上海青云钢球磨板厂 管耀良 [摘要] 从钢球精研盘的研磨机理、以及所要求的金相组织、机械性能入手，论述了灰铸铁和球墨铸铁精研盘的化学成分、工艺要点，其中使用球墨铸铁作钢球精研盘是国内首创。 关键词：精研盘 研磨盘灰铸铁 球墨铸铁 在精研盘内，可能出现的金相组织有A型、D型、E型、球形石墨，铁素体、珠光体、索氏体及硬质点相。嵌入磨料的尺寸一般为0.8～1.8um，极限为0.3～3um。各组织在研磨过程中的作用各不相同。石墨是软相，易脱落。精研效果好的盘，石墨片薄，宽度为2～6um（珠光体石墨片），与磨料尺寸相近。粗片状的石墨组织，如A型石墨，精研效果差。首先表现在微观硬度差别大，石墨的硬度只有几个HB。石墨内储存磨料过多，局部磨削能力过强，且分布不均；其次大磨料在石墨内难以破碎细化，一旦随球带出，易划伤球面；还有盘沟表面麻坑较大，造成钢球滚动不平稳，形成瞬间停滞或打滑，渗碳体（Fe3C）骨架边缘直接划伤球面，麻坑愈大，影响愈大。另外钢球滚动时，在压力作用下不断撞击骨架，造成骨架碎裂脱落，形成二次硬质点相，尺寸远大于磨料，如再破裂，造成大面积的硬质点相，随磨料运动而划伤钢球表面，所以A型石墨有极大危害。D型和E型石墨，实践证明精研效果较好。 铁素体是α铁相中溶解有少量的碳所形成的固溶体，具有体心立方晶格，强度低。磨研过程中，磨料可嵌入其中，但另一方面造成体心立方晶格畸变硬化，再一方面嵌入的磨料牢固，磨料不能纯化，造成精研后期对钢球表面的划伤，且纹路混乱。进一步研究发现：但在超精研时，使用油剂研磨液，其中没有磨料，很低的压力下，铁素体又表现出优良的抛光性能。 珠光体是渗碳体和石墨片状间隔分布的金相组织。索氏体是细小的珠光体，分布更均匀。珠光体的石墨片间距为0.5～4um，石墨片宽为0.5～12um（Z大20um），因此磨料嵌入珠光体的石墨片中，磨料受到两侧坚硬渗碳体片的挤压和保护，牢因性好，作用稳定。如果珠光体中的渗碳体分布细小，且片状短，断续，又没有强化，那么渗碳体也可被磨料磨削，不形成二次硬质点相。保证钢球的表面镜面质量。精研盘的基体为均匀珠光体，并有适当索氏体的金相组织,但盘的本体磨损也稍大一些。 硬质点相，包括二元、三元磷共晶，渗碳体及金属络合物，特点是硬度高。钢球精研盘由于受压高，硬质相易破碎，碎了的硬质相尺寸远大于磨料，极易划伤球面，因此必须避免。 钢球精研盘材料属于耐磨铸铁范围。灰铸铁的含C量，含Si量选择，C、Si都是强烈地促进石墨化的元素，碳当量CE%=C%+0.33×(Si+P)%。提高CE%，促使石墨片变粗，数量增多，强度和硬度下降。降低CE%，可减少石墨数量、细化石墨片，增加初生奥氏体枝晶量，强度和硬度上升。降低CE%同时，导致铸造性能降低，铸件断口敏感性增加，铸件内应力增加，晶格位错后硬度上升。所以，精研盘CE%应以亚共晶成分灰铸铁为基体，具体根据钢球的材质、硬度、尺寸大小作出合理选择。 终Si量的不当，使精研盘质量不稳定，对轴承钢钢球和大钢球可适当调高，对碳钢钢球和小钢球，精研盘建议用Si量较低的盘。 铁液含P量稍高时，金相组织中又出现二元、三元P共晶物，这些P共晶物颗粒大，硬度高，尤以晶界分布，精研盘质量很差，所以精研盘中严格控制P。同样应严格控制S。 球墨铸铁中的石墨呈球状，对金属的切口作用大为减少，基本消除应石墨引起的应力集中，使金属基体的强度、塑性、韧性综合机械性能有显著提高。钢球精研盘选用珠光体球墨铸铁，疲劳强度有较大提高。研究发现：球墨铸铁精研盘的磨削效率比灰铸铁精研盘低，但在精研和超精研阶段有更优良的抛光性能。