锻制直径140mm B3钢球性能精确控制研究

发布时间：2020-03-30 22:35

【摘要】：我国的耐磨钢球生产技术水平相对较为落后,生产的磨球普遍存在着质量差、寿命短的问题,极大地加剧了矿业消耗。因此,制备高性能的磨球,具有十分重要的经济价值和社会意义。针对某工厂锻制Φ140 mm B3钢球在生产过程中出现的裂纹和硬度梯度过大(≥5 HRC)两种缺陷,本文利用金相组织观察、SEM微观形貌观测、原材料成分能谱分析、力学性能检测等手段进行缺陷成因探讨和研究,并通过研究B3钢奥氏体转变温度、加热温度、淬火温度、冷却介质浓度、冷却介质流速等几个方面对钢球组织及性能的影响,采用正交试验法对B3钢球热处理工艺进行优化,以制备高性能的大直径B3锻球。检测分析结果表明:B3钢原材料组织为珠光体和少量的铁素体,无带状组织,含有少量孔洞与夹杂物,但夹杂物尺寸在正常范围内,并不影响钢材的使用。试制的小批量B3锻球表层组织主要为针状马氏体和少量铁素体,心部组织中除马氏体外,还存在一定量的大块团状托氏体和大块羽毛状贝氏体组织。裂纹宏观形态主要呈垂直表面向中心延伸扩展,止于球心附近,微观形貌沿晶界及粗大贝氏体进行扩展。裂纹产生于淬火冷却后期马氏体转变过程中。研究结果表明:热处理过程中的冷却介质流速和淬火温度是造成裂纹、硬度梯度过大的主要因素,淬火温度高、冷却介质流速快,裂纹废品率较低,但硬度分布不均匀;反之,裂纹废品率高,但硬度分布较均匀。通过正交实验法优化后的Φ140 mm B3锻球最终生产工艺为:下料(Φ100×183 mm)—加热(1050℃,40s)—750 kg空气锤锻打成形(半球砧锤击35~40次)—空冷(沿滚道,200s)—淬火(810℃,快速水冷)—出水(120~150℃),停留5s—二次冷却(135s)—出水(70~90℃)—入篓停留—回火(180℃,10~20 h)—入库。与试制的锻球情况相比,工艺优化后的Φ140 mm B3钢球(试产80吨)无开裂情况,组织良好,整体较为均匀一致,可获得较多细针状马氏体,硬度高且硬度梯度小(心部≥57 HRC,表面≥60HRC,最大硬度差≤3 HRC),冲击韧性良好(冲击韧性值≥27 J/cm~2),达到了客户要求。
【图文】：

斜轧,钢球,磨球

在地球上的储量十分丰富，与其他合金铸造磨球相比，的价格较为低廉，因此，国内外对此研究较为广泛。化学成分不同，铸钢磨球主要有铸造普通碳钢磨球、铸造合磨球微观组织形态的改善，可通过合金化及铸造后热处理等得磨球性能提高，满足用户需要。此外，由于铸造钢球的性在使用过程中容易破损，因此生产及应用较少[8]。制磨球轧制工艺始于 19 世纪 50 年代，由前苏联使用发展起来[9]。所轴线交叉但不共面的轧辊组成，作业时轧辊各自绕自身轴线也称作钢球斜轧工艺，如图 1-1 所示。轧制的原理是通过两根进行加工，从而产生向前的力使得制件也跟着发生旋转，带方式又称作螺旋轧制。随后，美国、日本等国家也相继对钢了研究、发展与推广。我国对斜轧成形工艺的研究始 1958 年学院、北京钢铁学院等机构合作进行，所用轧机设备由前苏

磨球,斜轧,轧辊,钢球

在地球上的储量十分丰富，与其他合金铸造磨球相比，，的价格较为低廉，因此，国内外对此研究较为广泛。化学成分不同，铸钢磨球主要有铸造普通碳钢磨球、铸造合磨球微观组织形态的改善，可通过合金化及铸造后热处理等得磨球性能提高，满足用户需要。此外，由于铸造钢球的性在使用过程中容易破损，因此生产及应用较少[8]。制磨球轧制工艺始于 19 世纪 50 年代，由前苏联使用发展起来[9]。所轴线交叉但不共面的轧辊组成，作业时轧辊各自绕自身轴线也称作钢球斜轧工艺，如图 1-1 所示。轧制的原理是通过两根进行加工，从而产生向前的力使得制件也跟着发生旋转，带方式又称作螺旋轧制。随后，美国、日本等国家也相继对钢了研究、发展与推广。我国对斜轧成形工艺的研究始 1958 年学院、北京钢铁学院等机构合作进行，所用轧机设备由前苏
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG315

【参考文献】