目前水泥、电力、矿山等行业，多选用滚碾式球磨机做粉磨设备。其衬板多选用高锰钢制造。由于高锰钢在球磨机中不具备加工硬化的条件，故发挥不了它的抗磨性，且需用电炉熔炼和进行水韧处理，致使生产成本较高。稀土白口铸铁衬板运用稀土变质处理和热处理相结合的工艺方法，明显地提高了白口铁材料的冲击韧性、强度和耐磨性，使其材料特性符合工况使用条件，其耐磨性约达高锰钢的2倍以上。
1、变质处理
良好的变质处理是获得材料良好性能的前提。变质处理的效果，通常是由变质处理后所获得的铸态组织来检验，其优劣直接与以下工艺措施所提供的变质条件有关。
1.1 成分设计
(1) 基本成份： C 2.8%～3.2%,Si 0.6%～1.0%,Cu 0.5%～0.8%,Mn 0.8%～1.2,S、P≤0.08%。
碳在白口铸铁中是决定硬度、耐磨性冲击韧性的关键元素。碳量高，则硬度和耐磨性高而冲击韧性下降；碳量低，则韧性提高而硬度和耐磨性下降。据此可根据铸件大小，结构及工况条件下受力情况，在可选范围确定C量。
铜具有强化铸铁基体的作用，增加珠光体含量，细化组织，促使碳化物断网的作用。
(2) 为增强铸态抗裂能力和进一步细化晶粒，加入某厂加工副产品钒渣(含V2O510%)1.5%～2.0%。
1.2 熔炼要点(以冲天炉熔炼)
(1) 采用铸造焦，保证铁液出水温度大于1 500℃。
(2) 钒渣、锰铁均随炉料装入。
(3) 出铁时，将电解铜和多元新型变质剂预热后，随铁水冲入钢包。
1.3 铸造要点
(1)干、湿砂型均可，湿型应严控水份。
(2) 铸件截面厚大部位，可放置冷铁，以均匀温度场。
(3) 采用耐高温纤维过滤网，以加强对铁液的撇渣、过滤净化作用。
1.4 新型变质剂
合金配比如表1所示，加入量(wt%)0.5～0.7。变质处理后组织：细片状珠光体+共晶渗碳体+二次渗碳体。
表1 变质剂合金配料成份(wt%)
| 炉 料 | 1#稀土硅铁 | 铝 锭 | 铋 锭 | 镁 锭 |
| 比 例 | 90 | 3 | 2 | 5 |
2、热处理
共晶碳化物的初始形貌对其热处理时的断网及粒状化有重要影响。经稀土变质处理的白口铸铁，碳化物从厚度均匀的连续网状变为厚变不均且有许多缩颈的断续网状，碳化物表面粗糙。这些都有利于在热处理过程发生共晶碳化物断网“裂变”，团聚化及粒子球状化的形态变化。
加热至共析转变温度以上时，其珠光体转变为奥氏体，随着奥氏体中的碳的溶解度增大，渗碳体不断熔于奥氏体直到建立新的平衡。渗碳体此时的溶解首先发生在断网渗碳体凸出部分的棱角处和奥氏体的针状碳化物中，因为这些区域中，奥氏体与渗碳体相间界面的自由能比平直主干部分的奥氏体与渗碳体相间界面的自由能大，这些区域的渗碳体就更不稳定，优先溶于奥氏体中〔1〕。这点金相检验而证实。
只有当奥氏体平衡碳溶解极限满足之后，继续保温时，才开始明显的碳化物团聚化过程，断网“裂变”主要通过碳化物连接缝隙的扩大及缩颈部位的溶断和碳化物表面孔洞的扩大。团聚化是小粒子溶解和大粒子长大。球状化是粒子夹角部及凸起部位的溶解，其发展过程是热力学规律的体现。
在奥氏体化的保温过程，受铁液动力学规律的影响经稀土变质处理的与未经变质处理的白口铁相比其断网和团聚进程加快，且碳化物的溶解速率也显得更高。这与实际中发现经变质处理后，共晶碳化物量变少，且呈团球状，二次碳化物析出量增多的现象相符。
由上述分析可见，热处理工艺应特别重视奥氏体化温度及保温时间这两个工艺参数的确定。其工艺为：
(1)950℃保温1～1.5h后空冷。
(2) 根据零件使用性能的要求选择回火参数——①高温回火600℃保温1h空冷，韧性较好。②低温回火300℃保温1.5h空冷，硬度较高。600℃回火状态下组织为：珠光体+共晶渗碳体+二次渗碳体。
3、装机对比试验
装机试验在1.8×6.4m水泥球磨机中进行，其运行3 000h，生产水泥27 000吨，对比结果如表2所示。
表2 装机对比试验结果
| 材 料 | 原平均单重kg | 磨后平均单重kg | 失重kg | 相对耐磨性β |
| 稀土白口铸件 | 35.6 | 32.5 | 3.1 | 3.22 |
| 高 锰 钢 | 34.3 | 24.3 | 10 | 1 |
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