球墨铸铁磨球的生产实践

文章分析了球磨机和磨球的技术要求,提出采用球墨铸铁材质能够满足磨球使用要求,并通过试验研究确定了热处理工艺对磨球组织、性能的变化规律。试验结果表明,φ100mm磨球选用珠光体球墨铸铁材质,获得磨球金相组织为球状石墨加回火马氏体和少量碳化物,球表面硬度HRC50～55,表面与心部的硬度差为HRC1～3,完全满足使用要求。     

不同w（Cr）量对CADI材料组织及性能的影响

研究了不同w(Cr)量对含碳化物的等温淬火球墨铸铁金相组织及力学性能的影响,研究表明:(1)铸态下,随着w(Cr)量的增加,铸态组织中的碳化物和珠光体的体积分数增加,铁素体体积分数大幅度减少;(2)经热处理后,不含Cr的金相组织为残余奥氏体+下贝氏体+石墨;加Cr以后,组织为残余奥氏体+下贝氏体+碳化物+石墨,碳化物的量随着w(Cr)量的增加而增加;(3)当w(Cr)量约为0.9%时,冲击韧度为12 J/cm~2,硬度为52.4 HRC,磨损率为0.33 mg/m,材料的冲击韧度与硬度性能均符合磨球的材料要求。     

马氏体球墨铸铁磨球的研制和生产应用

采用 1.5t工频感应电炉熔炼铁液 ,经炉前球化孕育处理 ,金属型浇注得到球墨铸铁磨球、配之RT 32 0 9推杆步进式电阻炉加热、水玻璃液模拟等温淬火及低温回火得到的马氏体加贝氏体球墨铸铁磨球 ;其金相组织为 :高碳隐针马氏体 ( 70 %～75 % ) 球状石墨 上贝氏体 ( 2 5 %～ 30 % ) 少量合金碳化物 ( <5 % ) 少量残余奥氏体 ;其表面硬度为HRC 5 5～ 5 7,表面与心部硬度差HRC≤ 2 ;通过工业性试验平均单耗为 0 .6 6kg/t原矿、破碎率 <1%。     

大直径锻造钢磨球的淬透性

针对直径在120 mm以上的大直径磨球,设计一种高碳低合金锻造磨球用钢,并对该钢所制磨球进行淬火试验以研究其淬透性。通过热膨胀仪测得该钢的临界点温度(Ac1),采用洛氏硬度计测量磨球的硬度并使用光学显微镜观察磨球心部区域的显微组织。结果表明:末端淬火得到的实验结果与Grossmann方法计算所得淬透性结果相吻合;其中,870℃淬火后的磨球具有良好的淬透性,从表面到心部的硬度分布均匀,最大体积硬度可达61.7 HRC;该磨球组织主要由细小的混合马氏体组成,平均晶粒尺寸为15μm,晶粒度级别为8.4级,满足大直径锻造磨球的使用性能要求。     

淬火、回火对连铸QTNi4MoV球墨铸铁组织和硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和硬度计等对QTNi4MoV球墨铸铁在淬火和回火过程中的组织及硬度变化规律进行了研究。结果表明：经1323 K保温4 h的石墨化退火处理后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球+残留奥氏体+针状贝氏体组成,硬度约为40 HRC;再经1223 K保温1 h油淬后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球、马氏体和残留奥氏体组成,硬度为48.5 HRC;淬火后QTNi4MoV球墨铸铁的组织具有良好的回火抗力,回火温度达到773 K时,其淬火马氏体才开始分解;经773 K保温3 h的一次和二次回火后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织为石墨球、回火马氏体和少量残留奥氏体,硬度值分别为47.5和46 HRC,抗拉强度高于900 MPa,满足铝合金压铸模具服役时对其制造材料在力学性能方面的要求。     

