不锈钢丸密度大，内部致密性好，而且有一定的防腐蚀能力，抛丸清理和强化时表面硬度高，粉尘低，能够突出金属本色，其诸多的优点，为其普及使用创造了条件，目前在铸造件表面清理中，不锈钢丸作为抛丸介质得到了普及，但是不锈钢丸在对铝合金压铸件、锌合金压铸件等表面清理过程中，可能会因为表面硬度高、密度大以及其他原因导致对工件的损伤，为了避免以上问题的发生，同时提高表面处理效果，bevictor伟德体育官网选择混合不锈钢丸方案。

铝丸与不锈钢丸混合：

在铸造铝合金工件表面抛丸清理中，为了避免带入有害杂质，又能防止工件损伤，一般选用铝丸作为抛丸清理介质，但是铝丸的只要成分是铝、而铝合金铸造件的主要成分也是铝，抛丸过程中必然引起大量铝粉尘，铝粉浓度达到一定程度，会发生燃爆，存在安全隐患；

在此后的抛丸工艺研究中，bevictor伟德体育官网发现可以使用不锈钢丸取代铝丸，作为抛丸清理强化的主要介质，它自身不产生铝粉尘，可以有效降低抛丸过程中的铝粉浓度，降低抛丸过程中的燃爆风险，而且不锈钢丸的硬度、密度高，理论上的清理效果更好，但是不锈钢丸以上的特征，导致其在抛丸过程中，可以对铸铝件外表面形成破坏（铝合金压铸件硬度相对低）；

鉴于以上原因，bevictor伟德体育官网为了综合两种丸粒的优势，采取将不锈钢丸和铝合金丸混合配比后，成为新的混合不锈钢丸磨料，用于铝合金铸造件抛丸清理。

锌丸与不锈钢丸混合：

锌丸一般用于锌合金铸造件，但是也存在硬度、化学性质活泼等多方面的缺点，所以可以将锌丸与不锈钢丸配比混合称为新的不锈钢丸、锌丸混合磨料，用于锌合金铸造件的表面抛丸；

铜丸与不锈钢丸混合：

铜丸一般用于铜合金铸造件抛丸清理，但考虑到铜的硬度、延展性以及价格因素，bevictor伟德体育官网一般也可以选用不锈钢丸与铜丸混合制成新混合磨料，用于铜合金的抛丸清理。

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在抛丸清理和喷丸强化过程中，均需要使用钢丸介质，来实现清理强化，钢丸友铸造钢丸、钢丝切丸、不锈钢丸等，考虑到运输经济性，使用寿命、环保性以及一些其他喷抛工艺改性技术要求因素，不锈钢丸在实际使用中，具有良好的性价比，是一种广泛使用的钢丸介质。

不锈钢丸主要为304不锈钢丸，以及410、430等不锈铁系列，304不锈钢丸主要以镍、铬为防腐合金材料，而410、430主要以铬为防腐合金材料，在实际抛丸清理过程中，304不锈钢丸抛丸后的金属表面比410、430具有更好的防腐性、不易生锈。

价格上，304不锈钢丸一般情况下会高于410、430不锈钢丸，这和镍、铬的市场报价波动有较大关系，考虑到表面防腐时间、以及光整效果，以及一些有色金属铸造件表面的特殊要求，304不锈钢丸适应性更强。

不锈钢丸的表面硬度从HRC30-65均可，不锈钢丸在抛丸清理和喷丸强化过程中，随着循环次数的增加，表面硬度会变得越来越高，喷抛效果越来越好，但磨损消耗也加速，不锈钢丸在抛丸清理中自身不易产生粉尘，环保性较好。

应为致密性好的原因，不锈钢丸使用寿命比铸钢丸更长。

专业不锈钢丸生产厂家，制造生产各类抛丸清理不锈钢丸、喷丸强化不锈钢丸，为您提供专业的不锈钢丸解决方案。

在表面处理行业中，不锈钢丸泛指304不锈钢丸、430不锈钢丸、410不锈钢丸、210不锈钢丸等牌号的不锈钢丸；狭义上一般默认为304不锈钢丸，410和430则为不锈铁丸。

bevictor伟德体育官网知道在抛丸清理和喷丸强化中，使用的钢丸种类其实比较多，一般有铸钢丸、高低碳钢丝切丸，不锈钢丸、锌丸、铝丸、铜丸等，但由于各类钢丸等材质不同、密度不同、抗冲击不同，以及喷丸抛丸强化后表面粗糙度、光泽、抗氧化等性能不同，bevictor伟德体育官网在实际使用过程中，往往会多方面考虑，选择合适的钢丸磨料，作为抛丸清理强化介质，而不锈钢丸是目前应用广泛、选择比较多的钢丸种类，那么它具体有哪些优势呢？

