论文部分内容阅读
摘 要：在建材、选矿、水泥等行业中，球磨机是主要的研磨设备，而研磨的介质为磨球。高合金白口铸铁具有良好的性能，且成产工艺简单，越来越广泛的应用于球磨机研磨中。在本文中，重点阐述了变质处理及不同热处理工艺对高合金白口铸铁组织和性能的影响。
关键词：高合金白口铸铁；组织；性能
前言：耐磨性及破碎率为磨球两个重要的使用性能指标，其与基体组织间具有非常密切的关系，而磨球自身的成分会对其性能及组织产生一定的影响。在高合金白口铸铁成分选择时，碳化物是必须要考虑的因素，通过对碳化物含量的控制，有效的保证高合金白口铸铁的硬度及冲击韧性，并提升其耐磨性。变质处理及热处理之后，高合金白口铸铁的组织和性能会发生一定的变化，进而影响其硬度、韧性及耐磨性，导致能耗及成本增加，降低經济效益，对此，对高合金白口铸铁的性能与组织进行研究具有非常重要的现实意义。
一、变质处理对高合金白口铸铁组织及性能的影响
变质处理的主要目的是将磨球的韧性改善，从而保证韧性与强度之间实现良好的配合，增强耐磨性，将铬含量降低，减少生产成本。对于高合金白口铸铁来说，其自身的硬度及耐磨性都比较好，但韧性比较差，以RE、RE-B作为变质剂，进行变质处理。
（一）RE变质处理的影响
在高合金白口铸铁中，由（CrFe）7C3、γ-Fe、α-Fe组成凝固组织，在进行变质处理时，碳化物的类型并未发生改变。共晶碳化物、奥氏体及奥氏体的转变产物组成了金相铸态组织，而组织中未发生变质的碳化物分布倾向为断续网状，但并不明显[1]。以RE作为变质剂，经过变质处理之后，网状碳化物出现断开，长条状的碳化物变短，甚至破碎，而当RE的加入量增加时，条状的碳化物变得更短。持续增加RE含量时，共晶碳化物变得越来越粗。给予变质处理的白口铸铁热处理，晶界富集RE，晶界能减少，碳化物在晶界的析出和长大难度增加。由变质处理及热处理结果说明，组织中碳化物在变质作用及热作用下，形态会发生明显的改变。
在RE变质处理中，高合金白口铸铁的力学性能也发生变化，随着RE加入量的升高，合金铸铁铸态下的硬度也逐渐增加，且当RE加入量为0.9%时，合金铸铁铸态下硬度达到峰值；而在冲击韧性方面，同样具有明显的提高作用。
（二）RE-B变质处理的影响
在铸态下，合金铸铁未发生变质，组织中初生奥氏体枝晶粗大，将变质剂RE-B加入进行变质处理之后，晶粒发生细化，并且B的含量增加时，会逐渐的形成等轴晶。变质处理之后再进行热处理，处理之后，碳化物碎化，呈现出团块状的特征，部分的碳化物呈板条状。在RE-B变质处理中。合金铸铁硬度发生变化，当RE的加入量逐渐增加时，合金铸铁的硬度逐渐升高，达到一个峰值之后开始下降；而冲击韧性同样随着RE加入量的增加而增加，达到峰值之后逐渐减小。
二、热处理工艺对高合金白口铸铁组织及性能的影响
（一）冷却速度及回火温度对组织的影响
铸件从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质叫做淬火介质[2]。对于高合金白口铸铁来说，尽管淬透性良好，但受到热导率低的影响，如果冷却速度过大时，比较容易发生陡峭的热梯度，影响合金铸铁的性能。在进行冷却速度对合金铸铁组织的影响研究时，合金铸铁奥氏体化温度选定为980℃，保温时间2h，淬火介质选为空气、1#淬火液、水玻璃，经过研究可知，马氏体为合金铸铁的基体组织，从高温状态至冷却状态过程中，会析出二次碳化物，冷却速度为关键性的影响因素。在连续冷却过程中，如果冷却速度越快，那么析出的二次碳化物的含量越少，奥氏体的稳定性越高。
