马氏体基球墨铸铁磨球的余热淬火工艺分析

《热加工工艺》2001年第6期 工艺技术 2， 马氏体基球墨铸铁磨球的余热淬火工艺分析 杜鹏翔 (西南科技大学制造 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院，四川绵阳621002) 摘要：马氏悻基球墨铸铁磨球一般采用砂型(或金属型)铸造成形后，再重新加热进行淬火。若采用余热淬火可大 大降低磨球的成本。本文从理论上对该类磨球的余热淬火工艺进行了分析．提出了实现余热淬火所需要的成分及工艺条 件，并对影响余热淬火效果的主要因京进行r分析。同时，对采用余热淬火生产磨球时的常见组织和性能缺陷产生原因 也进行丁简单分析，并且提出丁有被防止措施。 美鐾词；者球；球墨铸铁；余热淬火；马氏体 中囤分类号：TG255；TGl5631 文献标识码：A 文章编号：l001—3814(2001)06—0027一02 studyonImmediateQuenchingProcessofMartensiticB醛ed SpheroidalGraphiteCastIronGrindingBaII DUPeng—x|∞g 姬。№geojM洲如c￡urmgEnglnc啪“g，sonmwes￡Um槲蚍y“sclenceTech咖fog，) Abs【ract：G¨ndl“gbaflofspheroidaiBraph1忙castironwlthmartens“icmatrixwasusuaIlyproducedbyreheatinR andquenchlngaftercasti”gByadoptl“gimmedLat。quenchi“g，theproductioncostw11lber￡ducedg。￡atly．Inthl8pa一 雌r thetechnlcpr。cessoflmmediatequcnch；“ghasbeenstudiedtheoretically．th￡conditionsofcomPositionandtech— nicsfoachJereimmedjacequencHngarepue坫rward，ThefacforswhTchaf拈cfs盯uctm。eandpr。p盯fjesoffhegrmd埘g ballareanalys州．andthemHhodstoavo泔defectsof仆、8grlndi”gbaUareaIsoproposed． Kcywords：grindingbalI；spheroldal97aphltecastiron；lmmedlatequenching；martensite 磨球是水泥、矿山、电力等行业广泛使用的球磨机 所用的研磨体，每年的需求量约120万吨“j。目前我国 常用的磨球除少数为钢球(铸钢或轧制)外，绝大多数 为铸铁球。铸铁磨球分为白口铸铁和球墨铸铁两类。白 口铸铁磨球通常加入了较多的碳化物形成元素，形成 了大量的碳化物，基体经淬火得到马氏体，具有很高的 硬度和耐磨性，但价格昂贵“”。比较而言，球墨铸铁磨 球则通常加入微量多元台金元素以提高其硬度和淬透 性，基体经淬火(或等温淬火)获得马氏体基体(或贝氏 体基体)。虽然其硬度和耐磨性比白日铸铁类略差，但 韧性优于白口铸铁，且价格低廉得多““j。常用铸造磨 球的方法有砂型铸造、金属型铸造和离心铸造等[1’“。 一般而言，砂型铸造磨球时常采用连续生产线方式生 产，用机器造型，手工浇注，震动清砂方式，每箱可铸大 小4～12个磨球，并采用集中冒口补缩；铸后手工切除 浇冒口，然后用磨球机磨去毛利，再进行重新加热淬火 而得到成品。由于砂型铸造的补缩效果好．所得到的磨 球组织致密；虽然铸态组织粗大且不均匀，但在重新加 热淬火时由于发生重结晶而使组织细化，因而最终可 得到均匀细小的马氏体(或贝氏体)组织，因而具有很 高的硬度和较好的韧性[4。。