1.2大口径耐磨钢球概述

对于工业生产中定义的大口径磨球，一般直径设定在140-160mm左右。球磨的大型化决定了磨球的尺寸规格很大，而且对它的耐磨耐用性提出了更高的技术要求。研究工作者普遍认为，磨球在负载过程中同时存在三种磨损失效机制。分别是磨粒切削磨损，冲击疲劳磨损以及冲击磨粒磨损[4]。球磨机在运转过程中，磨料产生的磨粒和磨球随之一起相对运动。磨粒在飞速旋转时与磨球外表面相互碰撞挤压，由于磨球表面粗糙度较高，一些细小硬质磨粒会被弹射进到磨球的微孔、细缝处，发展成为磨球裂碎源。当磨球表面的一些软性组织遭到破坏时，失去保护作用的硬质相就会被磨料所碰撞，导致其脱落基体。长期受到冲击载荷的作用，极易导致在磨球表层组织处产生微观裂纹并扩展。磨球的磨损是一个系统问题，影响磨球磨损的因素很多[5]。要综合考虑到磨球、磨料、环境等因素，才能开发出令人满意的产品。球磨机中的球磨过程是磨球在筒体的转动作用带动下，会和矿石等粉料发生碰撞、碾压，从而达到磨损物料的作用。磨球在球磨机内工作时的运动状态主要可分为泻落式、抛落式和离心运动式三种运动状态[6]。

图1.1磨球在球磨机内的三种运动状态

在磨球负载工作时，三种磨损机制一起作用，但泻落式和抛落式是磨球的两种最主要的运动状态。在离心式运动的磨球状态中，磨球与粉料保持相对静止，无法产生冲击和摩擦带来的损耗，一直是在做无效功，故在实际运作中应尽量减小发生这种事件的概率。当磨球在球磨机的运动形态是a和b时，显而易见，磨球在筒体底部受到更多的相互作用力，碰撞过程最剧烈，急速加剧了冲击磨料磨损的进程，故此，磨球必须保持极佳的强韧性配合，才能够承受这种反复的强力冲击。

英国的Richardson认为：金属材料磨损后表面的硬度（Hu）与磨料硬度（Ha）的比值是判断材料耐磨性的重要参量[7]。当Hu和Ha的商值大于4/5，磨球耐磨性大大提高，称之为软磨料磨损。当这个数值小于4/5时，磨球是硬磨料磨损，磨损程度加剧。因此，保证磨球基本硬度超过磨料硬度的4/5才能保证磨球的耐磨性能。但是磨球的硬度并不是越高越好，硬度越高意味着韧性越差，这两者是不可调和的矛盾，此消彼长。很容易快速发生表面破碎或者剥裂等失效后果。磨球的磨损过程即是球径递减、组织层层剥离损耗的过程。磨球只有在保持完美球体的状态，才能在更大范围内，与磨料时时保持接触，磨损效率才能提高。磨球表面硬度的不均性使得区域磨损不同步，导致球体圆度降低，故此优质磨球整体硬度值要基本上保持在同一水准。

良好的耐腐蚀性。磨球在磨损湿式物料时，还会受到电化学腐蚀的作用，慢慢侵蚀磨球表层的硬质相，使磨球过早的报废。采取一定的措施能有效削减腐蚀的危害，譬如在磨球表面涂油漆等非金属材料，或者在磨球表面电镀防腐金属以形成氧化膜等。保持磨球组织的均匀性可以提高耐腐蚀性。结合磨球的具体工作环境是干式还是湿式等，确定好防护措施。

高的生产质量和低的成本。磨球在实际的应用的损耗量很大，大批量生产是最适合的方式。企业能否进入市场，抢占市场份额，磨球的生产质量，产能就显得尤为重要。要求磨球有较高的生产质量就要尽量减少和避免存在的加工缺陷、冶金短板和热处理劣势。而磨球的生产成本也是企业要考虑的问题之一，这是企业能够生存、参与竞争的重要砝码。

1.3贝氏体钢的研究及应用