【摘 要】
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随着金属矿山向大型半自磨机流程的改变,大规格磨球的需求量随之加大,其综合性能越来越受到矿山客户的重视。深入研究磨球钢的组织转变,并以此为基础,开发适于大型半自磨机工况条件的大规格磨球产品,对于提高磨球生产企业的经济效益具有重要意义。本文利用Formaster-II全自动相变膨胀仪测定10种磨球试验钢的马氏体转变临界冷却速度,建立了试验钢马氏体相变临界冷却速度与化学成分之间的数学表达式,并利用实验数
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随着金属矿山向大型半自磨机流程的改变,大规格磨球的需求量随之加大,其综合性能越来越受到矿山客户的重视。深入研究磨球钢的组织转变,并以此为基础,开发适于大型半自磨机工况条件的大规格磨球产品,对于提高磨球生产企业的经济效益具有重要意义。本文利用Formaster-II全自动相变膨胀仪测定10种磨球试验钢的马氏体转变临界冷却速度,建立了试验钢马氏体相变临界冷却速度与化学成分之间的数学表达式,并利用实验数据进行多元线性回归,获得了元素C、Si、Cr对临界冷却速度的作用系数,以及磨球钢临界冷却速度的计算公式,计算结果与实验结果基本一致。利用自行编制的MATLAB程序对磨球的淬火温度场进行数值模拟,为大规格磨球热处理工艺和组织性能的分析提供了有利的工具。6Cφ140 mm磨球在37℃水中淬火的模拟结果表明:磨球表面的温度从950℃空冷至800℃需要128.8 s,随后入水淬火,心部温度降到300℃需要210 s,出水后磨球表面的最高返温为157.1℃。结合φ140 mm磨球淬火模拟结果,通过对不同热处理条件下6C磨球的性能分析,确定出最佳锻后余热淬火工艺为:磨球表面空冷至800℃～820℃后入水淬火,水温35℃～40℃,水冷210 s出水空冷,最高返温152℃,回火参数210℃×6 h。该工艺处理后的磨球的体积硬度约为58.5 HRC,残余奥氏体含量较少,中心部位的晶粒度级别为6.9级,1/2R处冲击功大于24 J,脱碳层深度大约为182μm,抗破碎性能优良。为降低淬火应力,开发了6Cφ140 mm磨球二次水冷的淬火工艺,即W90A30W120A、W120A30W90A,平均体积硬度达到56HRC以上,内应力较小。从磨球表面到3/4R位置得到全部的马氏体组织,在1/2R位置获得大量马氏体和少量贝氏体的组织,在1/4R到心部为马氏体、贝氏体和少量珠光体组成的混合组织。使用1C材质制备了高体积硬度软心φ120 mm磨球,最佳余热淬火工艺为:淬火温度780℃～800℃,水温35℃～40℃,水冷170 s,出水的最高返温140℃。获得的磨球的体积硬度约为57.7 HRC,心部区域的硬度低于53 HRC,1/2R与心部的冲击功均高于28 J,单球落球次数达4000次未发生开裂现象。
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