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矿石研磨操作中选择的研磨介质的显微结

构、硬度、冲击韧性和磨损行为的关系

通过的研磨实验，研究了5种已选工业研磨球的微观、力学性能和磨

损行为的关系。结果表明，随着碳含量的增加，研磨介质的硬度和耐磨性得到了

一定的升高，反映了从钢中的全珠光体组织到在铸铁的珠光体中析出硬质碳化物

和残余奥氏体的过渡。冲击实验结果表明热处理后显著改善了中铬铸铁的冲击韧

性。这是由于连续网状碳化物敏感性裂纹中断，脱离含珠光体和残余奥氏体的围

绕着硬质的离散化合物。热处理条件下的铬铸铁球具有所需的组织-力学性能-磨

损性能的组合。从经济因素和生产条件特别是在矿石研磨过程的角度上，支持非

合金的使用。

1.引言

上世纪下半叶矿业规模的扩大，特别是大直径磨球机的引进通常是提高产品

质量和研磨剂效果的主要。大部分研究是针对现有的材料和高锰钢的选定，

由于它能够抵抗严重磨损，如经过大直径磨球磨损等，高锰钢成为许多早期实验

的研究重点。具有原始硬度的钢（约200BHN）对于生产来说很昂贵。在同一时

间脱颖而出的高铬铸铁，仍然选择水泥一类较软的研磨介质。它们的使用已经发

展到包括采矿业的内衬材料的生产。

今天大多以马氏体低合金钢作为工业研磨介质，可以选择锻造和铸造的等级。

这些钢的主要优点是它们对于大多数磨损条件的适应性，和应对磨损率容易接受

的成本。由于平均耐磨性和冲击韧性不足，全世界几乎停止了用于现代化大直径

磨球的非合金白口铸铁的生产，但在包括津巴布韦的一些国家非合金白口铸铁仍

然是最受欢迎的研磨介质。

目前市场上宽量程的磨球，很难达到用户需要的成本低、性能高的要求。相

同条件下，这些磨球的组合性能并不良好。因此，成本价格的使用优于成本效益，

研磨介质的选择标准普遍导致研磨剂的高成本。本次的目的是比较在相同的

条件下，不同材料的相对性能。、

Table1Chemicalcompositionofselectedgrindingmedia(wt.%)

TypeofballCMnSiCrSP

Lowalloysteel0.501.070.431.150.020.02

Eutectoidsteel0.850.650.69-0.150.010.01

Mediumchromiumcastiron3.000.570.6117.810.040.02

Unalloyedcastiron3.000.550.620.580.020.02

Castsemi-steel2.180.680.87-0.150.020.02

2.实验方法

2.1实验材料

本次实验使用的材料是五种类型的磨球，其名称和化学成分列于表1。直径

为60mm磨球是在400kg感应炉和砂型铸造中生产的。对共析钢，铸造半钢和中

铬铸铁的磨球进一步进行热处理，分别加热到750℃、850℃、1050℃，保温3h

后空冷。

2.2金相组织分析

从不同工艺下的实验钢切下金相试样，抛光后用3%的硝酸溶液腐蚀，

在光学