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球磨机钢球磨损机理的试验研究ZY59

日期:2017-10-13    点击:331    查看原图    全部展开
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图库说明

 

球磨机的钢球是最常用的研磨介质,同时也是磨损消耗最严重的零件,钢球的的巨额消耗给选矿厂带来了不可估量的经济损失,因此,提高球磨机钢球的耐磨性,延长使用寿命具有重要的经济意义。本文以轧制钢球作为研究对象,对钢球的磨损机理进行了研究探索。

一、试验材料与方法

试验中球磨机的材料采用的轧制钢球,钢球后续热处理工艺为淬火并辅以低温回火,编号分别为1号~3号。同样的试样通过调整淬火+回火工艺后得到的试样编号为Z1号~Z4号。磨损试样是距钢球表面17mm的矩形样,所有磨损试样按57mm×26.5mm×6mm尺寸取样,试验采用的设备为湿砂橡胶轮式磨损试验机。磨损试验条件为:细金刚砂和粗石英砂按1∶5比例的混合磨料,试验载荷为68.6N,转速为181r/min,试验周次为20000次,磨制面均为近钢球表面侧。采用电子天平称量磨损试验的试样磨损前后质量差。用显微镜观察钢球的显微组织,用TH320型洛氏硬度计测定钢球硬度。

二、试验结果

1、钢球的磨损量分析

下图所示为两次工艺制得的钢球磨损量,从图中可看出,1号试样的磨损量最大,2号次之,3 号最小。调整热处理工艺后钢球与之前相比,平均磨损量有所下降。从表面形貌发现,磨损后表面存在大量的短程显微切削痕迹,表面以犁沟为主并伴有剥落的痕迹,说明磨粒具有较高的硬度。

2、钢球的显微组织分析

在硬度点对应部位从表面至心部间隔6mm观察每个钢球显微组织变化情况,试验中发现轧制钢球1~2号样从表面到心部全部为马氏体组织且晶粒粗大;3号样表面存在少量的珠光体,这也是导致其表面硬度较其他3个试样低的原因。钢球内均存在大量的沿晶裂纹,说明是钢球在较高温度下快速冷却时组织转变应力太大所形成的淬火裂纹。同时还发现1~3号试样回火马氏体组织不明显,可能是回火温度未达到或是回火时间不够所致。

调整后的Z1~Z3号样从表面到心部主要为回火马氏体+微量贝氏体+微量残留奥氏体,Z4号样表面主要为回火马氏体+微量残留奥氏体,所有试样中均存在微量残留奥氏体,说明钢球淬火后未回火或回火温度低,时间短。Z4号样表面存在的大量马氏体组织是导致表面硬度较其他3个钢球高的原因。

3、钢球的力学性能分析

通过对钢球的硬度分布得知,1号~3号钢球的硬度较高,平均硬度在58~62HRC之间,其中1号试样从表面到心部的硬度都较大,说明都为硬脆的马氏体相,但1号试样有硬度起伏,说明试样内部成分不均匀,有软点出现,但本试验中未在显微组织图中找到对应的点,3号钢球的表面硬度较低,这与钢球球表层淬火不彻底,组织中含有硬度较低的珠光体有关。调整后的钢球Z1~Z3号试样的硬度值在52~56HRC之间,与之前的试样相比略有降低。但Z4号的硬度为60HRC左右,这说明Z4号钢球的回火不彻底,马氏体没有完全转变为回火马氏体组织,以致钢球的硬度还处于较高水平。

三、结论

1、轧制钢球淬火+低温回火后,表面到心部的硬度都较高,其显微组织都为马氏体且内部存在大量的沿晶裂纹,这说明钢球淬火冷却速度较大,且同一批次的钢球晶粒度大小不一,组织均匀性较差。调整后的钢球硬度除Z4号外,其它与之前相比略有降低,组织由硬度较低的回火马氏体+残留奥氏体组成。

2、一般的抗磨粒磨损材料,基体组织多为马氏体。低碳马氏体具有较高的强度、硬度和适当的塑性和韧性,相比于同硬度的其他组织,它的耐磨性更好。但如果要对抗高强度磨粒的磨损,它的硬度还不够高,耐磨性还有待提高。

3、通过调整钢球的热处理工艺,钢球的硬度减小,韧性增加,特别是钢球的内裂纹较之前较少也较小,所以钢球的磨损量与之前相比稍有减小,这说明适当调整热处理工艺减低钢球硬度,提高基体组织的韧性,并控制冷却速度使钢球在淬火过程中不易淬裂,可有效提高钢球的耐磨性。

通过以上对球磨机钢球的磨损量、显微组织、力学性能的研究分析,得出钢球磨损量的影响因素,为减小球磨机钢球磨损提供一定的参考。

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