濕式球磨機(jī)襯板長期處于堿性或酸性液體介質(zhì)中工作,，同時(shí)受到磨球,、礦石的沖擊、磨損和介質(zhì)的腐蝕,。失效形式主要是磨損,、腐蝕和斷裂。為保證襯板的使用壽命,，襯板材質(zhì)應(yīng)具備合理的力學(xué)性能匹配,，即具有高強(qiáng)度、高韌性和高硬度,，同時(shí)還應(yīng)具有一定的抗腐蝕能力,。目前，國內(nèi)常用的球磨機(jī)襯板材料是ZGMnl3,，使用后其殘?bào)w表面硬度只有HB260—350，沖擊硬化特性未能充分發(fā)揮,，耐磨性較差,，壽命較短。同時(shí),，高錳鋼塑變抗力較低,，襯板在使用過程中往往容易變形，造成襯板之間相互咬合,，使維修拆卸困難,。為解決高錳鋼襯板在使用中存在問題，提高襯板使用壽命,，近年來我們研制開發(fā)了低合金鋼襯板“,，經(jīng)工廠生產(chǎn)試用，效果良好。但是,，由于低合金鋼主要組織是馬氏體和少量碳化物,，耐磨性尚有待提高，而且,，球磨機(jī)襯板極易在使用后期出現(xiàn)斷裂失效現(xiàn)象,，使用壽命仍得不到顯著的提高。
根據(jù)以上存在的問題,，我們進(jìn)行了襯板用中鉻合金耐磨鋼的研制,。該試驗(yàn)通過適當(dāng)提高C、Cr含量,，優(yōu)選合金元素的加入量,，增加鋼組織中碳化物量，獲得點(diǎn)球狀或短桿狀碳化物形態(tài),。同時(shí),，為提高鋼的沖擊韌性，試驗(yàn)中經(jīng)過熱處理工藝的選擇,，使鋼獲得馬氏體+下貝氏體+殘余奧氏體+碳化物組織,，從而使該鋼材具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，提高了耐磨性和使用壽命,。
1 試驗(yàn)鋼化學(xué)成分的選擇本試驗(yàn)以MnSiCrMo系鋼為基礎(chǔ),，采用少量、多元綜合合金化的成分設(shè)計(jì)方法,，通過加入碳化物形成元素Cr,、Mo、Mn,、B和非碳化物形成元素Si,，發(fā)揮多元合金元素的綜合作用¨】。
使鋼能在空氣中淬硬,，獲得馬氏體+貝氏體+碳化物組織,，有效地提高鋼的淬透性，在保證鋼的主要化學(xué)成分合適的基礎(chǔ)上,，再添加微量元素進(jìn)行微合金化,，不顯著增加成本卻可以明顯地細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性和耐磨性,。
根據(jù)合金元素的作用和襯板的使用條件,，以及在多次成分篩選試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分2試驗(yàn)內(nèi)容和研究方法試驗(yàn)鋼按成分設(shè)計(jì)配料后,，采用15奴中頻感應(yīng)電爐熔煉,，熔煉溫度達(dá)15500C，經(jīng)最終脫氧后出爐，澆注溫度為1450℃,。試樣采用頂注法澆注成1lmmX1lmmX55ram和4,14姍x160mm試樣,，然后磨削成10ram×10mm×55mm無缺口沖擊試樣和4,13mm×1601／i／n抗彎強(qiáng)度試樣。顯微組織試樣和硬度試樣,，均從沖擊試樣或抗彎強(qiáng)度試樣上截取,。在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)、材料強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)和洛氏硬度計(jì)上分別進(jìn)行沖擊韌性,、抗彎強(qiáng)度和硬度實(shí)驗(yàn),。采用日立S-570掃描電鏡觀察分析金相組織。
