棒磨机钢棒金属晶体与搞磨特性讲解

棒磨机金属介质在微量元素含量不同的情况下，硬度及抗磨性等性能可能有很大的区别，甚至在化学元素含量基本相同的情况下，因热处理方式的不同，碍度也会有很大的区别。这主要是由于金属晶体内部构造的不同所引起的。

棒磨机金属多晶体，理想的多晶体中每个晶粒内的原子有规则地排列，但实际情况则不然。实际金属的晶体结构内部存在着大量的缺陷，如晶界、亚晶界及位错等。在这些晶体缺陷附近，原子的排列规则受到破坏，发生点陈的畸变，可以说，正是这些畸变使金属的物理、化学和机械性能发生了改变。在淬火或冷却加工的金属中，位错密度可达10的12次方根/每立方粒米，远高于退火金属，这是棒磨机金属强化的重要因素。

棒磨机锻钢球常用的材质为碳素钢，含其它元素不多，可看作铁碳合金。室温下的碳钢是由铁素体和渗碳组成的。铁素体即碳在铁中的固溶体，存在于棒磨机晶格缺陷处，其性能和纯铁基本相同，强度只有250MPa，硬度只有80（HB），渗碳体则是铁和碳的化合物，含碳量为6.67%，渗碳体和棒磨机的铁素体一片片地相间排列即为珠光体，珠光体的硬度不高，只有20（HRC）左右，而然钢球一般又是由珠光体与网状或断网状铁素体构成， 所以煅钢球硬度小，抗磨性差。

碳钢加热到高温后，则呈奥氏体状态。奥氏体是碳在r-Fe中的固溶体，碳原子和铁原子均匀分布，此时若高速冷却，则转变为碳在a-Fe中的过饱和溶体，即针状组织的马氏体。由于马氏体中碳的过饱和引起铁晶格的严重扭曲，其硬度特别高，所以可通过淬火的方式提高煅钢球的硬度，以改善介质的耐磨性能。

实际棒磨机钢棒的生产中一般仅把煅钢球3~5mm厚的表面层经淬火 转变，其中包括一定厚度的过渡层。过渡层一般包括部分索氏体和屈氏体，索氏体硬度可达HRC 35~43，屈氏体次之，一般可达HRC22~35，二者硬度均高于棒磨机的珠光体，但低于马氏体。实际上索氏体及屈氏体也称作珠光体类组织，分别叫做细珠光体和特细珠光体。前已提及的用优质高碳结构钢锻造钢球，经淬火处理后，表层形成马氏体，过渡 层则为马氏体、屈氏体及细珠光体等，使硬度大幅度提高，耐磨性大大增强即是此因。

利用等温淬火的方式可把加热成奥氏体组织的钢转变为贝氏体组织。最常见的贝氏体组织有两种形态：一种是较高温度下形成的呈羽毛状的上贝氏体组织，另一种则为在较低温度下形成的针状下贝氏体组织。上贝氏体由平行排列的板条状铁素体与分布在铁素体间的短条状间断渗碳体组成；下贝氏体则是以针片状铁素体为基体，其中颁布着很细的碳化物小片。下贝氏体的强度，特别是韧性较高，所以贝氏体球的硬度也可达HRC50以上，且具有相当高的冲击韧性，在棒磨机磨矿中抗磨特性特别好，破碎率低。河北寿王坟铜与清华大学共同研制的贝氏体棒磨机钢棒，用于磨细普照氏硬度系数为f为8~12的中硬铜矿石，球耗由中锰稀土球的0.71kg/t降至0.55kg/t，且碎球少，棒磨机的运转率也有所提高。

棒磨机钢棒的合金元素通过溶于铁素体中或形成碳化物对钢的机械性能发生影响。对于具有铁素体——珠光体组织的普通低合金钢，合金元素对其强度的影响方式有：（1）铁素体的固溶强化；（2）增加珠光体的相对含量；（3）控制晶粒大小；（4）影响珠光体的分散度；（5沉淀硬化。铁素体的固溶强化即通过能固溶于铁素体的元素如锰、硅、铬、镍、铜、钴、磷等，降低珠光体中的碳浓度，因而在碳含量相同时，能增加珠光体的相对数量，由此使合金硬度提高；弥散硬化也是合金硬度提高的原因之一。多数合金元素，在加热时可阻止奥氏体长大，使钢晶粒细、韧性高，属于细晶强化作用。除了上述能使钢的机械性能提高的因素外，更主要的还是由于合金元素对钢处理的影响，尤其是显著提高钢的淬透性。硅、锰、铬、镍元素均能显著地提高钢的淬透性，使钢的机械性能得到提高，所以合金钢也能增加钢的抗磨特性，使磨矿介质的磨损率下降。

铸铁与碳素钢相比，其化学成分中除了有较高的碳、硅之外，还含有较高的杂质无素锰、磷、硫、在特殊性能的合金铸铁中，还含有某些合金元素。由于铸铁中的碳主要以石墨存在，所以铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成的。铸铁的金属基体有珠光体、铁素体及珠光体加铁素体三类。由于石墨的存在，铸铁的抗拉强度、塑性及韧性都比碳钢低，但却使铸铁具有更好的耐磨性及高的消振性，我公司增将棒磨机卖给一家有石墨厂，用着还不错。所以若能充分利用铸铁的耐磨性，则是一种较好的细磨介质作为棒磨机介质来用，因为细磨主要靠研磨，能发挥铸铁硬而耐磨的优势，在细磨中冲击力小，可避开铸铁韧性低不耐冲击的缺点，即细磨中用铸铁介质可起扬长避短的作用。