摘要

在不增加貴重合金元素的前提下，設計的中碳鋼SiCrMnMo成分具有足夠的淬透性和淬硬性，經中溫回火處理，具有硬度和韌性的良好配合。經試驗， 在有效厚度超過110mm、重約700kg 的大型球磨機襯板上實際應用，耐磨性明顯提高。

1 前言

球磨機襯板磨損是選礦生產中的的主要問題，提高其耐磨性是廣大材料工作者重點研究的課題。要具備好的耐磨性， 必須具有硬度和韌性的良好配合，這已達成了共識。最初，一般選用高錳鋼作為襯板的材料， 但由于襯板工況條件所限， 不能充分發揮高錳鋼加工硬化特性，因而高錳鋼制襯板耐磨性不理想?，F使用的有空冷貝氏體鋼、低合金鋼、復合材料及橡膠材料?？绽湄愂象w鋼是近年來發展起來的新型耐磨材料，其作為制造襯板用鋼具有一些優點: 如成本低、生產工藝簡單、耐磨性優于高錳鋼。但其只適用在尺寸較小的襯板上，一般是重量低于200kg，厚度小于70mm的襯板。對于有效厚度大于100mm、重600kg以上的襯板，空冷很難得到較充分的貝氏體、馬氏體組織，所得組織以珠光體為主，從而影響其耐磨性。橡膠材料制造襯板也有一定歷史了，因其材料有別于黑色金屬的特性，耐磨性比較優良，在生產實踐中已經得到檢驗。但其較適合制造球磨機出、進礦口的端部襯板，而制造筒身襯板，將使球磨機特別是大型球磨機礦量下降30% 以上，降低生產效率，增大能耗，且其價格較貴，限制了其推廣與應用。復合襯板也是近年興起的新興材料，但因其工藝有待完善，未大范圍推廣。因而我們把中碳SiCrMnMo低合金鋼襯板作為研究方向。通過模擬襯板實物厚度的試驗，在不增加貴重合金的前提下， 設計了適合的成分，使該合金具有足夠的淬透性和淬硬性; 通過適當的熱處理，達到硬度、韌性的良好配合，并在實物襯板上應用。工藝簡單可行，襯板耐磨性優良。

2 試棒制備

2.1 試棒化學成分設計

為了保證淬硬性，含碳量選擇大于0.5%，適當的Cr、Mo可提高淬透性。此類合金中，Si、Mn對淬透性裂紋傾向的影響也很大。同時加入了適量的細化晶粒元素。

2.2 試棒來源

采用電弧爐熔煉， 澆注試棒尺寸5110mm×260mm ，試驗前將試棒清理干凈。試棒共4組，每組24根。

3 化學成分的確定

通過淬火試驗，檢查4組合金的淬透性和淬硬性，從而確定適合的化學成分。

3.1 退火

所有試棒都需經過完全退火， 以消除鑄態粗大組織、偏析及網狀碳化物，為后面的淬火做組織上的準備。退火溫度：880- 900℃，保溫4h，隨爐冷至300℃以下。

3.2 淬透性及淬硬性試驗

4組不同成分合金的試棒在不同溫度下油淬，淬火后，試棒直接經電火花切割，取10mm厚的試片，做硬度檢驗。

3.3 化學成分的確定

從以上結果可以看出， 碳的含量提高到70% 以上并不能提高合金的淬透性。這與碳化物的量增多有關， 使碳化物溶入奧氏體更加緩慢， 從而提高了臨界冷速。因此選擇碳的含量為0.5%的范圍為[Si]：1.0%-1.4%，[Mn]：1.4%-118%，過低的Si、Mn含量不能使試棒完全淬透，過高會增加裂紋傾向，同時加入適量細化晶粒元素。最終確定適合的化學成分見約為0.6%。Si、Mn對淬透性的影響也很大。

4 熱處理工藝

4.1 淬火試驗

將2 號合金試棒在不同溫度下做淬火試驗，試棒淬火后經電火花切割成試片，檢測硬度，其硬度與淬火溫度關系組織組成: 屈氏體(極細) + 碳化物+ 少量殘留奧氏體。

4.2 回火試驗

以上試棒在870-900℃淬火后， 以不同溫度及冷卻方式回火。沖擊韌性試樣是用電火花切割10mm 厚，在中部所取的無缺口沖擊試樣。由于襯板是在連續沖擊條件下磨損，在430-460℃中溫回火油中冷卻， 可以得到韌性和硬性的良好配合。

4.3 熱處理工藝

通過以上試驗， 可以確定2號合金的熱處理工藝，次在靜止時所處的位置。結果發現， 每次電機靜止時軸上的標記所處的位置都不相同，是隨機的，這就說明電機的動平衡是合格的。說明問題出在風機上。用相同的方法檢查風機，結果發現軸上所做的標記在風機靜止時都停留在同一個固定的位置上。這一現象證實了上述推論的正確性。而且憑以往的經驗還可以初步斷定問題出在風機轉子的葉片上。經對風機打開檢查，果然發現風機轉子上有 4個葉片產生了較大的撞擊變形，這樣就找出了共振的原因: 由于風機轉子上的葉片發生了變形，引起風機擾力頻率的改變，從而導致風機的擾力頻率與基組的自振頻率相接近產生了共振。