抛丸机叶片寿命的研究现状肖利民1秦晓锋1刘世程2戴雅康2(11齐齐哈尔铁路车辆(集团)有限责任公司116022齐齐哈尔;21大连铁道学院116028大连)摘要从高铬铸铁化学成分、显微组织及熔炼、铸造和热处理工艺等方面,综述了提高叶片性能和延长其使用寿命的研究现状。关键词抛丸机叶片高铬铸铁耐磨性寿命变质处理叶片是抛丸机中最易磨损的零件,也是机械行业消耗量很大的易损件,它的使用寿命对合金材料和资金的利用以及抛丸机的生产效率有很大影响。近年来,对高铬白口铸铁及其在抛丸机叶片上的应用进行了很多研究1～4,使叶片的质量和性能有了较大提高。现将研究现状综述如下。的外形,对叶片的切削作用要弱得多。因此,一般使用钢丸的叶片,其寿命比使用铁丸的长得多。为了提高叶片抗冲击磨损的能力,要求材料不仅具有较高的硬度,还应具有足够的韧性2。叶片材质及化学成分的选择国内外对抛丸机叶片的材质大多选用高铬白口铸铁(Cr含量为13%～22%)。与低铬或中铬白口铸铁相比,它具有以下特性5:(1)低、中铬白口铸铁中,共晶碳化物是M3C型,硬度较低(800～1100HV);而高铬白口铸铁中的共晶碳化物为M7C3型,硬度高达1300～1800HV,具有更高的耐磨性;(2)低、中铬白口铸铁中的M3C型碳化物呈网状分布,割断了基体的连续性,降低了铸铁的韧性,而M7C3型碳化物呈块状,显著改善了基体的韧性;(3)基体组织可通过热处理而改变,有利于调整硬度和韧性,使之达到最佳匹配状态。表1所列为用于制造叶片的高铬白口铸铁的牌号及化学成分。其化学成分的确定原则是:(1)铬和碳的含量比控制在4.0～8.07。铬、碳是决定高铬铸铁组织和性能的主要元素,二者有较强的亲和力,能形成碳化铬,并固溶于奥氏体中,强化金属基体。铬和碳的含量之比决定了碳化物类型:该比值超过4.0时,几乎全部形成高硬度的M7C3型碳化物,从而提高材料整体的硬度和韧性。铬碳含量还决定了高铬铸铁中碳化物的体积分数。碳化物的体积分数高,有助于提高抗磨性,但韧性下降。因此,含碳量大于310%的高铬铸铁多用于中、低应力磨损工况;而含碳量低于310%时,多用于高应力的冲击磨损工况。2叶片的失效形式抛丸机主要由叶轮、定向套、分丸轮及叶片等组成。工作时,叶轮的转速高达2000r/min以上。大量弹丸通过分丸轮由叶片入口端抛入,使叶片受到弹丸的撞击。此后,弹丸一方面受哥氏惯性力的作用,以很大的正压力紧压在叶片上;另一方面在离心力作用下,以很高的速度向出口端运动。愈近出口端,弹丸在叶片上的正压力及向外运动的速度愈大。最后以60～80m/s甚至更高的速度抛向被清理的工件表面。此外,在出口端叶片还以很高的相对速度与数量可观的反弹弹丸相撞击,承受很大的局部冲击应力。由此可见,叶片在工作过程中,表面不仅与弹丸强烈摩擦而产生磨损,而且还受到弹丸的撞击而产生局部冲击应力。因此,叶片的主要失效形式为冲击磨损。冲击应力的作用加重了磨损过程,并使具有微观裂纹和铸造缺陷的叶片因断裂而失效1。弹丸的材质主要有白口铸铁丸和铸钢丸两种,它们对叶片的磨损过程有不同的影响。铁丸的硬度较高,但与叶片撞击时易碎裂,形成锐利的尖角。当其以很大的压力在叶片上移动时,叶片产生严重切削磨损;钢丸的硬度较低,但不易碎裂,能保持圆钝1作者简介:肖利民,1989年毕业于燕山大学金属材料及其热处理专业,现从事热处理工艺工作,工程师。机车车辆工艺2000年2月2表1两种高铬抗磨白口铸铁的牌号及化学成分6%化学成分牌号CSiMnCrMoNiCuSP2.8～3.5≤1.00.5～1.013.0～18.00.5～3.0≤1.0≤1.2≤0.06≤0.10KmTBCr15Mo2GTKmTBCr2Mo2Cu12.0～3.0≤1.00.5～1.018.0～22.01.5～2.5≤1.50.8～1.2≤0.06≤0.10(2)为提高淬透性,可适当加入钼、铜等元素8。一部分钼进入碳化物,一部分溶入奥氏体。溶入奥氏体的钼和铜联合作用,提高淬透性的作用更大。钼含量最高可达3.0%。铜虽可提高淬透性,但它在奥氏体中的溶解度较小(约2.0%)。为防止游离铜在晶界析出,含铜量不宜超过1.2%。(3)为增加耐磨性,可加入钒9、铌10等强碳化性。而碳化物的取向及大小,对高铬铸铁的耐磨性也有很大影响。改善其取向及大小的途径有两种:一是在铸造时,使铁水顺序凝固,获得定向排列的碳化物1(见图1)。这种碳化物在垂直截面上的硬度为19...