有关锻（轧）钢球与铸造钢球密度的探析

有关锻（轧）钢球与铸造钢球密度的探析

高玉和

伊莱特能源装备股份有限公司 山东济南市 250206

摘要：在耐磨钢球领域内，有两大类钢球运转于球磨机或半自磨机里，一种是锻轧钢球，一种是铸造钢球，都属于研磨类钢球，适用于矿山、建筑、冶金、化工、水泥等不同领域内，两种钢球既有共性也有不同，最大的不同就是其密度不同。本文分析锻（轧）钢球与铸造钢球的密度影响。

关键词：锻（轧）钢球；铸造钢球；生铁；密度

我国长期以来以铸造钢球为主,近些年生产效率高,产品质量稳定的锻,轧钢球得到了快速的发展^[1]。我们都知道，锻（轧）钢球与铸造钢球的密度是不一样，但究其原因是什么？知道的就不是很多了，首先，铸造钢球就是指的“铁球”，无论从传统的概念还是基本的理念，都会知道铁的密度低，而锻（轧）钢球其实就是钢材的密度，通常是在7.85Kg/m3，但是，铸造钢球的密度是多少呢？要从以下几个方面说起：

1、俗称的熟铁和生铁指的是什么？

一般所谓的熟铁是个俗称，一般是指钢材，也就是含碳量低于2.11%（或1.80%））的铁碳合金，密度为7.85Kg/m3，再确切地说，就是通过这种密度的冶炼后钢材，经过检测符合钢球用钢的化学范围后，锻轧制得客户所需规格的钢球，因此锻轧钢球的密度就是7.85Kg/m3；

那么生铁则是含碳量大于2.11%（或1.8%）的铁碳合金。铸铁是含碳量大于2.11% 的铁碳合金,工业上常用的铸铁,含碳量一般在2.5%～4.0%的范围内,此外,还含有硅,锰,硫,磷等元素^[2]。生铁件也就是铸铁件，就生铁自身来说就算化学成份一样但由于生产的条件不一样密度也会产生很大的误差，例如：下面的两组图，都是铸造70mm的钢球浇筑模具，图一（A 、B）是铸造钢球安徽某地的模具与图二（A 、B）的江苏某地的模具之差别，就是一个实例，同样是70mm的钢球模具，安徽的一副模具重量为46Kg,内有四个钢球，而江苏的一副模具重量为35Kg,内有五个钢球；看出结果没：江苏模具钢球数量多带来产量高但自身模具重量轻，而安徽模具数量少带来产量低但自身模具的重量重，这就是最大的区别，也恰恰这一点，决定了铸造钢球的质量之根本（普高、中低铬球都可以使用，但是合金含量越高、规格越大的的产品，热处理就会出现问题，出现炸裂等现象，其实原因就是内部疏松造成的，本身模具的轻，就会有浮力产生，其实这些问题都是密度所造成的）；还有就是用离心铸造的生铁就比用砂型铸造的生铁密度高很多，一般情况下灰口铸铁密度为：7.25Kg/m3；白口铸铁为：7.55Kg/m3；可锻铸铁为：7.3Kg/m3；

图一（A） 图一（B）

图二（A） 图二（B）

按照碳在铸铁中存在的形式的不同,可将铸铁分为白口铸铁,灰铸铁,可锻铸铁,球墨铸铁.灰铸铁中石墨以片状形存在,具有良好的耐磨性,消震性和切削加工性,并具有较高的抗压强度,故在工业上应用极广^[3]。那么，这里又出现一个新问题，什么是灰口铸铁、白口铸铁、可锻铸铁？通俗地讲就是界面口呈现白凌凌的状态，就是白口生铁，这种状况表现的是硬度高、脆性大、难加工，如果从金相上分析，就会发现可锻铸铁石墨呈团絮状，白口铸铁石墨以渗碳体形态存在，灰口铸铁中的石墨呈片状。在生活实际中也可以拿个铁钉子划一下表面感觉一下硬度，最硬的是白口铸铁，灰口铸铁一般情况下是最软的，还可以那个铁锤子敲一下，声音发闷“闷声闷气”的是灰口铸铁，声音最脆“铛铛作响”的是白口铸铁。

2. 从客户提供的一份专业性的资料，谈铸造钢球的密度计算。

图三（规格表）

大家看一下上面的这个表格，这是最近一个铸造钢球文件中的规格和重量的叙述，从中能够分析出铸造钢球的密度，为什么低？与锻轧钢球相比低多少？

锻轧钢球直径70mm的标准重量为=钢球直径的立方*4.1系数，即：0.7*0.7*0.7*4.1=1.4063Kg，而上面表述的重量为1.37kg，正是铸造钢球70mm的标准重量，两者重量差为0.0363Kg，从钢材锻轧为钢球的密度7.85Kg/m3换算后就可以得到铸造钢球的密度为7.655Kg/m3 。

上面得到的铸造钢球的密度是怎么得出来的？铸造钢球通常情况下相当于锻轧钢球密度的多少？虽然是经验数据得到的，但是非常实用，就如同钢球重量的计算、钢球使用的原材料圆钢下料长度计算一样，因此还需要大家注意学习归类存放，便于以备之用。

3、铸造钢球的材质归属问题

就铸造钢球而言，现在有两类材质，一个是铬系合金铸球（低、中、高铬球）属于白口铸铁类，另一个是CADI铸球属于等温淬火球墨铸铁类（将灰口铸铁铁水经球化处理

后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁，比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性，用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等）。

目前铸球生产大部分采用铁模覆砂工艺，少数采用手工铁模生产工艺。采用铁模覆砂铸造工艺生产,铸件冷却,凝固条件得到极大提升,铸件的球化等级,石墨球大小,组织致密度等方面都得到很大的提高,铸件力学性能改善,生产成本降低,生产效率提高,生产环境改善^[4]。实际上手工铁模生产是利用铁模激冷工艺，铸球组织细化比砂模铸造好，铁模铸造的铸球铸态硬度比砂模要高3-5HRC（前些年的时候，还有一些前辈研究过离心铸球，因存在组织不均匀问题，所以放弃了这项研究）。

参考文献：

[1]赵千水, 张群. BMQ80MnCr锻造耐磨钢球的研制[J]. 金属世界(6):4.

[2]刘丽霞. 球墨铸铁的性能、应用及制造[J]. 新课程(中), 2011(6):174-174.

[3]靳建军. 浅谈灰口铸铁的焊接方法[J]. 建筑工程技术与设计, 2015, 000(029):1539.

[4]程军. 球墨铸铁曲轴铁模覆砂铸造工艺[J]. 铸造技术, 2014, 035(007):1627-1628.

作者简介：高玉和（1967．2）男，汉，山东济南市章丘区，伊莱特能源装备股份有限公司总经理，大专，伊莱特能源装备股份有限公司，研究方向：从业三十年的钢球专家，精通耐磨钢球锻造技术，擅长管理、销售，山东济南市章丘区250206