上海青云鋼球磨板廠 管耀良 [摘要] 從鋼球精研盤的研磨機(jī)理、以及所要求的金相組織、機(jī)械性能入手，論述了灰鑄鐵和球墨鑄鐵精研盤的化學(xué)成分、工藝要點(diǎn)，其中使用球墨鑄鐵作鋼球精研盤是國內(nèi)首創(chuàng)。 關(guān)鍵詞：精研盤 研磨盤灰鑄鐵 球墨鑄鐵 在精研盤內(nèi)，可能出現(xiàn)的金相組織有A型、D型、E型、球形石墨，鐵素體、珠光體、索氏體及硬質(zhì)點(diǎn)相。嵌入磨料的尺寸一般為0.8～1.8um，極限為0.3～3um。各組織在研磨過程中的作用各不相同。石墨是軟相，易脫落。精研效果好的盤，石墨片薄，寬度為2～6um（珠光體石墨片），與磨料尺寸相近。粗片狀的石墨組織，如A型石墨，精研效果差。首先表現(xiàn)在微觀硬度差別大，石墨的硬度只有幾個(gè)HB。石墨內(nèi)儲(chǔ)存磨料過多，局部磨削能力過強(qiáng)，且分布不均；其次大磨料在石墨內(nèi)難以破碎細(xì)化，一旦隨球帶出，易劃傷球面；還有盤溝表面麻坑較大，造成鋼球滾動(dòng)不平穩(wěn)，形成瞬間停滯或打滑，滲碳體（Fe3C）骨架邊緣直接劃傷球面，麻坑愈大，影響愈大。另外鋼球滾動(dòng)時(shí)，在壓力作用下不斷撞擊骨架，造成骨架碎裂脫落，形成二次硬質(zhì)點(diǎn)相，尺寸遠(yuǎn)大于磨料，如再破裂，造成大面積的硬質(zhì)點(diǎn)相，隨磨料運(yùn)動(dòng)而劃傷鋼球表面，所以A型石墨有極大危害。D型和E型石墨，實(shí)踐證明精研效果較好。 鐵素體是α鐵相中溶解有少量的碳所形成的固溶體，具有體心立方晶格，強(qiáng)度低。磨研過程中，磨料可嵌入其中，但另一方面造成體心立方晶格畸變硬化，再一方面嵌入的磨料牢固，磨料不能純化，造成精研后期對鋼球表面的劃傷，且紋路混亂。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：但在超精研時(shí)，使用油劑研磨液，其中沒有磨料，很低的壓力下，鐵素體又表現(xiàn)出優(yōu)良的拋光性能。 珠光體是滲碳體和石墨片狀間隔分布的金相組織。索氏體是細(xì)小的珠光體，分布更均勻。珠光體的石墨片間距為0.5～4um，石墨片寬為0.5～12um（Z大20um），因此磨料嵌入珠光體的石墨片中，磨料受到兩側(cè)堅(jiān)硬滲碳體片的擠壓和保護(hù)，牢因性好，作用穩(wěn)定。如果珠光體中的滲碳體分布細(xì)小，且片狀短，斷續(xù)，又沒有強(qiáng)化，那么滲碳體也可被磨料磨削，不形成二次硬質(zhì)點(diǎn)相。保證鋼球的表面鏡面質(zhì)量。精研盤的基體為均勻珠光體，并有適當(dāng)索氏體的金相組織,但盤的本體磨損也稍大一些。 硬質(zhì)點(diǎn)相，包括二元、三元磷共晶，滲碳體及金屬絡(luò)合物，特點(diǎn)是硬度高。鋼球精研盤由于受壓高，硬質(zhì)相易破碎，碎了的硬質(zhì)相尺寸遠(yuǎn)大于磨料，極易劃傷球面，因此必須避免。 鋼球精研盤材料屬于耐磨鑄鐵范圍。灰鑄鐵的含C量，含Si量選擇，C、Si都是強(qiáng)烈地促進(jìn)石墨化的元素，碳當(dāng)量CE%=C%+0.33×(Si+P)%。提高CE%，促使石墨片變粗，數(shù)量增多，強(qiáng)度和硬度下降。降低CE%，可減少石墨數(shù)量、細(xì)化石墨片，增加初生奧氏體枝晶量，強(qiáng)度和硬度上升。降低CE%同時(shí)，導(dǎo)致鑄造性能降低，鑄件斷口敏感性增加，鑄件內(nèi)應(yīng)力增加，晶格位錯(cuò)后硬度上升。所以，精研盤CE%應(yīng)以亞共晶成分灰鑄鐵為基體，具體根據(jù)鋼球的材質(zhì)、硬度、尺寸大小作出合理選擇。 終Si量的不當(dāng)，使精研盤質(zhì)量不穩(wěn)定，對軸承鋼鋼球和大鋼球可適當(dāng)調(diào)高，對碳鋼鋼球和小鋼球，精研盤建議用Si量較低的盤。 鐵液含P量稍高時(shí)，金相組織中又出現(xiàn)二元、三元P共晶物，這些P共晶物顆粒大，硬度高，尤以晶界分布，精研盤質(zhì)量很差，所以精研盤中嚴(yán)格控制P。同樣應(yīng)嚴(yán)格控制S。 球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，對金屬的切口作用大為減少，基本消除應(yīng)石墨引起的應(yīng)力集中，使金屬基體的強(qiáng)度、塑性、韌性綜合機(jī)械性能有顯著提高。鋼球精研盤選用珠光體球墨鑄鐵，疲勞強(qiáng)度有較大提高。研究發(fā)現(xiàn)：球墨鑄鐵精研盤的磨削效率比灰鑄鐵精研盤低，但在精研和超精研階段有更優(yōu)良的拋光性能。