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溢流型球磨机用衬板材料的热处理工艺研究李宁波h2，谢敬佩1，张俊国2，王文焱1，马窦琴1(1．河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳471003；2．中信重工机械股份有限公司，河南洛阳471003)摘要：本文根据大型溢流型球磨机衬板的实际工况条件，研究了淬火和回火温度对CrMo钢衬板性能的影响，优化出最佳热处理工艺。试验结果表明：对于此高碳中合金钢，其中88013淬'J(+600"C回火处理的试样延伸率达到8．0％，断面收缩率达到13．5％。关键词：CrMo钢，热处理工艺，力学性能ThestudyofheattreatmentprocessoftheoverflowtypeballmillwithlinermaterialLINingb01～，XIEJinpeil，ZI-IANGJunguoWANG2，Wenyanl(1、MaterialsScienceandEngineeringSchoolofHenanUniversityofScienceandTechnology，Luoyang，471003，China2、CiticheavyindustrymachineryCO．，LTD，471003，China)Abstract：Inthispaper，basedonctuallarge·scaleballmilllinersworkingconditions，effectsofdifferentquenchingtemperatureandtemperingtemperatureontheCr-Mosteelperformance，optimizethebestheattreatmentprocess．Theresultsshowthat：Forthehighcarbonalloysteel，ofwhich880"C+600"Ctemperedquenchedspecimenextensionrateof8．0％areareductionrateof13．5％．Keywords：CrMosteel，heattreatment，mechanicalproperties绪论球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。衬板的主要作用是保护球磨机简体、端盖，使筒体、端盖免受研磨体和物料直接冲击和磨擦，由于衬板工作环境恶劣，所以对其性能有着更高的要求。本课是和中信重工机械股份有限公司共同合作，针对衬板的实际服役情况设计的一种综合性能优良的CrMo钢材质衬板，研究目的是增加衬板的使用时间，提高经济效益【ldl。1．试验钢的成分特点及热处理工艺制定1．1试验钢的成分制定化学成分是决定材料组织和性能的基本因素。合理的设计钢种合金元素，以及控制钢中的碳含量能获得良好力学性能、耐磨性，改善钢的工艺性能。锰含量在炼钢过程中锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0．30一O．50％。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。锰在钢中的作用：①提高钢的淬透性；②提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用；③对钢的高温瞬时强度有所提高。缺点：①含锰较高时，有较明显的回火脆性现象；②锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感，在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服；③当锰的质量分数超过1％时，会使钢的焊接性能变坏；④锰会使钢的耐锈蚀性能降低【4，51。122铬含量：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。铬在钢中的作用：①提高钢的强度和硬度；②提高钢的高温力学性能；③使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性；④阻止石墨化：⑤提高淬透性。缺点：①显著提高钢的脆性转变温度；②促进钢的回火脆性【61。故Cr的含量低于2．5％。图2-2碳、锰对组织的影响(6)Fig．2-2EffectofCandMnonmicrostructurI--austenite，II--austenite+martensite，III--austenite+carbides钼：在钢中既可以固溶于铁素体或奥氏体，又可以形成碳化物。Mo在低合金耐磨钢中能够有效的细化铸态组织，热处理时，能强烈抑制奥氏体向珠光体转变，稳定热处理组织。