当淬火温度比较高时，合金铸铁奥氏体的稳定性良好，抗回火稳定性高，因此，应适当的提高回火温度[3]。在进行研究时，将合金铸铁奥氏体化温度确定为980℃，保温2h，空冷。淬火之后，进行回火处理，当回火温度为400℃时，回火马氏体、二次碳化物、残余奥氏体共同组成了合金铸铁的基体组织；而当温度增加至500℃时，合金铸铁的基体组织发生改变，包含回火索氏体、粒状渗碳体以及少量残余奥氏体。这说明，随着回火温度的升高，合金铸铁的组织组成会发生变化，但共晶碳化物的形态及分布并未发生改变。
（二）热处理工艺对性能的影响
在铸态、不同冷却速度及不同回火温度中，合金铸铁的力学性能也会发生相应的变化。在硬度方面，连续冷却时，如果冷却速度比较快，析出的二次碳化物量比较少，会降低合金铸铁的硬度，相反，如果冷却速度比较慢，析出的二次碳化物量增多，合金铸铁的硬度增加；随着回火温度的提高，合金铸铁的硬度逐渐降低。在冲击韧性方面，冷却速度比较快时，组织中各部分温度的差异性比较大，从而导致冲击韧性降低，相反，则会增加合金铸铁的冲击韧性；在回火温度不断升高的过程中，合金铸铁的冲击韧性也不断的降低。在腐蚀耐磨性能方面，冷却速度比较快时，耐磨性会出现降低，而当回火温度不断升高时，耐磨性逐渐的降低。综上所述，合金铸铁在进行冷却时，空冷为最佳的冷却方式，可增加铸件的硬度及冲击韧性，而回火温度为400℃时，硬度、冲击韧性及耐磨性均处于最佳状态。
结论：通过分析变质处理及热处理对合金铸铁组织和性能的影响，提升合金铸铁的使用价值，降低能源消耗，提升经济性。
参考文献
[1]艾云龙，龙青，陈卫华等.分级保温热处理对高铬白口铸铁组织和性能的影响[J].材料热处理学报，2014，07：120-125.
[2]杨群收，王明志，刘巨超.高Cr白口铸铁磨球的生产工艺[J].现代铸铁，2015，02：62-66.
[3]郭志宏，卫英慧，王宏伟.高铬铸铁耐磨球热处理工艺研究[J].机械工程与自动化，2012，05：109-111.
关键词：高合金白口铸铁；组织；性能
前言：耐磨性及破碎率为磨球两个重要的使用性能指标，其与基体组织间具有非常密切的关系，而磨球自身的成分会对其性能及组织产生一定的影响。在高合金白口铸铁成分选择时，碳化物是必须要考虑的因素，通过对碳化物含量的控制，有效的保证高合金白口铸铁的硬度及冲击韧性，并提升其耐磨性。变质处理及热处理之后，高合金白口铸铁的组织和性能会发生一定的变化，进而影响其硬度、韧性及耐磨性，导致能耗及成本增加，降低經济效益，对此，对高合金白口铸铁的性能与组织进行研究具有非常重要的现实意义。
一、变质处理对高合金白口铸铁组织及性能的影响
变质处理的主要目的是将磨球的韧性改善，从而保证韧性与强度之间实现良好的配合，增强耐磨性，将铬含量降低，减少生产成本。对于高合金白口铸铁来说，其自身的硬度及耐磨性都比较好，但韧性比较差，以RE、RE-B作为变质剂，进行变质处理。
（一）RE变质处理的影响
在高合金白口铸铁中，由（CrFe）7C3、γ-Fe、α-Fe组成凝固组织，在进行变质处理时，碳化物的类型并未发生改变。共晶碳化物、奥氏体及奥氏体的转变产物组成了金相铸态组织，而组织中未发生变质的碳化物分布倾向为断续网状，但并不明显[1]。以RE作为变质剂，经过变质处理之后，网状碳化物出现断开，长条状的碳化物变短，甚至破碎，而当RE的加入量增加时，条状的碳化物变得更短。持续增加RE含量时，共晶碳化物变得越来越粗。给予变质处理的白口铸铁热处理，晶界富集RE，晶界能减少，碳化物在晶界的析出和长大难度增加。由变质处理及热处理结果说明，组织中碳化物在变质作用及热作用下，形态会发生明显的改变。
