高玉和,伊萊特能源裝備股份有限公司耐磨鋼球製造事業部總經理,從業三十年的鋼球專家,精通技術、擅長管理、還懂銷售,對鋼球的熱愛之情發於心底且溢於言表,最常說的一句話是:「鋼球是圓的,鋼球是有靈性的!」
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【高玉和說鋼球】
大家都知道鑄造鋼球與鍛軋鋼球的密度不一樣,但究其原因是什麼,知道的就不是很多了。首先,鑄造鋼球指的就是「鐵球」,無論從傳統的概念還是基本的理念,都會知道鐵的密度低,而鍛軋鋼球鋼材的密度高,通常是在7.85Kg/m,那麼,鑄造鋼球的密度是多少呢?要從以下幾個方面說起:
1、俗稱的熟鐵和生鐵指的是什麼?
所謂的熟鐵是個俗稱,指的就是鋼材,按化學成分來講,就是含碳量低於2.11%(或1.40%)的鐵碳合金,密度為7.85kg/m。根據這種密度冶煉後的鋼材,經過檢測後,符合鋼球用鋼的化學範圍,再鍛(軋)生產獲得客戶所需規格的鋼球,因此鍛(軋)鋼球的密度就是7.85Kg/m。
那麼生鐵則是含碳量大於2.11%(或1.40%)的鐵碳合金,生鐵件也就是鑄鐵件。就生鐵自身來說,就算化學成分一樣但生產條件不一樣,密度也會有很大的差別。例如:下圖都是鑄造70mm的鋼球澆築模具,但圖一、圖二是有差別的。首先是模具的重量,就是一個實例,同樣是70mm的鋼球模具,圖一的一副模具重量為46Kg,內有四個鋼球;圖二的一副模具重量為35Kg,內有六個鋼球,從這一點可以分析為:圖二模具鋼球數量多,可以帶來高產量,但自身模具重量輕,圖一模具數量少、產量低,但自身模具的重量重。這就是最大的區別,也恰恰因為這一點,決定了鑄造鋼球的質量之根本(普高、中低鉻球都可以使用,但是合金含量越高、規格越大的的產品,熱處理就會出現問題,出現炸裂等現象,就是內部疏鬆造成的,本身模具輕,就會有浮力產生,其實這些問題從根本上講都是密度所造成的);還有就是用離心鑄造的生鐵就比用砂型鑄造的生鐵密度高很多,一般情況下灰口鑄鐵密度為:7.25Kg/m;白口鑄鐵為:7.55Kg/m;可鍛鑄鐵為:7.3Kg/m。
圖一
圖二
這裡又出現一個新問題,什麼是灰口鑄鐵、白口鑄鐵、可鍛鑄鐵?通俗地講,界面口呈現白凌凌的狀態,就是白口生鐵,這種狀況體現出白口生鐵的硬度高、脆性大、難加工。如果從金相上分析,就會發現可鍛鑄鐵石墨呈團絮狀,白口鑄鐵石墨以滲碳體形態存在,灰口鑄鐵中的石墨呈片狀。在實際生活中,也可以拿個鐵釘子劃一下表面感覺一下硬度,最硬的是白口鑄鐵,灰口鑄鐵一般是最軟的。還可以拿個鐵錘子敲一下,聲音發悶「悶聲悶氣」的是灰口鑄鐵,聲音最脆「鐺鐺作響」的是白口鑄鐵。
2、從客戶提供的一份專業性的資料,談鑄造鋼球的密度計算。
圖三(規格表)
大家看一下上面的這個表格,這是一個鑄造鋼球招標文件中所要求的規格和重量的敘述,我們可以從中分析出鑄造鋼球的密度為什麼低?與鍛軋鋼球相比低多少?
在這裡先介紹一個計算鋼球的簡單方法:鋼球的重量=鋼球直徑的立方*系4.1,如:規格80mm鋼球,它的重量就是0.8*0.8*0.8*4.1=2.0992Kg,其實這個過程還是按照圓的體積、重量的公式得來的,即:球的重量=V*ρ=(4π*r3/3)*ρ=(π*d3/6)*ρ=d3*4.1。那麼,鍛(軋)鋼球直徑70mm的標準重量(最簡捷的計算方法是直徑的立方*係數4.1)即:0.7*0.7*0.7*4.1=1.4063Kg,而圖三中表述的正是鑄造鋼球70mm的標準重量,兩者重量差為0.0363Kg。根據鋼材鍛軋為鋼球的密度7.85Kg/m換算後,就可以得到鑄造鋼球的密度為7.655Kg/m(這裡進行的換算)。
我們試想:鑄造鋼球密度通常情況下相當於鍛軋鋼球密度的多少?雖然這是一個經驗數據得到的,但是非常實用,就如同鋼球重量的計算、鋼球使用的圓鋼下料長度的計算一樣。
3、鑄造鋼球的材質歸屬問題
就鑄造鋼球而言,現在有兩類材質,一個是鉻系合金鑄球(低、中、高鉻球),屬於白口鑄鐵類;另一個是CADI鑄球,屬於等溫淬火球墨鑄鐵類(將灰口鑄鐵鐵水經球化處理後獲得,析出的石墨呈球狀,簡稱球鐵,比普通灰口鑄鐵有較高強度、較好韌性和塑性,用於製造內燃機、汽車零部件及農機具等)。
目前鑄球生產大部分採用鐵模覆砂工藝,少數採用手工鐵模生產工藝。實際上手工鐵模生產是利用鐵模激冷工藝,鑄球組織細化比砂模鑄造好,鐵模鑄造的鑄球鑄態硬度比砂模要高3-5HRC(前些年,還有一些前輩研究過離心鑄球,因存在組織不均勻問題,目前還在繼續研究中)。
懂鋼球歷史的企業,必定也會專研鋼球的技術。憑藉可靠的質量和優異的性能,目前伊萊特耐磨鋼球、鑄造鋼球等耐磨材料遠銷亞洲、非洲、北美、南美等十幾個國家和地區,迅速贏得大量國內外知名礦企的認可,並躋身國內鋼球企業第一梯隊。
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