文/東岳動力 薛達奇

　　低貝鋼丸是國際上通用的低碳鋼丸的升級品。采用廢鋼為原料，經過電弧爐精煉鋼液，并添加多種合金元素后形成的低碳合金鋼材質的鋼丸，再通過兩次熱處理形成更耐沖擊的金相組織和更高的硬度，成為高壽命、高效率的清理磨料。為了驗證低貝鋼丸優(yōu)越的性能，下面對普通鋼丸和低貝鋼丸從工藝到生產試驗進行一系列的對比分析。
　　一、工藝對比
　　1. 鋼丸材質

　　低貝鋼丸采用電弧爐煉鋼，利用電弧爐可調節(jié)成分的特性，通過脫碳、脫硫、脫磷，以及提升鋼丸的塑性和沖擊韌度，降低脆性；通過加入Cr、Cu等元素，顯著提高鋼丸的強度、硬度和耐磨性；通過加入Mo、Al等元素能夠細化晶粒，提高鋼丸顯微組織的致密性，提高沖擊性能。并通過造渣-除渣來凈化鋼液，減少鋼液內雜質含量，從而使磨料獲得最佳的材質。不同材質鋼丸的化學成分和金相組織見表1。

2. 磨料的金相組織和硬度
低貝鋼丸采用了獨特的等溫二次淬火+低溫回火的工藝，對淬火介質和溫度進行了特別控制，使鋼丸獲得了更耐沖擊的貝氏體+馬氏體的復相組織，從圖1中可以看出，高碳鋼丸晶界處有碳析出，以至于拋丸過程中鋼丸接觸到鑄件瞬間（鋼丸速度78m/s），會有沿著晶界產生非常大的切向力，鋼丸在拋打過程中極易破碎；低鋼丸是復相組織，組織結構非常致密，拋打過程中鋼丸撞擊到鑄件瞬間，內部受力是均勻的，不會產生應力集中現(xiàn)象，因此低貝鋼丸的使用次數(shù)較高碳鋼丸有大幅度提升。

        

（a） 高碳鋼丸                                                               （b）低貝鋼丸

　 圖1 高碳鋼丸與低貝鋼丸金相組織 50ｘ
馬氏體和貝氏體的復相組織可確保高韌性、高強度。
　　低貝鋼丸硬度為42～48HRC。硬度是磨料工作過程中產生理想作用力的關鍵，對工作效率及消耗具有很大的影響。磨料的顯微組織狀態(tài)決定了其抗疲勞性能的高低，良好的顯微組織能使其具有更高的耐沖擊性能，從而具備更長的使用壽命。

圖2為硬度與清理效率的關系，圖3為硬度與反彈性的關系。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，硬度過高時鋼丸的抗沖擊性非常低，容易產生內部應力集中，拋丸過程中破碎，無法滿足清理效率，并且鋼丸的消耗升高；硬度過低時鋼丸在碰撞中變形，不能有效地拋打鑄件本體，從而影響清理效率。以上兩種情況都無法把鑄件表面清理干凈，只有硬度適中，鑄件拋丸過程中能夠有效地清理鑄件本體，并且可以循環(huán)利用，降低鋼丸消耗，從而降低鑄件的生產成本。

3.壽命是磨料綜合性能的體現(xiàn)　　
　　在拋丸的過程中，磨料是一個逐漸磨損的過程，在反復的沖擊過程中，每次沖擊磨料會發(fā)生一次形變，表面會脫落一層。磨料外形近似于多邊形，每一個角度對鑄件的沖擊效果是相等的，在使用中磨料會不斷變小，小到一定程度后會被除塵器吸走。高質量的磨料變小的過程緩慢，低質量的磨料變小的速度很快。

由于低貝鋼丸的材質為低碳合金鋼材質，且經過熱處理，因此使用中不易破碎，其磨損形式是逐步變?。ㄒ妶D4）。

圖4 磨損趨勢

我們采用國際通用的美國歐文壽命試驗機對高碳鋼丸、低碳鋼丸、低貝鋼丸進行殘留量對比試驗，其結果見圖5、表2。

圖5 鋼丸消耗殘留量對比

表2 鋼丸消耗殘留量統(tǒng)計 （g）

注：以常規(guī)型號S460在投射速度為60.96m/S狀態(tài)下進行抗疲勞測試。
在相同條件下，經過精確的磨料消耗對比試驗，可以看出低貝鋼丸在拋打過程中使用壽命明顯高于其他兩種鋼丸，消耗量明顯降低。
二、生產性試驗
　　首先選定兩臺缸體清理DISADV2—450拋丸機OP30A和OP30B，將OP30A拋丸機內的原用鋼丸全部清空，加入級配低貝鋼丸并記錄初次裝機量，OP30B繼續(xù)添加普通鋼丸，調試好機器后正常生產，開始試驗。
后續(xù)在拋頭電流穩(wěn)定的狀態(tài)下，根據監(jiān)控兩臺機器中不同粒度磨料混合比（見圖6）情況加料，保證拋丸清理在最佳的混合比狀態(tài)下進行，分別記錄兩臺拋丸機每天添加磨料的數(shù)量和清理產量，經過41天的試驗，將兩臺拋丸機的加料數(shù)量和清理產量進行匯總，得出最終試驗數(shù)據（見表3）。

圖6 不同粒度磨料混合比

表3 最終試驗數(shù)據

由數(shù)據分析可得，低貝鋼丸比普通鋼丸消耗大幅降低，在拋丸清理過程中減少了磨料消耗，降低了清理成本。
三、結語
　?。?）低貝鋼丸內部組織致密（晶粒細化），拋丸過程中逐步破碎，使用壽命延長，消耗降低。
　?。?）低貝鋼丸相比普通鋼丸硬度更平均，且更適合鑄件表面清理工作，磨料的清理效率大幅度提升。