【高玉和说钢球】有一种磨球材质叫CADI

高玉和，伊莱特能源装备股份有限公司总裁，从业三十年的钢球专家，精通技术、擅长管理、还懂销售，对钢球的热爱之情发于心底且溢于言表，最常说的一句话是：“钢球是圆的，钢球是有灵性的！”

大家好， 本期的《高玉和说钢球》由我来和大家一起分享。我是伊莱特耐磨介质事业部质检科长张天文，毕业于沈阳大学材料科学与工程学科硕士研究生，从事钢球制造及热处理工作已有近7年的时间。有幸加入伊莱特耐磨介质团队，成为高总的徒弟，在他的指导下学习钢球质量控制、进行相关工作。

通过前几期对影响钢球质量的一些因素分别进行了比较详细的介绍，我们

大家对B2、B3、B6等钢球材质，或者低铬、中铬、高铬等常用白口铸铁磨球都比较熟悉，其实矿用耐磨介质里面还有一种磨球叫CADI磨球，此种磨球无论是成分、力学性能还是内部组织都与我们常见的磨球相差很大，这次我们就简单的了解一下CADI磨球。

等温淬火球墨铸铁（简称ADI）在球墨铸铁基础上进行等温淬火，其特点是形成基体组织中有奥氏体和铁素体，强度高、塑韧性好。含碳化物的等温淬火球墨铸铁（简称CADI）属于新型球墨铸铁，在ADI成分基础上加入一定含量碳化物形成元素，得到含有石墨球、针状铁素体、残余奥氏体及碳化物的组织。在以上基体沮织中，碳化物是硬质相，合金碳化物Cr7C3的硬度是1500～2800HV，远高于Fe3C的硬度800～1500HV。可见碳化物的数量、形态、分布及残余奥氏体相对含量将显著影响CADI的耐磨性，此外，残余奥氏体还会影响CADI的冲击韧性及耐腐蚀性。

与常见钢球/铸球的热处理方式最大的不同就是，CADI磨球采用等温淬火工艺。等温淬火是从1930年前后研究合金钢奥氏体转变过程中发展起来的，之后逐渐成为一种重要的热处理工艺，具有以下特点：经过选择不同的奥氏体化温度、保温时间，能够调节工件中奥氏体的含碳量；经过选择不同的等温淬火温度、保温时间，能够调节奥氏体的分解程度及最终组织组成。等温淬火具有转变过程相对容易掌握的优点，可以使材料自奥氏体温度快冷至室温时不出现应力集中、畸变等问题，对于CADI磨球材料得到理想组织和性能至关重要。

CADI是美国在1992年开发的，目的是让ADI更加耐磨和耐腐蚀。紧随其后，不断有新的成果出现在CADI的成分控制、热处理技术和应用开发等方面。其中以铬、钼、锰等碳化物形成元素对CADI的组织和性能的影响作用最为显著。

碳：当碳含量增加时，有利于形成更多球状石墨并且石墨球会更加圆整，提高铁液的流动性，减小缩松缩孔倾向，提高组织致密性；如果碳过量，会造成石墨漂浮现象，球墨铸铁性能下降。

硅：硅是球墨铸铁中非常重要的元素。硅具有减小白口倾向，增加石墨球的数量，使得石墨球更加细小、圆整。CADI组织结构中碳化物量要被限定在一定范围内，硅元素可有效抑制碳化物析出。

铬：铬作为强碳化物形成元素，铬含量过多，易形成网状碳化物，并在晶界处聚集，铸件韧性便会降低，但CADI 的硬度和耐磨性会有所提高。

锰：常规元素锰在球墨铸铁中的加入量达到1.2～3.0wt%后就成为了主要合金元素，从而明显影响材料的组织和性能。锰可以完全溶解于铁液和冷却凝固后的铸铁中，但几乎不溶于石墨，因而锰主要固溶于奥氏体、渗碳体和铁素体中。

钼：Mo阻碍珠光体转变，不会阻碍针状铁素体形成，有利于得到ADI组织。此外，Mo能够增大热处理工艺带，更容易控制等温转变时间。同时，Mo还是碳化物形成元素，共晶凝固时正偏析程度比Mn还要强烈。Mo含量过高肯定会降低强度和初性，但是Mo也能够明显增强材料淬透性。

表1 CADI磨球化学成分范围

注：“-”表示元素含量为残余，无添加。

CADI磨球相比铬系铸铁磨球具有以下优点：

（1）因球状石墨的存在降低了磨球的比重；

（2）由于 CADI 低的合金加入量，比高铬铸铁磨球生产成本低，经济效益好；

（3）比铬系铸铁磨球具有更高的冲击韧性，据统计分析CADI 磨球的αk 值达 5～27J/cm2，而高铬铸铁磨球仅为 3～5J/cm2。

（4）CADI 磨球组织由于弥散分布的碳化物和大量的残余奥氏体存在，使得磨球具有较高的耐磨性，这是因为高硬度弥散分布的碳化物有效提高了基体的耐磨性，而表面在球磨机内磨球与物料、衬板之间的碰撞过程中，CADI 磨球表面承受较大的冲击力，引起表层材料产生弹塑性变形，同时诱导组织中富碳奥氏体转变为马氏体，进一步提高了耐磨性。

图1 CADI 磨球组织

今天就说到这里，感兴趣的朋友，请继续关注下期【高玉和说钢球】。

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