Mo能防止钢的回火脆性，是抗过热敏感性元素。钢中Mo含量定为0．35*／',--0．5％。实验用CrMo钢属于中高碳低合金钢，其成分(叭％)为：0．65～0．75C，0．30～0．65Si，O．55"-'1．00Mn，1．80～2．50Cr，0．25---0．30Mo。采用电弧炉冶炼浇注，实验钢均取自于随衬板一起造型浇铸试样。1．2实验钢热处理工艺制定热处理可以使钢获得好的力学性能并在强冲击磨料磨损的条件下有好的耐磨性。高锰钢一般采用水韧处理，就是将钢加热到Acm以上保温一段时间，使铸态组织完全奥氏体化，得到化学成分均匀的单相奥氏体组织，然后快速冷却得到过冷的奥氏体固溶体组织。表1-1热处理工艺参数Tablel—1Heattreatmentprocessparameters试样编号热处理工艺参数700"C(保温)xlh+850"Cx4h(油淬)+550"Cx7h(回火)700"C(保温)×lh+850。Cx4h(油淬)+600"Cx7h(回火)700。C(保温)×lh+880"C×4h(油淬)+550"Cx7h(回火)700℃(保温)×lh+880"12x4h(油淬)+600"Cx7h(回火)700。C(保温)X1h+900℃x4h(油淬)+550"Cx7h(回火)700。C(保温)×1h+900℃x4h(油淬)+600"Cx7h(回火)123藿j苫ababab卜卜厶厶孓弘采用合理的热处理，通过调整工艺参数来控制钢的组织，能充分地发挥材料强硬度和塑韧性的潜力，从来提高钢的性能。由于本次钢种对塑韧性提出的特殊要求，故CrMo钢经过淬火、高温回火后得到组织为回火索氏体。回火索氏体为铁素体基体内分布着粒状碳化物(包括渗碳体)的复合组织，在常温下是一种稳定组织，对于耐磨材料是一种具有优秀塑韧性的耐磨性组织。为使奥氏体晶界碳化物消除，晶粒内析出弥散碳化物，增加材料抵抗磨料磨损能力。衬板型芯砂清理干净后进行热处理。衬板最大热节圆直径①124姗，保温时间定为5小时，考虑正火过程中冒口对铸件的影响，正火保温时间延长30％～40％，故正火保温时间定为7小时。性能试棒采用本体试样，试样与铸件同炉热处理。将热处理后的试样切割成若干式样分别在SHIMAD(岛津)ZUAG．I250KN精密万能电子拉伸试验机和HR-150A型洛氏硬度试验机进行装机试验。本次实验采取了6种热处理工艺。具体热处理工艺路线如表1．1。2．实验结果分析由表2。1知，六种热处理工艺下的试样硬度达至tJHRC35以上，屈服强度达到1100MPa以上，抗拉强度达到1200MPa以上。相同回火温度下，淬火温度为880℃时的硬度略低于在900℃时淬火的硬度，主要是因为试验钢在奥氏体化时，随着淬火温度的升高，Cr、Mo等合金元素碳化物逐渐被溶解，奥氏体组织中的合金度也不断升高，合金元素在奥氏体中的均匀度逐渐提高，利于奥氏体成分的均匀化。经淬火冷却后，成分越均匀化的奥氏体组织，形成马氏体中合金元素的过饱和度就越增加，对钢的强硬度就越有利。而随着回火温度的升高和回火时间的延长，过饱和的碳从马氏体中很快析出，当保温时间超过2h后，马氏体的含碳量变化不大，马氏体基体中的含碳量不断降低，合金元素含量、位错密度和孪晶数量都减少，因此各强化的数量也减少，故硬度降低，塑性呈上升趋势，2-b试样延伸率达到8．0％，断面收缩率达到13．5％，体现了良好的塑性与晶粒均匀化的密切关系。3．结论表2．1不同热处理工艺的力学性能对比Tab．2-1Mechanicalperformancecomparisonofdifferentheattreatmentprocess经过研究表明，溢流型球磨机衬板材质中的Cr-Mo钢在880"C油淬+600"C回火处理后性能最好，硬度为HRC37，延伸率为8．O％，断面收缩率达到13．5‰可广泛应用雨中强度的工况条件。参考文献⋯1A1一RubaieKS．EqeivalenthardnesscinceptandMo__bodyabrasionofiron-basealloys叨．Wear，2000，243：92--100．[2】TervoJ．Controllingoffrictionandcomponentwearasacompetitivefactor[J]．FinnishJ．FinishiJ．Trib01．，1999，401：48-一55．124．筮土盎届全国链塑厘煊筮堂苤生会墅箍丸眉委员会诠塞塞[3】杨光春，罗保全，周洪．球磨机衬板材料的研究进展[J]．煤炭科学技术，2002，1(30)：25—28[4】许利民，吴静然，马世辉．球磨机对衬板的选材击应用[J]．承德石油高等专科学校学报，2005，6(7)：23．26C5]周鹿滨．非调质和贝氏体钢的研究开发和应用[J]．金属热处理，1993，(11)：3-9．[6】闰华．合金化高锰钢与超高锰钢强韧化及耐磨性的研究p】．洛阳：河南科技大学，2007，8-13．125