稀土变质处理钨合金铸铁磨球的组织与性能研究.pdfVIP

稀土变质处理钨合金铸铁磨球的组织和性能研究 西安建筑科技大学冶金工程学院 杨 军 北京冶金设备研究院材料研究所 符寒光 摘要：以钨渣铁合金为主要合金原料制造钨合金铸铁磨球，研究了稀土变质处理提高 其使用寿命的可能性。研究结果表明，钨合金铸铁磨球经适量稀土变质处理后，共晶碳化物 ； 由网状分布变成断网状分布，硬度略有提高，冲击韧度、耐磨性和冲击疲劳寿命均显著提高， 磨球各项指标明显优于低铬铸铁磨球，接近了高铬铸铁磨球的水平。 关键词：稀土变质处理，钨合金铸铁磨球，冲击韧度，耐磨性，冲击疲劳 1前言 ；j—d镯嘲： 球磨机是冶金、矿IU、建材、电力和耐火材料等工业部门进行研磨加工的重要生产设备， 磨球是球磨机中消耗量最大的易损件。据统计全国每年约消耗磨球100万t以上．其消耗量 占我国易损机械配件的第一位。 由于耐磨材料磨损造成的损失相当惊人，因此国外从60年代起，对耐磨材料进行了大量 研究，并推荐了多种含铬镍的耐磨材料，如高铬铸铁(含13％～30％Cr)【1】和镍硬铸铁(3％～ 5％Ni、1．5％～2．5％Cr)【!】等。这些材料金相组织多为马氏体加高硬度碳化物，硬度值在 HRC55以上。用于制作磨球后．球耗普遍降低，取得了较好的效果。 我国由于镍铬资源缺乏，镍铬系耐磨材料的发展受到一定的限制。因此从70年代起我国 就开始研究中锰球墨铸铁、钨合金白口铸铁，硼合金铸铁和中锰自口铸铁等。其中钨合金白 121铸铁具有优良的抗磨性【3】。但钨合金白121铸铁是以纯钨或钨铁作为合金原料，成本高，限 制了这一优良耐磨材料的推广使用。为降低钨合金铸铁成本，我们提出以钨渣铁合金作为合 金原料，开发出钨合金铸铁磨球．为进一步提高钨合金铸铁磨球的使用性能，我们进行了钨 合金铸铁磨球稀土变质处理研究，期望为推广应用这一额型磨球品种提供参考。 2试验方法 2．1试样的熔炼和热处理 铁水熔焦在50Kg酸性中频感应电炉内进行。铁水出炉温度1500～1550℃。选用包头 冲入法，将变质剂破碎至粒度小于5mm的小块，烘干后直于包底。变质剂的加入量及残留量 见表1。铁水经变质处理后进行搅拌、扒渣，静置1～2rain后，直接浇入潮模石英砂铸型， 试样和磨损试样。 一122一 表1变质剂加入量及残留量(wt％) 试样编号 Wo Wl W2 W3 稀土加入量 0 O．6 1．2 1．8 稀土残留量 O 0．058 O．120 0．177 2．2试祥和磨球的热处理 ℃×4h，空冷。 23机械性能试验 冲击韧度在一次摆锤式冲击试验机上进行，冲击载荷147N，跨距40mm，试样尺寸10mm X10mm×55mm，测试结果取3个试样的平均值。 在冲击试块上用线切割机加工出10mm×10mm×6mm的试片，用洛氏硬度计测定硬 度，取5点硬度的平均值。 由于硬度是影响磨球磨损的重要因素，而磨球的内部和表层硬度有差别，因此我们采用 平均体积硬度(用AVH表示)来衡量磨球硬度，平均体积硬度可用下式来计算[5]： x1／2ri处硬度+ 平均体积硬度(AVtt)=0．009×中心硬度十O．063×I／4R处硬度+0．203 0．437x x表面硬度(R为磨球半径) 3／4R处硬度+0．289 2．4磨损试验 据取3个试样的平均值。失重值用精度万分之一克的电光分析天平测定。用正火态204钢作标 样，用相对耐磨性B来表征材料的耐磨性能。 标样磨损失重(mg) 试样磨损