球磨機鋼球的選材要求

球磨機鋼球的選材原則如下：

科學性、先進性、經(jīng)濟性是鋼球選材必須遵守的原則。在具體選材時必須考慮到其實際工況條件，如被研磨物料的機械物理性能（如硬度、濕度、溫度）、磨煤機的特性、磨耗及綜合成本，以期取得最佳的經(jīng)濟效益。對球磨機鋼球材質有如下要求：

1、應具有較高的硬度和耐磨性，以抵抗被物料的切削、鑿削磨損。

2、應具有良好的強韌性（塑性）配合，以抵抗疲勞磨損。

3、應具有良好的淬透性，以保證鋼球內外硬度的均勻性，獲得較高的平均體積硬度和穩(wěn)定的磨損。

具體的來講，對球磨機鋼球的材料有如下要求：

1、組織要求

球磨機鋼球材料的性能通過合適的組織來實現(xiàn)，對于常用的鋼球材料組織有以下幾種類型：

1）單一組織

鋼鐵耐磨材料常見的單一組織有馬氏體（M）、貝氏體（B）、珠光體（P）和奧氏體（A），它們的耐磨性都隨硬度增加而增加，奧氏體、貝氏體組織耐磨性優(yōu)于珠光體和馬氏體。此外，各種組織中合金含量、含碳量不同，其耐磨性也會有較大變化。在實際生產(chǎn)中，由于馬氏體組織硬度一般較高，具有較好的耐磨性且容易獲得，使用較多。在相同硬度水平下，貝氏體組織則比馬氏體組織具有更高的耐磨性。因此，如何獲得貝氏體組織成為目前鋼鐵耐磨材料的焦點。單一珠光體硬度低、磨耗高，基本上已被淘汰；單一奧氏體組織材料以高錳鋼為代表，雖然硬度低、但在高沖擊磨損作用下會發(fā)生加工硬化而達到較高的表面硬度，因此在高沖擊工況條件下也可以獲得較好的耐磨性，但在沖擊強度不足以使表面充分加工硬化時并不耐磨，這已為工程實踐結果所證實。

2）復相組織

獲得復相組織的目的是為了改善材料韌性、取得良好的強韌性配合，獲得單一組織無法獲得的高耐磨性。如馬氏體+貝氏體組織，它們比單相馬氏體韌性好，比單相貝氏體硬度高，從而其耐磨性較好。雖然從抗腐蝕性的角度來看，復相組織增加了相界面、相與相之間有電位差異會促進電化學腐蝕，導致在有腐蝕的工況條件下的耐磨性降低，但獲得性能優(yōu)良的貝氏體+馬氏體復相組織仍有利于工件壽命的提高。

3）基體+碳化物

“基體+碳化物”型組織通常有較好的耐磨性，這是因為碳化物有較高的硬度，它分布于基體中可以起支撐作用，阻擋磨粒的刺入或切削。此類材料要作為有用的耐磨材料還必須滿足以下條件：

①在提高材料整體硬度時，必須考慮在組織變化允許的情況下盡可能減少基體和碳化物的硬度差。根據(jù)此原則，基體組織應以硬度較高的馬氏體、貝氏體或它們的復合組織為宜。珠光體硬度較低，“珠光體+碳化物”型的高碳鋼、高碳合金鋼、普通白口鐵等材料磨耗大，易破碎，基本上已經(jīng)被淘汰。但組織較細的屈氏體有較高的硬度與良好韌性的配合，可以作為一種好的基體。

②在保證材料高硬度的同時，必須考慮改善韌性。“基體+碳化物”型材料一般韌性較差，主要是由于存在碳化物的緣故。因而控制碳化物的形狀、數(shù)量、分布和種類是改善材料韌性的主要手段。

4）基體+碳化物+ 石墨

基體一般為馬氏體或貝氏體，石墨為球形，材料有較高的硬度。許多試驗表明，球形石墨的引入可提高耐磨性和韌性。保存一定量的共晶碳化物可維持材料的高耐磨性能，但當對韌性要求更重要時，也可以不要共晶碳化物，碳完全以石墨形態(tài)存在。

2、性能要求

1）較高的硬度

硬度在一定的程度上反映了材料的耐磨性。一般而言，在其它條件一致的情況下，材料的硬度越高，耐磨性越好。但硬度的提高易導致材料在磨損過程中產(chǎn)生疲勞裂紋、宏觀剝落，使得耐磨性下降。但若能保證材料同時具有良好的韌性，防止疲勞、剝落等失效的發(fā)生，則仍是硬度越高越耐磨。此外，對于鋼而言，硬度與強度之間存在一定的對應關系，硬度越高，鋼的屈服強度、抗拉強度越高，不易發(fā)生塑性流變。故對于耐磨負而言，應具有較高的硬度，通常硬度在HRC45以上較為合適。但需要注意的是，鋼鐵的硬度和韌性是一對相互矛盾的性質，通常是硬度高則韌性差，當硬度超過HRC60以后，材料的韌性下降很快，在使用過程中容易發(fā)生斷裂、脆性剝落等失效，使得其耐磨性和安全性大大下降。

2）良好的韌性

韌性是一項很重要的性能指標，決定了其使用壽命。韌性好，一方面可以防止工作出現(xiàn)宏觀斷裂等宏觀失效，另一方面也使得材料由斷裂機理引起的材料損失得到抑制。工件的沖擊韌性值應根據(jù)具體的工況提出要求。對于球磨機鋼球而言，一方面物料在球磨機鋼球與襯板間有緩沖作用，鋼球與襯板之間的直接碰撞幾乎不會發(fā)生；但另一方面球磨機鋼球與物料，鋼球與鋼球之間反復發(fā)生碰撞，受到?jīng)_擊后有可能產(chǎn)生較大的應力集中，產(chǎn)生宏觀斷裂，特別是在球磨機鋼球本身存在制造缺陷，存在較大的熱處理應力和變形時容易發(fā) 生。

3）優(yōu)良的淬透性

鋼的淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層（也稱淬透層）深度的能力，也就是奧氏體化后的鋼在淬火后獲得馬氏體的能力。其大小通常用規(guī)定條件下淬硬層的深度表示。淬硬層越深，表明其淬透性越好，一般規(guī)定由工件表面到半馬氏體區(qū)（即馬氏體和珠光體型組織各占50%的區(qū)域）的嘗試作為淬硬層深度。實際應用中，這一性能往往作為衡量在淬火后組織均勻的指標。對球磨機鋼球磨損工況條件下的耐磨件而言，為保證其整體組織均為理想組織，良好的淬透性十分重要。

3、經(jīng)濟性和工業(yè)生產(chǎn)可行性

這主要應考慮到兩方面的因素。一方面，球磨機鋼球在滿足使用工況條件的情況下，應盡量降低其生產(chǎn)成本，防止過度追求材質高性能；另一方面，還要考慮到鋼球制造工藝的可行性和經(jīng)濟性。

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