在RE变质处理中，高合金白口铸铁的力学性能也发生变化，随着RE加入量的升高，合金铸铁铸态下的硬度也逐渐增加，且当RE加入量为0.9%时，合金铸铁铸态下硬度达到峰值；而在冲击韧性方面，同样具有明显的提高作用。
（二）RE-B变质处理的影响
在铸态下，合金铸铁未发生变质，组织中初生奥氏体枝晶粗大，将变质剂RE-B加入进行变质处理之后，晶粒发生细化，并且B的含量增加时，会逐渐的形成等轴晶。变质处理之后再进行热处理，处理之后，碳化物碎化，呈现出团块状的特征，部分的碳化物呈板条状。在RE-B变质处理中。合金铸铁硬度发生变化，当RE的加入量逐渐增加时，合金铸铁的硬度逐渐升高，达到一个峰值之后开始下降；而冲击韧性同样随着RE加入量的增加而增加，达到峰值之后逐渐减小。
二、热处理工艺对高合金白口铸铁组织及性能的影响
（一）冷却速度及回火温度对组织的影响
铸件从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质叫做淬火介质[2]。对于高合金白口铸铁来说，尽管淬透性良好，但受到热导率低的影响，如果冷却速度过大时，比较容易发生陡峭的热梯度，影响合金铸铁的性能。在进行冷却速度对合金铸铁组织的影响研究时，合金铸铁奥氏体化温度选定为980℃，保温时间2h，淬火介质选为空气、1#淬火液、水玻璃，经过研究可知，马氏体为合金铸铁的基体组织，从高温状态至冷却状态过程中，会析出二次碳化物，冷却速度为关键性的影响因素。在连续冷却过程中，如果冷却速度越快，那么析出的二次碳化物的含量越少，奥氏体的稳定性越高。
当淬火温度比较高时，合金铸铁奥氏体的稳定性良好，抗回火稳定性高，因此，应适当的提高回火温度[3]。在进行研究时，将合金铸铁奥氏体化温度确定为980℃，保温2h，空冷。淬火之后，进行回火处理，当回火温度为400℃时，回火马氏体、二次碳化物、残余奥氏体共同组成了合金铸铁的基体组织；而当温度增加至500℃时，合金铸铁的基体组织发生改变，包含回火索氏体、粒状渗碳体以及少量残余奥氏体。这说明，随着回火温度的升高，合金铸铁的组织组成会发生变化，但共晶碳化物的形态及分布并未发生改变。
（二）热处理工艺对性能的影响
在铸态、不同冷却速度及不同回火温度中，合金铸铁的力学性能也会发生相应的变化。在硬度方面，连续冷却时，如果冷却速度比较快，析出的二次碳化物量比较少，会降低合金铸铁的硬度，相反，如果冷却速度比较慢，析出的二次碳化物量增多，合金铸铁的硬度增加；随着回火温度的提高，合金铸铁的硬度逐渐降低。在冲击韧性方面，冷却速度比较快时，组织中各部分温度的差异性比较大，从而导致冲击韧性降低，相反，则会增加合金铸铁的冲击韧性；在回火温度不断升高的过程中，合金铸铁的冲击韧性也不断的降低。在腐蚀耐磨性能方面，冷却速度比较快时，耐磨性会出现降低，而当回火温度不断升高时，耐磨性逐渐的降低。综上所述，合金铸铁在进行冷却时，空冷为最佳的冷却方式，可增加铸件的硬度及冲击韧性，而回火温度为400℃时，硬度、冲击韧性及耐磨性均处于最佳状态。
结论：通过分析变质处理及热处理对合金铸铁组织和性能的影响，提升合金铸铁的使用价值，降低能源消耗，提升经济性。
参考文献
[1]艾云龙，龙青，陈卫华等.分级保温热处理对高铬白口铸铁组织和性能的影响[J].材料热处理学报，2014，07：120-125.
[2]杨群收，王明志，刘巨超.高Cr白口铸铁磨球的生产工艺[J].现代铸铁，2015，02：62-66.
[3]郭志宏，卫英慧，王宏伟.高铬铸铁耐磨球热处理工艺研究[J].机械工程与自动化，2012，05：109-111.