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【高玉和说钢球】磨球的淬硬层深度及其影响因素
2024-01-05 20:20:16 爱游戏ayx体育官网

  高玉和,伊莱特能源装备股份有限公司总裁,从业三十年的钢球专家,精通技术、擅长管理、还懂销售,对钢球的热爱之情发于心底且溢于言表,最常说的一句话是:“钢球是圆的,钢球是有灵性的!”

  磨球淬硬层深度是指沿磨球表面至芯部的方向做测量,当硬度值下降到规定的数值时,这一点距离磨球表面的深度。淬硬层深度是衡量磨球淬透性好坏的重要依据,我们大家可以利用金相显微镜由表面开始向芯部逐渐观察显微组织来测量。淬硬层深度的影响因素包括材质本身的淬透性、磨球的直径及淬火介质。

  原材料本身的淬透性是影响磨球淬硬层深度的主要的因素,通过硬度和组织分布可以影响磨球的整体使用性能。当原材料拥有非常良好的淬透性时,磨球的表面与内部具有相同的组织和性能,磨球质量得到保障,图1为B2φ120mm和B3φ120mm钢球的硬度分布。

  当淬透性不足时,磨球各部分相变产物不同,随着与芯部距离的缩短,非马氏体组织慢慢的变多,表面与内部的组织差距较大,产生组织应力。磨球在使用时受到冲击容易开裂,图2为B2φ120mm和B3φ120mm钢球的组织分布。

  由图1和图2能够准确的看出,无论是从硬度分布还是金相组织分布来看,B3φ120mm钢球要比B2φ120mm钢球具有较深的淬硬层深度,而且B3材质φ120mm钢球能够完全淬透。

  在磨球直径和生产条件相同的情况下,不一样的材质磨球的淬硬层深度不同。通过调整部分合金元素的含量,能大大的提升原材料的淬透性。同时也会增加磨球淬硬层深度,例如碳含量。碳含量是磨球化学成分中的一项重要指标,为了使经过淬火处理的磨球产品获得高硬度,磨球钢的碳含量一般不低于0.5%。一般来说,碳含量的提高使得过冷奥氏体更稳定,导致C曲线向右偏移,降低了马氏体相变临界冷却速度,提高了磨球钢的淬透性。

  如果磨球的淬透性足以使芯部淬透,那就没有必要继续提高原材料的淬透性。因为有时候随着合金元素含量的增加磨球的韧性、显微组织等指标会变差,当碳含量超过共析钢的含碳量,磨球钢奥氏体化温度的高低涉及到碳化物的溶解程度,这些碳化物在珠光体转变过程中起着形核位点的作用,使C曲线向左移动,促进了珠光体转变,增加了马氏体相变临界冷却速度,降低了磨球的淬透性。

  为满足磨球对高淬透性的要求,原材料中常加入一些廉价的合金元素,主要合金元素包括硅、锰和铬。合金元素以复合的方式来进行磨球的合金化,将比单一合金化更有效地影响奥氏体的稳定性,进而影响淬透性。虽然大多数合金元素都可以使C曲线向右移动,但是每种元素对珠光体区和贝氏体区的影响通常是不一样的。

  磨球的直径同样影响了淬硬层深度。磨球在相同冷却条件下冷却时,其直径越大,磨球内部的冷却速度越慢,淬硬层深度越浅。

  淬火介质的选择是淬硬层深度的另一影响因素。直径相同的磨球,在加热保温并完成奥氏体化后,淬火介质的冷却能力越强,磨球的冷却速度越快,淬硬层深度越深。磨球的生产属于批量生产,由于几何形状的高对称性,球形较其他形状的淬火开裂倾向小,并考虑到经济因素和环保因素,锻造、轧制磨球的淬火介质常采用水,但水温需要控制。