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球磨机衬板铸造过程中，如何保证其耐磨性？

来源：无锡市铸造厂浏览：- 发布日期：2025-12-17 14:29:15【大中小】

球磨机衬板的耐磨性直接决定其使用寿命，铸造过程中需从材质选型、成分控制、工艺设计、热处理强化、表面处理五个核心环节精准把控，具体措施如下：

优选高耐磨材质，匹配工况需求

材质是耐磨性的基础，需根据研磨物料硬度、冲击载荷选择适配材质：
- 高冲击工况（如研磨铁矿石、花岗岩）：选高锰钢（ZGMn13Cr2），受冲击后表面快速形成硬化层（硬度达 HRC55+），内部保持韧性，实现 “越磨越硬”。
- 低冲击高磨粒工况（如研磨水泥熟料、煤粉）：选高铬铸铁（Cr15Mo3、Cr20），其基体中均匀分布硬质碳化物（硬度 HV1200-1800），耐磨性是高锰钢的 2-3 倍。
- 复杂工况（冲击 + 磨粒并存）：选双金属复合衬板，工作面为高铬铸铁（耐磨），基体为高锰钢（抗冲击），兼顾两种材质优势。
精准控制熔炼成分，强化耐磨相形成

同一材质下，成分配比直接影响耐磨相的数量和分布，需严格把控关键元素：
- 高锰钢：控制碳含量 1.0%-1.4%、锰含量 11%-14%，碳锰比保持在 10-14，确保形成单一奥氏体组织；加入 1%-2% 铬元素，细化晶粒、提升硬化层稳定性；严控硫（≤0.05%）、磷（≤0.07%），避免热脆降低韧性。
- 高铬铸铁：核心控制铬碳比 2.5-3.0，确保形成连续的 M?C?型碳化物（耐磨相）；加入 0.5%-1.0% 钼元素，提高淬透性，让碳化物均匀分布在基体中；加入适量镍元素，改善基体韧性，防止衬板脆断。
- 熔炼时用直读光谱仪实时监测成分，避免元素偏差导致耐磨性能下降；采用中频感应炉熔炼，保证金属液成分均匀，减少杂质。
优化铸造工艺，保证耐磨工作面质量

铸造工艺需避免工作面出现缺陷，同时确保耐磨相分布均匀：
- 造型与浇注：采用树脂砂造型，工作面型腔表面涂刷高耐火度镁砂涂料，防止高温金属液冲砂、粘砂，保证工作面光洁度；浇注时采用底注式，金属液从衬板背面注入，避免直冲工作面产生夹渣、气孔等缺陷，影响耐磨性。
- 凝固控制：在衬板厚大部位设置冒口，遵循顺序凝固原则，防止内部缩孔缩松；高铬铸铁衬板可在工作面设置外冷铁，加速冷却，细化碳化物晶粒，提升硬度。
- 结构设计：工作面设计沟槽、凸台，增加与钢球、物料的摩擦力，提升研磨效率的同时，避免局部过度磨损；转角处做 R5-R10 圆角过渡，减少应力集中导致的开裂。
强化热处理工艺，提升材质耐磨性能

热处理是决定衬板最终耐磨性能的核心工序，不同材质需针对性处理：
- 高锰钢衬板：必须进行水韧处理—— 加热至 1050-1100℃，保温 2-4 小时（按壁厚每 25mm 保温 1 小时），然后快速水淬（水温≤40℃）。目的是让碳化物完全溶解在奥氏体中，获得单一奥氏体组织，确保使用时受冲击能快速硬化。严禁空冷或缓冷，否则会析出碳化物，导致衬板脆化、耐磨性下降。
- 高铬铸铁衬板：采用淬火 + 低温回火—— 淬火温度 920-980℃，油淬或强制空冷，使基体转变为马氏体；回火温度 200-300℃，保温 2 小时，消除残余应力，避免开裂，同时保持高硬度（HRC58-65）。
- 双金属复合衬板：热处理需兼顾两层材质特性，耐磨层按高铬铸铁工艺淬火回火，基体层按高锰钢工艺水韧处理，确保界面结合牢固，不出现分层。
后处理表面强化，延长耐磨寿命（可选）

对高要求衬板，可增加表面强化处理，进一步提升耐磨性：
- 堆焊耐磨合金：在工作面堆焊高铬合金焊丝，形成厚度 3-5mm 的耐磨堆焊层，硬度可达 HRC60 以上，使用寿命比普通衬板提升 50%-100%。
- 等离子喷涂陶瓷涂层：在工作面喷涂氧化铝、碳化钨等陶瓷涂层，形成致密耐磨层，适用于低冲击、高磨粒的精细研磨工况。
- 抛丸强化：对衬板表面进行抛丸处理，消除表面应力，同时形成粗糙表面，使用时能更快形成硬化层。
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