◆常用磨球的化学成分是什么？
　　常用铸造磨球的化学成分见表1。
　　表1铸造磨球的化学成分(质量分数)

　　◆常用磨球的力学性能如何？
　　常用铸造模球的力学性能见表2，其中磨球通过浇口中心和球心的直径上的硬度差不得超过3HRC。魔球的冲击疲劳寿命采用落程为3.5m的落球试验机评定，落球试验的试样为φ100mm磨球。
　　表2 铸造模球的力学性能

　　◆磨球应具有哪些性能？
　　质量好的磨球应具备下列性能：
　　（1）优异的耐磨性对切削磨损、变形磨损和疲劳剥落磨损有足够的耐磨性；对切削磨损要求有较高硬度；对变形磨损和疲劳磨损要求有高的应变疲劳、接触疲劳和冲击疲劳寿命。
　　（2）良好的冲击韧度，在反复冲击磨损条件下，有高的抗冲击性能，不破损。
　　（3）高的淬透性保证φ100mm大球整体磨损均匀，不失圆。
　　（4）优良的冶金质量，按规定的质量标准成分生产，不得有夹渣、夹砂等铸造缺陷。具体来说，水泥磨机粗磨仓应选择高铬球，细磨仓可选择低铬球。对矿山湿磨而言，应选择低铬球或锻造钢球，因为在有腐蚀的情况下，高铬球的耐磨性得不到充分的体现。
　　◆魔球的砂型铸造方法有哪些?
　　磨球的铸造方法过去以砂型铸造为主，近来金属型铸造发展很快，消失模铸造也可用于生产磨球。磨球砂型铸造方法包括普通砂型生产、叠箱造型、DISA生产线和覆膜砂生产等。
　　(1)普通砂型生产按型砂的种类可分为粘土湿型砂型铸造和水玻璃快干砂型铸造两类；按生产方式分为手工造型铸造和机械造型铸造两类。手工造型多为单箱造型水平分型，中心浇、冒口合一的浇注系统。视球径大小放4～8个球。φ25mm以下的小球采用脱箱造型、多排水平串注或垂直串注的工艺。机械化砂型铸造多采用六工位造型机叠箱造型。原砂粒度为212～425μm(40～70目)，二氧化硅(SiO2)质量分数大于98％。采用钠、钾水玻璃，模数为2.5～2.8；波美度为42～50?Be’：[成分ω(SiO2)=31.2％、ω(Na20)=7.38％；、ω(K20)=8.04％]；采用二氧化碳硬化；刷锆英粉涂料。
　　(2)叠箱造型将多箱叠放一起采用共同的直浇道串注。手工造型时一般采用单面模板，机械造型采用双面模板，砂型上、下两面都有型腔。采用此种方法生产磨球，可节约造型和浇注面积，缩短浇注时问，生产效率高，工艺出品率较单箱工艺提高10％～15％。
　　(3)DISA生产线迪砂(DISA)生产线采用的是无箱射压造型垂直分型工艺。砂型两面带型腔，每型可布排多个铸球。同一条生产线上采用快换模板，可生产φ20mm到φ130mm多种不同规格的铸球。采用湿砂型，旧砂经过再生可反复使用。迪砂生产线要严格控制型砂的水分和膨润土加入量，砂型强度控制在0.1～0.2MPa、透气性要大于80。
　　(4)覆膜砂生产为了提高水泥细度增强磨机研磨效果，磨机中采用微球、微段增加，并对φ6mm到φ20mm微球和8mm×8mm到25mm×25mm微段的尺寸精度及表面质量要求高。一般砂型或金属型生产，产品质量很难达到要求，且生产率低，因此采用覆模砂射芯热固化成型工艺生产线，叠箱造型，可大批量生产微球、微段，质量可靠，工艺出品率比粘土湿砂型提高15％～20％，正品率可提高15％左右。
　　◆磨球金属型铸造方法有哪些?
　　金属型导热性能好，对铸造磨球具有激冷作用，使磨球、磨段晶粒细化，组织致密，析出的碳化物呈放射形纤维状排列，内部缩孔、缩松较少，力学性能和耐磨性能比砂型铸造大幅度提高。
　　(1)单球金属型铸造单球金属型铸模具有水平分型和垂直分型两种分型方式，采用浇、冒口合一顶注方法。浇、冒口部位采用漂珠等保温材料制造的保温套。此种生产方法工艺出品率和生产率低，一般用于生产φ100mm以上的铸造磨球。
　　(2)多球组合金属型铸造 该工艺采用水平分型，浇、冒口合一，中心浇注。浇、冒口部位采用漂珠等保温材料制造的成型保温套或采用粘土水玻璃砂及煤粉保温砂现场制作。适用于生产φ30mm到φ130mm多种不同规格的铸造磨球，铸造磨求分布在浇、冒口部位四周，每箱4～8个，视球径而定。工艺出品率和生产效率比单金属型铸造大幅度提高。
　　（3）金属型铸球生产线生产规模大的铸球厂采用机械化金属型铸球生产线，可提高生产率，且质量稳定性好。金属型铸球生产线适用于φ60mm以上的铸球，Φ30mm到φ50mm的铸球宜采用手工金属型生产，而φ25mm以下的微球、微段宜采用覆模砂射芯热固法造型工艺生产。
　　（4）金属型离心铸造离心铸造磨球具有金属型铸造及离心铸造的双重工艺特性，同时磨球又为厚壁件，因此其浇注系统设计时就应充分考虑金属液的充填和补缺特点。为使内浇口最后凝固保证铸球补缩通道畅通，内浇口周围用保温材料打结而成，同时为实现铸球的顺序凝固，需控制浇注流量，减小铸球补缩区，内浇口面积应比普通金属型小10％～20％，其面积计算公式如下

