文/東嶽動力 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後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越的性能，下面對普通鋼丸和低貝鋼丸從工藝到生産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緻密性，提高沖擊性能。并通過造渣-除渣來淨化鋼液，減少鋼液内雜質含量，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别控制，使鋼丸獲得了更耐沖擊的貝氏體+馬氏體的複相組織，從圖1中可以看出，高碳鋼丸晶界處有碳析出，以至于抛丸過程中鋼丸接觸到鑄件瞬間（鋼丸速度78m/s），會有沿着晶界産生非常大的切向力，鋼丸在抛打過程中極易破碎；低鋼丸是複相組織，組織結構非常緻密，抛打過程中鋼丸撞擊到鑄件瞬間，内部受力是均勻的，不會産生應力集中現象，因此低貝鋼丸的使用次數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
馬氏體和貝氏體的複相組織可确保高韌性、高強度。
　　低貝鋼丸硬度為42～48HRC。硬度是磨料工作過程中産生理想作用力的關鍵，對工作效率及消耗具有很大的影響。磨料的顯微組織狀态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。從圖中可以發現，硬度過高時鋼丸的抗沖擊性非常低，容易産生内部應力集中，抛丸過程中破碎，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，不能有效地抛打鑄件本體，從而影響清理效率。以上兩種情況都無法把鑄件表面清理幹淨，隻有硬度适中，鑄件抛丸過程中能夠有效地清理鑄件本體，并且可以循環利用，降低鋼丸消耗，從而降低鑄件的生産成本。

3.壽命是磨料綜合性能的體現　　
　　在抛丸的過程中，磨料是一個逐漸磨損的過程，在反複的沖擊過程中，每次沖擊磨料會發生一次形變，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，小到一定程度後會被除塵器吸走。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小（見圖4）。

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 鋼丸消耗殘留量統計 （g）

注：以常規型号S460在投射速度為60.96m/S狀态下進行抗疲勞測試。
在相同條件下，經過精确的磨料消耗對比試驗，可以看出低貝鋼丸在抛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、生産性試驗
　　首先選定兩台缸體清理DISADV2—450抛丸機OP30A和OP30B，将OP30A抛丸機内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繼續添加普通鋼丸，調試好機器後正常生産，開始試驗。
後續在抛頭電流穩定的狀态下，根據監控兩台機器中不同粒度磨料混合比（見圖6）情況加料，保證抛丸清理在最佳的混合比狀态下進行，分别記錄兩台抛丸機每天添加磨料的數量和清理産量，經過41天的試驗，将兩台抛丸機的加料數量和清理産量進行彙總，得出最終試驗數據（見表3）。

圖6 不同粒度磨料混合比

表3 最終試驗數據

由數據分析可得，低貝鋼丸比普通鋼丸消耗大幅降低，在抛丸清理過程中減少了磨料消耗，降低了清理成本。
三、結語
　　（1）低貝鋼丸内部組織緻密（晶粒細化），抛丸過程中逐步破碎，使用壽命延長，消耗降低。
　　（2）低貝鋼丸相比普通鋼丸硬度更平均，且更适合鑄件表面清理工作，磨料的清理效率大幅度提升。