对球磨机钢球的材料有如下要求：

　　1、组织要求

　　球磨机钢球材料的性能通过合适的组织来实现，对于常用的钢球材料组织有以下几种类型：

　　1）单一组织

　　钢铁耐磨材料常见的单一组织有马氏体（M）、贝氏体（B）、珠光体（P）和奥氏体（A），它们的耐磨性都随硬度增加而增加，奥氏体、贝氏体组织耐磨性优于珠光体和马氏体。此外，各种组织中合金含量、含碳量不同，其耐磨性也会有较大变化。在实际生产中，由于马氏体组织硬度一般较高，具有较好的耐磨性且容易获得，使用较多。在相同硬度水平下，贝氏体组织则比马氏体组织具有更高的耐磨性。因此，如何获得贝氏体组织成为目前钢铁耐磨材料的焦点。单一珠光体硬度低、磨耗高，基本上已被淘汰；单一奥氏体组织材料以高锰钢为代表，虽然硬度低、但在高冲击磨损作用下会发生加工硬化而达到较高的表面硬度，因此在高冲击工况条件下也可以获得较好的耐磨性，但在冲击强度不足以使表面充分加工硬化时并不耐磨，这已为工程实践结果所证实。

　　2）复相组织

　　获得复相组织的目的是为了改善材料韧性、取得良好的强韧性配合，获得单一组织无法获得的高耐磨性。如马氏体+贝氏体组织，它们比单相马氏体韧性好，比单相贝氏体硬度高，从而其耐磨性较好。虽然从抗腐蚀性的角度来看，复相组织增加了相界面、相与相之间有电位差异会促进电化学腐蚀，导致在有腐蚀的工况条件下的耐磨性降低，但获得性能优良的贝氏体+马氏体复相组织仍有利于工件寿命的提高。

　　3）基体+碳化物

　　“基体+碳化物”型组织通常有较好的耐磨性，这是因为碳化物有较高的硬度，它分布于基体中可以起支撑作用，阻挡磨粒的刺入或切削。此类材料要作为有用的耐磨材料还必须满足以下条件：

　　①在提高材料整体硬度时，必须考虑在组织变化允许的情况下尽可能减少基体和碳化物的硬度差。根据此原则，基体组织应以硬度较高的马氏体、贝氏体或它们的复合组织为宜。珠光体硬度较低，“珠光体+碳化物”型的高碳钢、高碳合金钢、普通白口铁等材料磨耗大，易破碎，基本上已经被淘汰。但组织较细的屈氏体有较高的硬度与良好韧性的配合，可以作为一种好的基体。

　　②在保证材料高硬度的同时，必须考虑改善韧性。“基体+碳化物”型材料一般韧性较差，主要是由于存在碳化物的缘故。因而控制碳化物的形状、数量、分布和种类是改善材料韧性的主要手段。

　　4）基体+碳化物+石墨

　　基体一般为马氏体或贝氏体，石墨为球形，材料有较高的硬度。许多试验表明，球形石墨的引入可提高耐磨性和韧性。保存一定量的共晶碳化物可维持材料的高耐磨性能，但当对韧性要求更重要时，也可以不要共晶碳化物，碳完全以石墨形态存在。

　　2、性能要求

　　1）较高的硬度

　　硬度在一定的程度上反映了材料的耐磨性。一般而言，在其它条件一致的情况下，材料的硬度越高，耐磨性越好。但硬度的提高易导致材料在磨损过程中产生疲劳裂纹、宏观剥落，使得耐磨性下降。但若能保证材料同时具有良好的韧性，防止疲劳、剥落等失效的发生，则仍是硬度越高越耐磨。此外，对于钢而言，硬度与强度之间存在一定的对应关系，硬度越高，钢的屈服强度、抗拉强度越高，不易发生塑性流变。故对于耐磨负而言，应具有较高的硬度，通常硬度在HRC45以上较为合适。但需要注意的是，钢铁的硬度和韧性是一对相互矛盾的性质，通常是硬度高则韧性差，当硬度超过HRC60以后，材料的韧性下降很快，在使用过程中容易发生断裂、脆性剥落等失效，使得其耐磨性和安全性大大下降。

　　2）良好的韧性

　　韧性是一项很重要的性能指标，决定了其使用寿命。韧性好，一方面可以防止工作出现宏观断裂等宏观失效，另一方面也使得材料由断裂机理引起的材料损失得到抑制。工件的冲击韧性值应根据具体的工况提出要求。对于球磨机钢球而言，一方面物料在球磨机钢球与衬板间有缓冲作用，钢球与衬板之间的直接碰撞几乎不会发生；但另一方面球磨机钢球与物料，钢球与钢球之间反复发生碰撞，受到冲击后有可能产生较大的应力集中，产生宏观断裂，特别是在球磨机钢球本身存在制造缺陷，存在较大的热处理应力和变形时容易发 生。

　　3）优良的淬透性

　　钢的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层（也称淬透层）深度的能力，也就是奥氏体化后的钢在淬火后获得马氏体的能力。其大小通常用规定条件下淬硬层的深度表示。淬硬层越深，表明其淬透性越好，一般规定由工件表面到半马氏体区（即马氏体和珠光体型组织各占50%的区域）的尝试作为淬硬层深度。实际应用中，这一性能往往作为衡量在淬火后组织均匀的指标。对球磨机钢球磨损工况条件下的耐磨件而言，为保证其整体组织均为理想组织，良好的淬透性十分重要。

　　3、经济性和工业生产可行性

　　这主要应考虑到两方面的因素。一方面，球磨机钢球在满足使用工况条件的情况下，应尽量降低其生产成本，防止过度追求材质高性能；另一方面，还要考虑到钢球制造工艺的可行性和经济性。

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