上式中：∑S内——铸球型腔中所有铸球内浇口断面积总和(cm2)；
　　M——铸型中金属液总质量(kg)；
　　μ——流量系数，p=O．18；
　　t——浇注时间(s)；
　　H——浇杯出口处距内浇日出口高度(cm)。
　　值得注意的是，离心铸球仍存在一些问题还需进一步攻关完善，比如在离心铸造中金属液在高速离心力的作用下充型，对金属型的冲刷作用剧烈；同时模具工作中热应力较大，寿命短，变形开裂严重等。
　　◆磨球能用消失模铸造吗?
　　磨球能否用消失模铸造生产，一直存在争论。消失模铸造磨球的优点如下：
　　（1）尺寸精度高。
　　（2）不用分型、合箱，不取模，简化了造型工艺，铸球不存在飞边、错箱等弊病，减轻了修磨工作。
　　（3）工人劳动强度低。
　　（4）一箱多铸，生产效率高，可生产φ25mm以上各种规格的磨球。
　　消失模铸造磨球仍存在以下不足：
　　（1）由于浇注温度、浇注速度、模型的材料和密度、涂料层的透气性等工艺参数的相互影响，磨球易产生针孔、冷隔、桔皮、塌陷等缺陷。
　　（2）国内生产的发泡剂及消失模涂料质量与国外产品相比有一定的差距，国内各原料生产厂产品质量的差距也很大，导致推广应用受限制。
　　（3）消失模的模具加工费及发泡剂的价格较高，生产成本比砂型和金属型高100～300元／t(球)。
　　◆铬合金铸铁磨球的造型工艺参数如何?
　　中小批量生产铸铁磨球时，通常采用手工造型砂型或金属型铸造。大批量生产时，则宜在造型线上采用压实造型工艺造型，在浇注线上浇注。磨球一般是成组造型，一箱多铸的。
　　铸件采用侧冒口补缩，铁液由内浇口流经冒口再进入一组磨球的型腔。这样做的目的是形成
　　冒口与铸件之间的温度梯度，在同一时间内，冒口、冒口颈、磨球铸件的温度依次下降，达到充分补缩的目的。一组磨球铸件在铸型内的布置如图1所示，各部分尺寸见表3。

