上海青云鋼球磨板廠 管耀良 [摘要] 從鋼球精研盤的研磨機理、以及所要求的金相組織、機械性能入手，論述了灰鑄鐵和球墨鑄鐵精研盤的化學成分、工藝要點，其中使用球墨鑄鐵作鋼球精研盤是國內首創。 關鍵詞：精研盤 研磨盤灰鑄鐵 球墨鑄鐵 在精研盤內，可能出現的金相組織有A型、D型、E型、球形石墨，鐵素體、珠光體、索氏體及硬質點相。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。首先表現在微觀硬度差別大，石墨的硬度只有幾個HB。石墨內儲存磨料過多，局部磨削能力過強，且分布不均；其次大磨料在石墨內難以破碎細化，一旦隨球帶出，易劃傷球面；還有盤溝表面麻坑較大，造成鋼球滾動不平穩，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。另外鋼球滾動時，在壓力作用下不斷撞擊骨架，造成骨架碎裂脫落，形成二次硬質點相，尺寸遠大于磨料，如再破裂，造成大面積的硬質點相，隨磨料運動而劃傷鋼球表面，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。進一步研究發現：但在超精研時，使用油劑研磨液，其中沒有磨料，很低的壓力下，鐵素體又表現出優良的拋光性能。 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，磨料受到兩側堅硬滲碳體片的擠壓和保護，牢因性好，作用穩定。如果珠光體中的滲碳體分布細小，且片狀短，斷續，又沒有強化，那么滲碳體也可被磨料磨削，不形成二次硬質點相。保證鋼球的表面鏡面質量。精研盤的基體為均勻珠光體，并有適當索氏體的金相組織,但盤的本體磨損也稍大一些。 硬質點相，包括二元、三元磷共晶，滲碳體及金屬絡合物，特點是硬度高。鋼球精研盤由于受壓高，硬質相易破碎，碎了的硬質相尺寸遠大于磨料，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都是強烈地促進石墨化的元素，碳當量CE%=C%+0.33×(Si+P)%。提高CE%，促使石墨片變粗，數量增多，強度和硬度下降。降低CE%，可減少石墨數量、細化石墨片，增加初生奧氏體枝晶量，強度和硬度上升。降低CE%同時，導致鑄造性能降低，鑄件斷口敏感性增加，鑄件內應力增加，晶格位錯后硬度上升。所以，精研盤CE%應以亞共晶成分灰鑄鐵為基體，具體根據鋼球的材質、硬度、尺寸大小作出合理選擇。 終Si量的不當，使精研盤質量不穩定，對軸承鋼鋼球和大鋼球可適當調高，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，金相組織中又出現二元、三元P共晶物，這些P共晶物顆粒大，硬度高，尤以晶界分布，精研盤質量很差，所以精研盤中嚴格控制P。同樣應嚴格控制S。 球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，對金屬的切口作用大為減少，基本消除應石墨引起的應力集中，使金屬基體的強度、塑性、韌性綜合機械性能有顯著提高。鋼球精研盤選用珠光體球墨鑄鐵，疲勞強度有較大提高。研究發現：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良的拋光性能。