2.1奧氏體化溫度試驗(yàn)為掌握奧氏體化溫度對(duì)試驗(yàn)鋼的晶粒度,、硬度,、沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度等的影響,，進(jìn)行奧氏體化溫度選擇試驗(yàn),，以確定試驗(yàn)鋼合適的奧氏體化溫度。試驗(yàn)工藝如圖1所示,。將沖擊韌2試驗(yàn)內(nèi)容和研究方法試驗(yàn)鋼按成分設(shè)計(jì)配料后,，采用15奴中頻感應(yīng)電爐熔煉，熔煉溫度達(dá)15500C,，經(jīng)最終脫氧后出爐,，澆注溫度為1450℃。試樣采用頂注法澆注成1lmmX1lmmX55ram和4,14姍x160mm試樣,，然后磨削成10ram×10mm×55mm無缺口沖擊試樣和4,13mm×1601／i／n抗彎強(qiáng)度試樣,。顯微組織試樣和硬度試樣，均從沖擊試樣或抗彎強(qiáng)度試樣上截取,。在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī),、材料強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)和洛氏硬度計(jì)上分別進(jìn)行沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度和硬度實(shí)驗(yàn),。采用日立S-570掃描電鏡觀察分析金相組織,。
2.1奧氏體化溫度試驗(yàn)為掌握奧氏體化溫度對(duì)試驗(yàn)鋼的晶粒度、硬度,、沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度試樣各分為4組,，每組5個(gè)試樣,，試驗(yàn)后進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn),。經(jīng)過比較不同奧氏體化溫度對(duì)機(jī)械性能的影響后，確定試驗(yàn)鋼合適的奧氏體化溫度為1020℃,。
2.2 降溫淬火和回火溫度試驗(yàn)根據(jù)奧氏體化溫度試驗(yàn)確定的奧氏體化溫度1020,。C，先進(jìn)行降溫淬火處理，然后進(jìn)行回火溫度試驗(yàn),。降溫淬火工藝如圖2所示,。淬火加熱先升溫至1020℃，保溫30mira,，以促進(jìn)奧氏體均勻化,，使合金碳化物溶解于基體內(nèi)，提高試驗(yàn)鋼的淬透性,；為防止試驗(yàn)鋼晶粒粗大,，避免淬火應(yīng)力過大，產(chǎn)生淬火裂紋,，再將試樣隨爐冷至9200C保溫30mim,。在此過程中溶解于基體中的碳化物以點(diǎn)球狀或短桿狀析出，提高了試驗(yàn)鋼的硬度和沖擊韌性,。隨后出爐風(fēng)冷,。回火工藝如圖3所示,，將經(jīng)過降溫淬火后的沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度試樣各分為5組,，每組5個(gè)試樣，回火后進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn),。經(jīng)比較不同回火溫度對(duì)機(jī)械性能的影響后,，確定試驗(yàn)鋼合適的回火溫度。
2.3利用鑄造余熱等溫淬火試驗(yàn)該試驗(yàn)直接利用鑄造余熱,，將澆注后冷卻至奧氏體結(jié)晶完成溫度的試樣,，從鑄型中取出快冷至下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)進(jìn)行保溫，進(jìn)行下貝氏體轉(zhuǎn)變,，使試驗(yàn)鋼獲得下貝體組織,，從而提高試驗(yàn)鋼的沖擊韌性、節(jié)約能源,，降低生產(chǎn)成本,，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率,。
