐蝕電流密度減小，耐蝕性增強(qiáng)。錳含量1.93wt.％時(shí)，試樣綜合性能優(yōu)越，沖擊韌度值9.7 J·cm-2，硬度值53.6HRC，磨損率0.151 mg·m-1，腐蝕電位-0.6497 V，腐蝕電流密度6.262×10-6 A·cm-2。
　　錳含量不變，隨著

4、鉬含量增加，CADI磨球材料沖擊韌性先升高后降低；硬度增強(qiáng)，耐磨性提高；耐蝕性增強(qiáng)。鉬含量0.43wt.%時(shí)，試樣綜合性能優(yōu)越，沖擊韌度值16.4 J·cm-2，硬度值53.4HRC，磨損率0.221 mg·m-1，腐蝕電位-0.6016V，腐蝕電流密度7.359×10-8 A·cm-2。
　　等溫淬火溫度升高，2#（Mn1.93wt.%，Mo0.29 wt.%）試樣的殘余奧氏體數(shù)目增多，針狀鐵素體形貌由細(xì)小致密的針葉狀變疏變粗，

5、此外，性能上表現(xiàn)為沖擊韌性逐漸升高，硬度下降，耐磨性下降，耐蝕性增強(qiáng)。等溫淬火溫度260℃時(shí)，試樣中少量的馬氏體已經(jīng)消失，沖擊韌度值8.8 J·cm-2，硬度值54.7HRC，磨損率0.150 mg·m-1，腐蝕電位-0.6491 V，腐蝕電流密度8.376×10-6 A·cm-2，表現(xiàn)出優(yōu)越的性能。沖擊斷口形貌觀察結(jié)果呈現(xiàn)出韌窩、解理臺(tái)階和河流狀花樣等準(zhǔn)解理特征，隨著等溫淬火溫度升高，解理面數(shù)目減少，韌窩數(shù)目增多，尺寸變小。
　

6、　根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果試制的CADI磨球化學(xué)成分為C3.3~3.8 wt.%，Si2.2~2.7 wt.%，Mn15~2.0 wt.%，Cr0.8~1.2 wt.%，Cu0.4~0.8 wt.%，Mo0.2~0.5 wt.%。熱處理工藝根據(jù)磨球尺寸制定：奧氏體化溫度900℃，保溫時(shí)間1~2.5h，等溫淬火介質(zhì)50%KNO3+25%NaNO3+25%NaNO2混合硝酸鹽，等溫淬火溫度250℃±20℃，保溫時(shí)間1.5~3h。試制的Φ120mmCA