高铬铸铁芯焊条堆焊层组织分析

基于焊芯过渡合金元素的技术思路,研制了高铬合金铸铁同质堆焊焊条．分析了不同药皮堆焊焊条的堆焊层组织及性能,定量表征了合金元素的过渡系数．结果表明,通过焊芯过渡合金元素的高铬合金铸铁堆焊焊条可获得组织和性能均匀的堆焊层．合金过渡系数高于85％．碱性药皮堆焊焊条堆焊层为亚共晶成分高铬合金铸铁,组织由奥氏体γ＋马氏体M＋碳化物Cr7C3组成．堆焊层硬度为44．5～56．5HRC．碱性石墨化型药皮堆焊焊条堆焊层组织由初生碳化物Cr7C3＋马氏体M＋碳化物Fe7C3＋少量石墨G组成,堆焊层硬度可达59～67HRC．     

具有性能梯度特性的贝-马-奥球墨铸铁磨球的制备工艺

采用10 kg真空中频感应炉熔炼铁液,经炉前一次球化及两次孕育处理,真空浇注得到球墨铸铁球。使用电热炉加热磨球到不同的奥氏体化温度,并在不同温度的硝酸盐和亚硝酸盐混合介质中进行连续冷却淬火,后经低温回火得到球墨铸铁磨球。其中,性能最佳的为贝-马-奥球墨铸铁磨球,其显微组织为:球状石墨(体积分数12%左右)+下贝氏体+高碳针状马氏体+残留奥氏体(质量分数16.6%~18.1%)。石墨球化率达到92%、球化级别为2级,球墨尺寸级别为9.2级;磨球表面硬度为55~58 HRC,表面与心部硬度差5 HRC;磨球表层的常温冲击韧性为20.5 J/cm2,心部冲击韧性为25.3 J/cm2,表现出表层高硬度,耐磨损;心部高韧性,抗破碎的性能梯度特性。进一步研究表明:下贝氏体和残留奥氏体组织对提高磨球的性能有着显著的作用,而上贝氏体组织则不利于磨球的综合性能。     

大直径锻球的制备工艺及其磨损性能研究

研制了一种用于大型球磨机的新型大直径锻球。分析了磨球心部和表面的显微组织,测试了磨球距心部不同部位的硬度分布、冲击韧度和冲击磨料磨损等性能。结果表明,锻后空冷处理后的磨球整体组织均匀,心部与表面硬度差小于2 HRC,其体积硬度可达52 HRC;磨球冲击韧度为16 J/cm2。冲击磨料磨损试验结果表明,大直径锻球的磨损性(W-1)比65 Mn大直径锻球高出约30％,其耐磨性能明显提高。     

贝氏体复相球墨铸铁磨球的研究

本文采用覆砂金属型铸造工艺,水玻璃水溶液淬火介质试制了一种贝氏体复相球墨铸铁材质。经热处理后磨球可获得针状贝氏体+少许马氏体+残余奥氏体组织,该复相组织心表硬度值相差不超过2.0HRC,硬度值在55~58 HRC之间,冲击韧性可达21~23 J/cm2,是一种理想的磨球用耐磨材料。     

淬火温度对Cr5支承辊用钢组织和摩擦磨损性能影响

运用扫描电子显微镜和洛氏硬度计研究了Cr5支承辊用钢不同热处理状态下的显微组织和洛氏硬度。结果表明,调质处理后Cr5钢组织得到明显改善(回火索氏体),细小弥散分布的碳化物取代尺寸较大不规则的碳化物;淬火后试样组织为马氏体,碳化物几乎全部溶入基体,硬度随淬火温度提高而增加(由51.6 HRC增加到58.1 HRC);回火后,Cr5钢中有细小碳化物析出,且弥散分布,淬火温度较高(1050℃、1025℃)时,组织依然保留马氏体结构(回火马氏体),温度较低(1000℃)时,组织为回火索氏体,其硬度与回火前变化趋势相同(由51.4 HRC增加到54.4 HRC)。在所选定的淬火温度下,随着淬火温度的升高,硬度值增大,磨损量减小,磨损严重程度降低,耐磨性较好。     