首先澆注試樣,，當(dāng)試樣在鑄型內(nèi)結(jié)晶凝固并冷卻至奧氏體結(jié)晶完成溫度時(shí)開箱，將試樣在空氣中快速冷至略高于等溫淬火溫度后,，放入導(dǎo)熱率低,、隔熱性能好的介質(zhì)中保溫緩冷一段時(shí)間，使試驗(yàn)鋼獲得下貝氏體組織,，再將試樣從保溫介質(zhì)中取出冷至室溫,。因此,，試驗(yàn)主要進(jìn)行保溫介質(zhì)、開箱溫度和保溫溫度的選擇,。
等溫淬火過程,，必須滿足鑄件打箱后高溫快冷和低溫慢冷的要求。高溫快冷主要是避免試驗(yàn)鋼產(chǎn)生珠光體型組織,，這可以在開箱后空冷或風(fēng)冷實(shí)現(xiàn),；低溫慢冷的目的，是使試驗(yàn)鋼在下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)有足夠的時(shí)間進(jìn)行下貝氏體轉(zhuǎn)變,，以形成下貝氏體組織,。因此，必須選擇導(dǎo)熱系數(shù)小,、保溫性能好的保溫介質(zhì),，才能在連續(xù)冷卻時(shí)模擬等溫淬火過程完成下貝氏體轉(zhuǎn)變。根據(jù)要求,，我們選擇了硅酸鋁耐火纖維材料,，這種材料能在927—1343℃范圍內(nèi)直接與熱源接觸長期使用，導(dǎo)熱率低,，隔熱性能好,，具有很好的抗熱震性（溫度急變）和抗機(jī)械震動(dòng)性。
開箱溫度選擇為850℃,，900℃,，950℃。1020℃,。通過試驗(yàn)最終選擇9500C進(jìn)行開箱,，在此溫度開箱得到的組織比較細(xì)小，試樣的綜合機(jī)械性能較好,。
開箱溫度和保溫溫度的測量采用經(jīng)過標(biāo)定校驗(yàn)的熱電偶插入鑄型內(nèi)進(jìn)行,。在生產(chǎn)中為了便于操作，預(yù)先測量某一鑄件（襯板）自澆注后冷卻至開箱溫度和保溫溫度的時(shí)間,，在利用鑄造余熱等溫淬火過程中,。只要根據(jù)冷卻時(shí)間即可判斷出鑄件的開箱溫度和保溫溫度，從而進(jìn)行開箱冷卻和等溫淬火,。
3試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1奧氏體化加熱溫度對(duì)晶粒度的影響用淬硬法測定試驗(yàn)鋼在不同奧氏體化溫度下的晶粒度結(jié)果表明,，試驗(yàn)鋼的奧氏體晶粒隨溫度升高而長大的傾向很小，加熱至970—1020℃時(shí),，晶粒度仍很小,，可見試驗(yàn)鋼中加入的微合金化元素Ti、V,、RE細(xì)化晶粒作用明顯,。
3.2奧氏體化溫度對(duì)試驗(yàn)鋼性能的影響奧氏體化溫度對(duì)試驗(yàn)鋼機(jī)械性能的影響如圖5示。試驗(yàn)鋼的硬度隨著奧氏體化溫度的升高逐漸增高,，到了920℃硬度值增加緩慢,，并保持在HRC62附近。沖擊韌性隨奧氏體化溫度的升高先降后升,，950,。C是轉(zhuǎn)折點(diǎn)，溫度升至1020℃時(shí),，沖擊韌性達(dá)到最大值,。抗彎強(qiáng)度隨奧氏體化溫度的變化類似于沖擊韌性,。當(dāng)奧氏體化溫度（850,。C）較低時(shí)，試驗(yàn)鋼組織中存在較多的鐵索體,，合金碳化物以團(tuán)塊狀分布在晶界,，因而試驗(yàn)鋼的硬度較低，沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度較高,。隨著奧氏體化溫度的升高,，試驗(yàn)鋼中鐵素體逐漸消失，馬氏體隨之增多,，硬度逐漸升高,，沖擊韌性逐漸降低。當(dāng)溫度升高至9500（2以上,，分布在晶界中的合金碳化物逐漸溶解于晶粒內(nèi),，促使奧氏體成分均勻化，多元合金元素的綜合作用得以發(fā)揮,，提高了試驗(yàn)鋼的淬透性,，因而，沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度逐漸升高,，硬度保持在較高的值,。當(dāng)奧氏體化溫度達(dá)到1020。C,，試驗(yàn)鋼的綜合機(jī)械性能較好,。