图1 一组磨球铸件在铸型内的布置

表3 铸型各部分尺寸

　　注：1．Φ30～Φ90mrn磨球每组6件，Φ100mm磨球每组5件。
　　2．按图制造模型时均需使用2／100铸造缩尺。
　　◆等温淬火ADI（贝氏体球墨铸铁）磨球的生产工艺是什么?
　　等温淬火贝氏体球墨铸铁磨球生产工艺包含如下方面：
　　(1)磨球化学成分设计磨球的化学成分(质量分数，％)为：3.2～3.7C、2.3～2.7Si、Mn<0.5、P<0.06、S<0.03、B<0.006、Mg<0．006、RE<0.006、Fe余量。
　　(2)熔炼和炉前处理采用电炉熔炼铁液，同时采用堤坝式浇包，用冲入法进行球化处理。球化剂用稀土镁硅铁合金，加入量视铁液量和残余镁、稀土量而定。
　　(3)铸型及浇注工艺 根据合金球墨铸铁具有流动性好、收缩大的特点而选用激冷作用大的金属型生产，以提高石墨数量，降低偏析程度，细化和稳定残留奥氏体。同时，采用砂套进行保温补缩，具有铁液利用率高、铸球成品率高的优点。可采用叠箱造型工艺，增强补缩效果，提高工艺出品率和生产率，节省车间作业面积。浇注温度控制在1340～1370℃。
　　(4)磨球等温淬火影响贝氏体球墨铸铁磨球组织与性能的因素包括以下四个方面：
　　1)奥氏体化温度。随加热温度的升高，奥氏体数量增加，在冷却时有部分奥氏够转变为马氏体和高碳贝氏体，使韧性下降，但强度和硬度值提高；当加热温度过高时，组织中残留大量奥氏体，导致强度和硬度也下降，而且使晶粒粗大，延缓等温转变的开始时间，促进二次碳化物析出。当然，若加热温度过低，则合金元素分布不均匀，难于获得下贝氏体-奥氏体基体。
　　2)奥氏体化时间。当碳、硅含量较高时，适当延长奥氏体化时问，有利于成分、组织均匀，但时间过长会使晶粒粗大。
　　3)等温温度。根据等温转变图，当等温温度低于Ms点时，易出现淬火马氏体，330～350℃是其上、下贝氏体的分界温度，Ms线至330~350℃范围内形成下贝氏体，具有良好的耐磨性。若等温温度太低，则出现较多淬火马氏体，导致硬度高而韧性低。随等温温度升高，奥氏体量增加，淬火马氏体量减少，贝氏体趋于粗大，导致强度和硬度下降，而韧性提高。
　　4)等温时间。等温时间对获得贝氏体-奥氏体基体组织至关重要，须从化学成分、奥氏体化状态、等温温度及磨球直径等综合考虑确定。等温时间过短，组织中存在大量淬火马氏体，只有少量的下贝氏体和残留奥氏体，脆性很大；随等温时间延长，淬火马氏体量相应减少，下贝氏体和奥氏体增加；但等温时间过长，会得到有碳化物析出的上贝氏体。
　　选择等温淬火工艺为：加热至880～920℃，保温4～6h，在280～320 ℃等温，保温3～5h，等温过程中，磨球在盐浴池内应不断移动。经该工艺处理后的磨球性能：硬度为50～55 HRC；冲击韧度为13～18J／cm2。磨球的组织是：下贝氏体+残留奥氏体+共晶碳化物+石墨球。
　　◆水玻璃淬火贝氏体球墨铸铁磨球的生产工艺是什么?
　　水玻璃淬火贝氏体球墨铸铁磨球制造技术包括如下方面：
　　(1)磨球化学成分设计磨球的化学成分(质量分数，％)为：3.5～3.8C、2.9～3.3Si、2.2—3.0Mn、P<0.10、S<0.03、0.3~0.7Cu、B<0.006、Mg<0.006、RE<0.006、Fe余量。
　　(2)磨球熔炼、球化和浇注用中频感应电炉熔炼铁液，原材料是生铁、废钢、锰铁、硅铁、铜板等。熔化出铁温度为1450～1480℃。球化剂选用稀土镁合金，用硅铁作孕育剂，进行二次孕育。磨球浇注与等温淬火磨球相同，铁液浇注温度为1350~1370℃。
　　(3)磨球热处理淬火加热温度为880～920℃，保温时间为3～6h，回火加热温度为200～250℃，保温时间为6～10h。磨球在淬火冷却介质中停留1.2～2.0h。热处理中应注意以下几个问题：
　　1）淬火冷却介质采用密度为1.10～1.20g／cm3的水玻璃溶液。
　　2) 淬火冷却介质温度为45～55℃，一般不要低于40℃，气温低时淬火冷却介质应进行预热，否则淬火冷却介质温度过低，冷却速度太快，磨球易淬裂。淬火冷却介质与磨球的比例应是6～7：1，最少也应5：1。比例太低，淬火冷却介质温度会急剧上升，造成磨球硬度不够。
　　3) 淬火完后的磨球应尽快回火，贝氏体球墨铸铁磨球回火的目的是去内应力，并使残留奥氏体进一步转变成下贝氏体。当回火温度较低时，残留奥氏体向下贝氏体转变的驱动力很大，下贝氏体转变较少，基本上保持了高硬度。随回火温度的升高，基体中“奥氏体+马氏体”组织及游离碳化物数量变化不大，但由于残留奥氏体向贝氏体转变的驱动力降低及应力松弛，使硬度降低，强度和冲击韧度提高所以回火温度不宜太高。磨球基体组织以贝氏体为主，还加少量马氏体和残留奥氏体，还有少量碳化物和石墨球。处理完毕后材料的硬度为52～56 HRC，冲击韧度为11～15J／cm2。
　　（转自：中国铸造界）