棒磨機(jī)鋼棒金屬晶體與搞磨特性講解

棒磨機(jī)金屬介質(zhì)在微量元素含量不同的情況下，硬度及抗磨性等性能可能有很大的區(qū)別，甚至在化學(xué)元素含量基本相同的情況下，因熱處理方式的不同，礙度也會(huì)有很大的區(qū)別。這主要是由于金屬晶體內(nèi)部構(gòu)造的不同所引起的。

棒磨機(jī)金屬多晶體，理想的多晶體中每個(gè)晶粒內(nèi)的原子有規(guī)則地排列，但實(shí)際情況則不然。實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在著大量的缺陷，如晶界、亞晶界及位錯(cuò)等。在這些晶體缺陷附近，原子的排列規(guī)則受到破壞，發(fā)生點(diǎn)陳的畸變，可以說(shuō)，正是這些畸變使金屬的物理、化學(xué)和機(jī)械性能發(fā)生了改變。在淬火或冷卻加工的金屬中，位錯(cuò)密度可達(dá)10的12次方根/每立方粒米，遠(yuǎn)高于退火金屬，這是棒磨機(jī)金屬?gòu)?qiáng)化的重要因素。

棒磨機(jī)鍛鋼球常用的材質(zhì)為碳素鋼，含其它元素不多，可看作鐵碳合金。室溫下的碳鋼是由鐵素體和滲碳組成的。鐵素體即碳在鐵中的固溶體，存在于棒磨機(jī)晶格缺陷處，其性能和純鐵基本相同，強(qiáng)度只有250MPa，硬度只有80（HB），滲碳體則是鐵和碳的化合物，含碳量為6.67%，滲碳體和棒磨機(jī)的鐵素體一片片地相間排列即為珠光體，珠光體的硬度不高，只有20（HRC）左右，而然鋼球一般又是由珠光體與網(wǎng)狀或斷網(wǎng)狀鐵素體構(gòu)成， 所以煅鋼球硬度小，抗磨性差。

碳鋼加熱到高溫后，則呈奧氏體狀態(tài)。奧氏體是碳在r-Fe中的固溶體，碳原子和鐵原子均勻分布，此時(shí)若高速冷卻，則轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚赼-Fe中的過(guò)飽和溶體，即針狀組織的馬氏體。由于馬氏體中碳的過(guò)飽和引起鐵晶格的嚴(yán)重扭曲，其硬度特別高，所以可通過(guò)淬火的方式提高煅鋼球的硬度，以改善介質(zhì)的耐磨性能。

實(shí)際棒磨機(jī)鋼棒的生產(chǎn)中一般僅把煅鋼球3~5mm厚的表面層經(jīng)淬火 轉(zhuǎn)變，其中包括一定厚度的過(guò)渡層。過(guò)渡層一般包括部分索氏體和屈氏體，索氏體硬度可達(dá)HRC 35~43，屈氏體次之，一般可達(dá)HRC22~35，二者硬度均高于棒磨機(jī)的珠光體，但低于馬氏體。實(shí)際上索氏體及屈氏體也稱作珠光體類(lèi)組織，分別叫做細(xì)珠光體和特細(xì)珠光體。前已提及的用優(yōu)質(zhì)高碳結(jié)構(gòu)鋼鍛造鋼球，經(jīng)淬火處理后，表層形成馬氏體，過(guò)渡 層則為馬氏體、屈氏體及細(xì)珠光體等，使硬度大幅度提高，耐磨性大大增強(qiáng)即是此因。

利用等溫淬火的方式可把加熱成奧氏體組織的鋼轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織。最常見(jiàn)的貝氏體組織有兩種形態(tài)：一種是較高溫度下形成的呈羽毛狀的上貝氏體組織，另一種則為在較低溫度下形成的針狀下貝氏體組織。上貝氏體由平行排列的板條狀鐵素體與分布在鐵素體間的短條狀間斷滲碳體組成；下貝氏體則是以針片狀鐵素體為基體，其中頒布著很細(xì)的碳化物小片。下貝氏體的強(qiáng)度，特別是韌性較高，所以貝氏體球的硬度也可達(dá)HRC50以上，且具有相當(dāng)高的沖擊韌性，在棒磨機(jī)磨礦中抗磨特性特別好，破碎率低。河北壽王墳銅與清華大學(xué)共同研制的貝氏體棒磨機(jī)鋼棒，用于磨細(xì)普照氏硬度系數(shù)為f為8~12的中硬銅礦石，球耗由中錳稀土球的0.71kg/t降至0.55kg/t，且碎球少，棒磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率也有所提高。

棒磨機(jī)鋼棒的合金元素通過(guò)溶于鐵素體中或形成碳化物對(duì)鋼的機(jī)械性能發(fā)生影響。對(duì)于具有鐵素體——珠光體組織的普通低合金鋼，合金元素對(duì)其強(qiáng)度的影響方式有：（1）鐵素體的固溶強(qiáng)化；（2）增加珠光體的相對(duì)含量；（3）控制晶粒大??；（4）影響珠光體的分散度；（5沉淀硬化。鐵素體的固溶強(qiáng)化即通過(guò)能固溶于鐵素體的元素如錳、硅、鉻、鎳、銅、鈷、磷等，降低珠光體中的碳濃度，因而在碳含量相同時(shí)，能增加珠光體的相對(duì)數(shù)量，由此使合金硬度提高；彌散硬化也是合金硬度提高的原因之一。多數(shù)合金元素，在加熱時(shí)可阻止奧氏體長(zhǎng)大，使鋼晶粒細(xì)、韌性高，屬于細(xì)晶強(qiáng)化作用。除了上述能使鋼的機(jī)械性能提高的因素外，更主要的還是由于合金元素對(duì)鋼處理的影響，尤其是顯著提高鋼的淬透性。硅、錳、鉻、鎳元素均能顯著地提高鋼的淬透性，使鋼的機(jī)械性能得到提高，所以合金鋼也能增加鋼的抗磨特性，使磨礦介質(zhì)的磨損率下降。

鑄鐵與碳素鋼相比，其化學(xué)成分中除了有較高的碳、硅之外，還含有較高的雜質(zhì)無(wú)素錳、磷、硫、在特殊性能的合金鑄鐵中，還含有某些合金元素。由于鑄鐵中的碳主要以石墨存在，所以鑄鐵的組織是由金屬基體和石墨所組成的。鑄鐵的金屬基體有珠光體、鐵素體及珠光體加鐵素體三類(lèi)。由于石墨的存在，鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性及韌性都比碳鋼低，但卻使鑄鐵具有更好的耐磨性及高的消振性，我公司增將棒磨機(jī)賣(mài)給一家有石墨廠，用著還不錯(cuò)。所以若能充分利用鑄鐵的耐磨性，則是一種較好的細(xì)磨介質(zhì)作為棒磨機(jī)介質(zhì)來(lái)用，因?yàn)榧?xì)磨主要靠研磨，能發(fā)揮鑄鐵硬而耐磨的優(yōu)勢(shì)，在細(xì)磨中沖擊力小，可避開(kāi)鑄鐵韌性低不耐沖擊的缺點(diǎn)，即細(xì)磨中用鑄鐵介質(zhì)可起揚(yáng)長(zhǎng)避短的作用。