该方法的缺点是劳动强度 大，生产效率不高，且由于需要重新加热淬火，大大增 加了其成本。采用金属型铸造，尤其是采用专用铸球机 可大大提高生产率，且直径较小的磨球依靠铸型的冷 却即可自行淬火而免除重新加热工艺，较大的磨球也 可用控制开模时间的方法实现铸造余热淬火，这使得 其成本大大降低。本文主要对马氏体基球墨铸铁磨球 实现余热淬火方法及其所带来的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 及相应所采取的 措施作一些分析和讨论。 1 球铁磨球实现余热淬火的条件 蹭球的性能要求为表面硬度不低于50HRC，心部 硬度不低于40HRc，其冲击韧度大于5J／cm2。为此， 对马氏体球铁磨球来说，要求淬火后其基体组织：表面 为马氏体+碳化物+残余奥氏体．心部为马氏体+碳 化物+屈氏体。对普通重新加热淬火的磨球的铸态组 织一般只要求球化效果，对其基体组织没有特别要求， 即使其铸态基体组织中有铁紊体析出，也可通过提高 淬火温度的方法使铁素体溶人奥氏体中。进行余热淬 火的磨球由于缺乏二次加热过程，铸造的组织缺陷如 成分不均匀、形成粗大的碳化物等会直接影响淬火后 的组织和性能。但对马氏体基磨球来说，为了提高其淬 透性和基体硬度而加人了多种合金元素，同时采用金 属型铸造的冷却速度也较砂型快，故在其凝固过程中 不易形成粗大的碳化物，且只要碳硅含量和孕育处理 收穑日期z001一06．08 作者筒介：杜鹃期(1965)，男．甘肃人，讲师．硬士 万方数据 28 TECHNoLOGY HofwOr“ngrPc^nofo譬y200l^To6 适当保证球化正常，基体组织中通常也不会有铁索体 析出。为此．对该类磨球实现余热淬火的工艺关键主要 在于精确控制出型温度(磨球浇注后冷却一定时间从 金属型中取出的温度，下同)来控制其铸态组织使其基 体组织具有完全的奥氏体并具有适当的含碳量。由于 喜球在冷却过程中表面和心部存在温差，生产巾只能 通过控制冷却速度和开型时磨球的表面温度来控制磨 球淬火前的温度分布。一般来说，磨球出型时的表面温 度应控制在其nr：温度和A}温度之间，出型温度偏 高．淬火组织中会出现较多的残余奥氏体，虽然适量的 残余奥氏体对提高磨球的韧性是有帮助的．但过多的 残余奥氏 体会 针灸治疗溃疡性结肠炎昆山之路icu常用仪器的管理名人广告失败案例两会精神体会 使磨球硬度偏低。对于在结晶时易析出 铁素体的球铁磨球，要实现余热淬火，则应调整其成分 阻止铁索体的析出。用提高磨球的出型温度的方法虽 然也能防止铁素体的析出，但往往容易淬裂，并}L淬火 组织也因残余奥氏体的含量偏多而造成其硬度不足。 对直径较大(≠120mm以上)的磨球应采取措施 适当减缓其在金属型内的冷却速度。由丁大磨球在金 属型内冷却时，因表面和心部冷却速度的差异造成淬 火前内外存在较大的温差，而直接进行余热淬火会进 一步加大这种温差，这不但容易淬裂，且因心部冷速过 慢而造成心部硬腰偏低。一般除了控制金属型的壁厚 外，首次浇注可通过浇注前对金属型的预热来达到减 缓磨球的冷却速度的目的，以后利用开型后金属型的 余热即可达到同样目的。 影响磨球出型温度的因素比较多，如浇注濉度和 浇注速度；金届型的壁厚；环境条件；磨球在金属模内 的停留时间；开型的快慢及开型后至淬火之间的问隔 时同等。为了精确控制磨球的出型温度，不但墨求金属 犁的启闭和浇注完全自动化，还要求金属型的运转速 度存一定范围内可调。普通金属型生产线难以达到上 述要求，为此专门设计的磨球铸造机则效果较好。我校 设计的zQlo型磨球铸造机，采用板链来带动金属模 具的运转，带有同步自动浇注机构。除不需要淬火的小 瞎球外，其余每付模具只有一个堵球。