合金元素对马氏体球墨铸铁腐蚀磨损的影响

研究了Si、Ni、Cu合金元素对球墨铸铁腐蚀磨损耐磨性的影响;结果表明,含硅量增加及添加铜、镍元素,马氏体球墨铸铁显微组织中碳化物数量减少,石墨球尺寸增大,腐蚀磨损耐磨性增加;磨损形貌观察表明,马氏体球墨铸铁腐蚀磨损机制以磨料磨损为主,腐蚀作用不明显。     

钨对Cr24高铬铸铁组织及性能的影响

研究了钨元素对Cr24高铬铸铁组织及性能的影响。试验结果表明,钨元素在碳化物和基体中均匀分布,钨的碳化物以WC1-x、W6C2.54、CW3形式存在,铬的碳化物类型以M7C3、M23C6为主。铸态下,组织为马氏体 奥氏体 碳化物。含钨量为1.0%时,硬度HRC为58～59,冲击韧度为11～12J/cm2,钨含量达到3%时,冲击韧度明显下降,含钨3%的磨损失重最少;经1050℃淬火250℃回火,含钨量为1.0%的硬度HRC为60～61,冲击韧度为8～9J/cm2,磨损失重最少。     

Cr/C比对中铬铸铁复合抗磨辊圈组织和耐磨性的影响

中铬铸铁复合抗磨辊圈服役过程中,外层中铬铸铁层起主要的抗磨和粉碎物料的作用。本文主要研究了Cr/C比对中铬铸铁组织、力学性能和耐磨性的影响。研究结果表明,Cr/C比的不同会影响碳化物的形态和数量,Cr/C比(3.17)较高时,碳化物主要为菊花状和弥散分布的块状的(Cr, Fe)_7C_3,碳化物面积占比为8.90%,冲击韧度为8.6 J,硬度为52 HRC;Cr/C比(2.66)较低时,碳化物主要为网状的(Fe, Cr)_3C和板条状的(Cr, Fe)_7C_3,碳化物面积占比为13.31%,冲击韧度为5.3 J,硬度为56 HRC。且Cr/C比高时,由于具有较高的韧性,可以缓解磨损过程中应力集中,延迟磨屑的剥落,具有更高的耐磨性。     

球墨铸铁等离子束合金化高钒高速钢涂层的组织和性能研究

利用高能等离子束对球墨铸铁表面进行表面合金化高钒高速钢涂层,获得了从表至内依次为类高钒高速钢-白口铁-球铁的梯度材料。采用OM,SEM,XRD和显微硬度计对球墨铸铁改性层的组织形貌、显微硬度进行了分析。研究结果表明:等离子改性层主要分为合金层,熔凝层,热影响区和基体,其中合金区组织主要为团球、块状的MC、M7C3、Cr23C6碳化物以及马氏体和残留奥氏体;熔凝区为亚共晶白口铸铁层而热影响区出现了包围石墨球的马氏体壳组织。合金层最高硬度为HV0.2956.5,是基体的4.78倍。合金层硬度的增加主要归于硬质碳化物相的析出强化,以及合金元素的固溶强化和等离子束快速加热快速凝固导致的细晶强化。     

高铬铸铁型堆焊自保护药芯焊丝的研制

研制了一种自保护高铬铸铁型药芯焊丝,对其组织性能进行了分析,结果表明:堆焊金属显微组织主要为马氏体+残余奥氏体+M7C3型碳化物,堆焊金属硬度随石墨加入量的增加而增加,当加入w(石墨)15％时,堆焊金属硬度开始下降;药芯中加入w(钼铁)2％,堆焊金属硬度从HRC62.7提高到HRC63.5;初生碳化物主要沿堆焊层向母材...     