3.3回火溫度對(duì)試驗(yàn)鋼性能的影響回火溫度對(duì)試驗(yàn)鋼機(jī)械性能的影響如圖6示。試驗(yàn)鋼的硬度沒有隨回火溫度的升高而降低,，回火溫度達(dá)480,。C時(shí)，硬度仍保持在HRC58左右,，可見試驗(yàn)鋼具有良好的抗回火穩(wěn)定性,。沖擊韌性在330℃回火時(shí)達(dá)到最大值,，隨后逐漸下降，但低于430'12回火沒有出現(xiàn)明顯的回火脆性,?？梢娫囼?yàn)鋼的回火脆性比較小。當(dāng)回火溫度低于430,。C時(shí),，抗彎強(qiáng)度在1650—1800MPa波動(dòng)，高于430,。C回火時(shí),，抗彎強(qiáng)度逐漸升高。由圖6見,，經(jīng)1020℃降溫淬火,，再經(jīng)3300C回火的試驗(yàn)鋼具有良好的綜合機(jī)械性能。相應(yīng)的金相組織見圖7,。由圖可見試驗(yàn)鋼的組織為馬氏體+貝氏體+殘余奧氏體+碳化物,。
3.4利用鑄造余熱等溫淬火的保溫溫度對(duì)機(jī)械性能的影響利用鑄造余熱等溫淬火的保溫溫度對(duì)機(jī)械性能的影響如圖8所示。在較低溫度保溫時(shí),，沖擊韌性隨保溫溫度的升高而增加,，保溫溫度為330。C時(shí)達(dá)到最大值,。試驗(yàn)鋼的硬度比較高,，保持在HRC59～63之間，保溫溫度對(duì)硬度值的影響不大,。
抗彎強(qiáng)度有隨保溫溫度升高而降低的趨勢,。當(dāng)開箱溫度為9500C，保溫溫度為280,。C一330,。C時(shí)。試驗(yàn)鋼具有較高的綜合機(jī)械性能,，但比按1020,。C降溫淬火加330。C回火處理的試驗(yàn)鋼的機(jī)械性能稍低,。相應(yīng)的金相組織見圖9,。由圖可見試驗(yàn)鋼的組織為馬氏體+貝氏體+殘余奧氏體+碳化物。
由于利用鑄造余熱等溫淬火處理的試驗(yàn)鋼沒有經(jīng)過再加熱處理,，而是直接開箱空冷至保溫溫度,，放進(jìn)保溫介質(zhì)中保溫。因而,，試驗(yàn)鋼晶界間存在斷網(wǎng)狀或塊狀碳化物,，使沖擊韌性,、抗彎強(qiáng)度下降，而硬度較高,。實(shí)際上,，試驗(yàn)鋼在保溫介質(zhì)中并不是等溫，而是緩慢冷卻,，若冷卻速度大了，在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)獲得貝氏體的量就少,，這樣,，試驗(yàn)鋼的沖擊韌性得不到顯著的提高。
4結(jié)論（1）由于多元舍金元素的綜合作用,，試驗(yàn)鋼具有晶粒細(xì)小,、淬透性好、綜合機(jī)械性能良好的特點(diǎn),。
?。?）經(jīng)1020。C降溫淬火,，再經(jīng)330,。C回火的試驗(yàn)鋼的組織為馬氏體+貝氏體+殘余奧氏體+碳化物，試驗(yàn)鋼的機(jī)械性能：HRC=58～60,、沖擊韌性at=20—30J／cm2,、抗彎強(qiáng)度以=1600—1800MPa。
?。?）利用鑄造余熱進(jìn)行等溫淬火熱處理不但可以使試驗(yàn)鋼獲得馬氏體+貝氏體+殘余奧氏體+碳化物組織,，而且可以節(jié)約能源，縮短生產(chǎn)周期,，降低生產(chǎn)成本,，提高生產(chǎn)率。當(dāng)開箱溫度為9500C,，保溫溫度在280—330'E時(shí),，試驗(yàn)鋼的機(jī)械性能：HRC=59—63、沖擊韌性諏=15—24J／cm2,抗彎強(qiáng)度以而‘=850～920MPa,，比按1020't2,降溫淬火加330,。C回火處理的試驗(yàn)鋼的機(jī)械性能稍低。
?。?）中鉻合金耐磨鋼可用作球磨機(jī)襯板材料,。生產(chǎn)中根據(jù)襯板使用的工況和材質(zhì)要求的不同以及工廠的實(shí)際生產(chǎn)條件，可選用利用鑄造余熱等溫淬火工藝或降溫淬火+回火工藝進(jìn)行熱處理,。