该机能够根据设 定的磨球出型温度自动调整运转速度，因而可轻易地 完成余热淬火。 !余热淬火的因素分析 首先磨球的成分要合适。为丁保证磨球的硬度和 韧性．不但不允许出现白口组织，还不允许磨球在结晶 完毕的冷却过程中析出铁索体。这就要求磨球的碳、硅 含量和孕育处理要适应金属型铸造的冷却速度要求。 一般金属犁的冷却速度都偏快，这对磨球的石墨化是 有利的，心为较快的冷却速度使得结晶所得到的石器 球均匀而细小。但过快的冷却速度不仅不利于补缩，而 且有时还会形成部分白口组织，使得磨球的韧性下降。 另外，硫、磷含量过高也会造成磨球的韧性下降，故应 严加限制。 其次，应严格控制浇注温度。浇注温度的偏高或偏 低，Hi仅对磨球的石墨化造成不利影响．还会影响到磨 球的出型温度。而出型温度的高低直接影响r磨球的 组织和性能。出型温度过高则奥氏体的古碳量偏高，淬 火时不仅易开裂，且淬火后会形成较多的残余奥氏体， 造成培球的硬度不足。出型温度过低则淬火组织中会 出现大量屠氏体．也使磨球的硬度偏低。 第三应控制磨球在金属型内的冷却速度。对小磨 球(直径小于≠70nlmj，通过适当加大金属型的壁厚束 加淡其冷却速度而将之直接淬硬是可行的。对大磨球 若不采用余。热淬火，其冷速稍快实际r也是有利的。但 对采用余热淬火的廓球来说，在金属型内冷速过陕则 造成表面和心部的温差过大，在随后进行余热淬火时 则进一步加大了这种温差，结果淬火后磨球内部因过 人的热应力而出现裂纹，甚至在淬火时发生开裂。通常 要通过限制金属型的壁厚和浇注前对金属型进行预热 的方法来减缓磨球在会属型内的玲却速度。这也会提 高金属型的使用寿命。 3 余热淬火的常见问题及其解决措施 余热淬火所带来的主要问题是浇胃口的叨除问 题。球墨铸铁磨球因其壳状凝固特征且收缩较大，容易 彤成缩}L，故需要通过浇冒口补缩。金属型铸造球铁麝 球通常采用疆注式浇注系统并利用直浇口直接进行补 缩。通常在磨球铸造成型后，先用机械方法将浇LI切除 并用磨球机磨圜后，再重新加热淬火。采用余热淬火 时，往往连同浇日一起淬硬，结果造成浇口的切除和磨 球的磨圆困难，常常需要用火焰切除浇口。比较好的解 决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 有两个：一种方法是将内浇口设计成一定的形 状，淬火后将浇[J打断。但若内浇口设计不当．不但会 造成加人磨圆的工作量，而且会影响到补缩效果。另外 一种方法是利用磨球及其浇口形状规整的特点．在淬 火槽前端设汁专门的浇口切除装置，磨球从金属型内 取出后顺溜板滑人叨断装置，其浇n被迅速切除后直 接淬入水中。该法虽需要专门的装置，但大大提高了生 产率和降低了劳动强度。 第二个问题是磨球的质量不稳定．尤其是磨球的 硬度忽高忽低。如果磨球的表面硬度偏低，往往是其出 型温度不合适的缘故，分析其表层组织就会发现较多 的非马氏体基体组织。一般出型温度偏高．固基体奥氏 体含碳过高而在淬火后出现过多的残余奥氏体，反之 若出型温度偏低．基体奥氏体就会部分分解而出现淬 火疑氏体。这两种情况都会使磨球的门；转第3c)页) 万方数据 30 TECHNoLoGY 日ofWor盘mgrechnofo量y200lI、。．1l 表2实验结果 试样号 音垒粒度 P台质l{冁黟降髅学阻 75／1。o目 }牧好{J6}46～48}不平 100／2。o目 {青史渣l 1．o Ito～4jI不平 内层75，loo，表层100／200l良好11 5 51～54【较好 图2是3号试样的铸渗复台层。可见铸渗复合层 分三部分，即合金层、过渡层、母材基体，这三部分完全 是冶金结合。合金层是由碳化物(Fe，Cr)，C。和马氏体 及少量残余奥氏体组成，过渡层中有少量的碳化物，母 材组织为片状石墨加上细珠光体组织，见图3、4、5。 ■一 圉2铸溶复合层100× 用3铸渗表面台金层100× 3结论 (1)分层使用不同粒度的合金粉方法可行，既能获 得理想厚度的铸渗层，叉能提高表面平整度。 囝，l中闭过渡层40。× 田5母材基体，Ioo× (2)使用保温工艺片，是保证薄壁件铸渗效果的必 要工艺条件。 (3)铸渗后的复合层完全是冶金结合，硬度可达 50HRC以上。 参考文献： [1]绦滨士．等新世纪表面工程展望口：中国表面工程．2000，13(1) 2 [2]TA长备川正义．等噎射弥敞强化台金：M]北京．国防工业}lj版 社．1988 [3]寒光．等铸件袭面音金化工艺研究的进展口]现代铸馈，：996． (1)30 [4]吴树彝．等捍商化学原理与应用[M]．上海：华东化工学报出版 杜．19舳 [j]桂州硬质冉盘厂硬质音金iM]北京；冶垒工业{Il舡}L．1蚰2 ● (上接第28页)表面硬度偏低。如果磨球的表面硬度达 到要求而心部硬度偏低，除了磨球的成分不台适造成 淬透性不好之外，磨球出型时的温差过大也是可能的 原因。与重新加热淬火的磨球不同，进行余热淬火的磨 球在淬火前表面和心部存在着一定的温差。磨球越大， 浇注后的冷却速度越快，则该温差越大。而磨球的淬火 温度往往以表面温度为准，这使得淬火时心部的温度 和奥氏体含碳量都偏高而造成淬火后马氏体含量不 足。除了通过对模具预热减缓冷却速度来减小温差之 外．比较可行的方法是将出型后冷却到一定温度的磨 球送进小型连续保温炉进行短时间保温来使磨球的温 度均匀一致。由于此时磨球的温度仍高于其一；温度， 因而保温的成本仍低于重新加热淬火的成本，且该法 能确保磨球的质量稳定，因而对太直径磨球来说是比 较好的一种方法。 4结论 (1)马氏体基球墨铸铁磨球要实现余热淬火，首先 应控制磨球的碳硅含量和冷却速度以保证磨球在铸造 冷却过程中不形成粗大的碳化物和析出铁素体，其次 应采取措施保证合适的出型温度； (2)大直径磨球应适当降低其在金属型内的冷却 速度，以保证其心部的硬度； (3)通过对出型后的磨球进行适当保温可提高余 热淬火的质量稳定性。 参考文献： [1]．E友发．等口]铸造技术，l998．(6】18 [2]乔鼠歧口]、特种铸造厦有色台盘．1998．(2)：20 [卵赵爱民，等[J]铸造20∞．4“7J 40! [4]范志康．等口]．铸造拄术．1997(z)：z1 ● 征订启事 2002年的报刊征订工作已开始，欲订阅2002 年《热加工工艺》杂志者，请速到当地邮政局(所J办 理有关手续。邮发代号：5294，定价8元／’期，全年 48元。错过邮局订阅机会者可直接向本刊编辑部订 阅。 本刊编辑部 万方数据 马氏体基球墨铸铁磨球的余热淬火工艺分析 作者： 杜鹏翔 作者单位： 西南科技大学制造工程学院,四川,绵阳,621002 刊名： 热加工工艺 英文刊名： HOT WORKING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2001(6) 被引用次数： 2次 参考文献(4条) 1.范志康 查看详情 1997(02) 2.赵爱民 余热淬火贝氏体/马氏体复合铸铁磨球的研制[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-铸造 2000(07) 3.乔凤歧 查看详情 1998(02) 4.王友发 查看详情 1998(06) 引证文献(2条) 1.郎洪明 磨球的生产和选用现状及发展趋势[期刊论文]-热加工工艺 2010(15) 2.高峰 铸铁磨球的生产与应用[期刊论文]-铸造技术 2009(4) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_rjggy200106011.aspx