硼对含碳化物马氏体球墨铸铁组织和性能的影响

制备了一种含硼、铬、钒合金元素的含碳化物马氏体球墨铸铁,并系统研究了硼含量对材料组织结构和力学性能的影响。结果表明:当B0.1%时,组织中石墨球圆整,大小均匀,球化良好;当B0.1%时,石墨球圆整度降低,大小分布不均。铸件的热处理条件为:奥氏体化温度900℃,然后在10%氯化钠水溶液中淬火,最后230℃回火。当B为0.06%时,该材料的硬度和冲击韧性具有良好的匹配,硬度为HRC58~61,冲击韧性为8~11 J/cm~2。     

等温淬火球墨铸铁磨球的生产实践

介绍了含碳化物等温淬火球墨铸铁磨球的铸造生产工艺以及热处理工艺。球墨铸铁磨球经过等温淬火及回火工艺处理,HRC硬度达到50～55,冲击韧性为12.4 J/cm2.实践证明,奥铁体磨球获得优良的力学性能关键在于获得高球化率,铸造工艺的精心设计与优化以及生产过程的严格控制可以保证获得高球化率。系统全面、严格精细的工艺管理不仅保证了高质量CADI磨球质量的稳定性,同时增强了企业的核心竞争力。     

工作电流对球墨铸铁表面等离子束硬化组织和性能影响

研究了丁作电流对球墨铸铁表面等离子束硬化组织和性能的影响规律.结果表明:通过调整电流的大小可实现球墨铸铁表面的微熔硬化处理和同态相变硬化处理;工作电流增大,熔凝层和硬化层的深度、宽度增加,硬化层的最大硬度值先升后降;球墨铸铁表面等离子束熔凝硬化后,熔凝区石墨相消失,其室温组织为细小的变态莱氏体+残余奥氏体,相变硬化区的组织为隐针马氏体+残余奥氏体+球状石墨+铁素体,过渡区组织为针状马氏体+变态莱氏体+包围石墨球的马氏体壳;从表面沿深度方向显微硬度分布呈现先降后升,达到最高值后又缓慢下降的趋势,且出现包围石墨球的马氏体壳组织,其硬度高达1068.5HV0.1,对提高耐磨性有利:最高显微硬度出现在距表面有一定距离的次表层,且在熔凝Ⅸ和相变硬化区间有一软化区.     

热处理工艺对离心铸造高铬铸铁轧辊组织及硬度的影响

采用了光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计等仪器,研究了离心铸造高铬铸铁轧辊铸态及淬火与回火后的显微组织结构、碳化物和硬度等。结果表明:高铬铸铁轧铸态组织主要是由奥氏体+少量马氏体+(Cr,Fe)₇C₃碳化物组成,碳化物呈粗大板条状或块状,不同温度热处理后,得到回火马氏体+(Cr,Fe)₇C₃+Cr₇C₃碳化物的组织,组织中粗大板条状碳化物消失,得到细小块状或椭圆状碳化物。该高铬铸铁轧辊铸态硬度为56.0HRC左右,在950℃淬火及400℃回火处理后硬度增加到了约65.5HRC。     

热处理工艺对Cr5Mo1V模具钢组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺下Cr5Mo1V冷作模具钢的显微组织和力学性能。结果表明:Cr5Mo1V冷作模具钢经860℃×2 h+740℃×5 h退火后,组织为粒状珠光体+块状、粒状碳化物,碳化物主要是富含Cr、Mo、V等元素的M7C3碳化物,退火后硬度为23 HRC,再经520℃×2 h回火处理后组织为回火马氏体、碳化物和残余奥氏体,回火后出现二次硬化现象,硬度达到最大值62 HRC,抗拉强度达到1035 MPa,但伸长率仅为2.3%,塑性较差,这与材料成分、组织不均匀性有关,需要通过改善成分偏析及组织的均匀性,并结合合理的热处理工艺进一步改善材料性能。