第一，不锈钢丸密度较铸钢丸要高，能够在相同速度下，获得更大的动能，冲击工件表面，清理和强化效果好；

第二，不锈钢丸欧文循环寿命长，不锈钢丸是一种高质量不锈钢丝切丸，内部具有很高的致密性，抗冲击能力强，不易粉碎，不易产生灰尘，使用寿命长，具有很好的经济性；

第三，运输方便，相对于堆积密度小的铸钢丸，以及其他钢丸，它密度较大，运输占用体积小，运输更为方便；

第四，具有一定的抗氧化、防锈能力，比起传统的金属丸粒，不锈钢丸在对工件表面抛丸清理或者喷丸强化后，工件表面具有一定的防锈性能，为工件后续处理提供了较好的防护；

第五，不锈钢丸抛丸后，金属工件会凸显金属色泽，能够起到增加金属光泽以及光整的效果；

第六，相对于铜丸等，不锈钢丸在一些抛喷丸处理过程中具有价格优势。

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本研究是在保证产品有足够硬度的基础上 ，提高 钢丸的韧性 ，既提高钢丸的清理效率 ，同时又延长钢?丸的使用寿命。通过调整钢丸的化学成分进行微合金 化，采用等温淬火热处理工艺获得下贝氏体为主的混 合组织 ，达到提高钢丸性能 、延长钢丸使用寿命的 目的 ， 获 得 高 韧 性 钢 丸 。 选 择 合 适 的 淬 火 介 质 ， 确 保 奥 氏体 的转 变温 度和保 温 时间 。借助 于显微 镜 ，观察 钢 丸的金相组织 ，分析下贝氏体的含量与分布。测试分 析等温淬火钢丸的力学性能 ，主要包括钢丸的韧性和耐磨性 ，并与高碳钢丸进行比较。

1 研究过程

钢丸的生产工艺流程 :熔炼造粒一粗分一淬火一 精 分 一 包 装 。

1.1 化学成分设计
在钢丸中 ，碳元素可 以形成碳化物和固溶强化 ，提高钢丸的耐磨性和强度。降低铁碳合金的熔点 ，增 加钢液的表面张力，增加成丸的分散度，减小颗粒度， 提 高 钢 丸 的 圆 度 。 硅 元 素 的 含 量 在 0 .4 % 范 围 内 有 以 下 优点，降低熔点，改善流动性，并起钢液脱氧作用; 固溶强化提高钢的强度 ，改善钢 的热裂倾 向，但是 ， 含量过高时，则引起断面收缩率下降，特别是冲击韧 性显著降低 ，增加钢丸脆性 ，容易破碎 ，因此 ，含硅 量应控制在 0.60%~1.50%之间。锰元素可以与铁元素 形成无限固溶体 ，产生固溶强化 ，提高钢的强度和硬度 ;另一方面 ，可以增加流动性 ，缩小结 晶温度范围， 与硅一起发挥钢液复合脱氧作用 。锰元 素可提高硅 、?铝的脱氧效果 ，也可以与硫形成硫化物 ，去除硫的有害作用。磷元素是有害元素，虽然有较强 的固溶强化?作用 ，能提高钢的强度和硬度 ，但是磷化物可以强烈 地降低钢的韧性 ，增加低温脆性 ，增加钢丸的破碎率 ， 应该严格控制 。硫元素也是有害元素 ，硫只溶于钢液 中，而且在固溶体 中的溶解度很小 ，凝固过程中产生?严重的硫偏析 ，导致钢的热脆性 。钨元素是碳化物形?成元素 ，提高材料的硬度和耐磨性 ，提高奥氏体稳定 性 ，促进 C曲线右移。钼元素类似于钨元素 ，也是碳 化物形成元素 ，提高材料的硬度和耐磨性 ，提高奥 氏 体稳定性 ，促进 C曲线右移。铝起钢液脱氧作用及细 化晶粒 ，可以提高抗氧化性能及抗氧化性酸类 的腐蚀?作用 ，在钢液 中加人一定 的铝 ，能够排 除气体杂质 ， 防止钢丸产生气孔及疏松，提高致密度。通过查 阅大量技术资料，最终确定钢 丸的成分控 制范围 (质量分数):0.85% 1.20%C，0.60%~1.50%Si，?0.60%~1.50% Mn，0.10%~0.45% W ，0.10%~0.45% Mo， P ≤ 0 .0 4 % . S ≤ 0 .0 4 % 。

1.2 钢丸的熔炼造粒工艺

1.2.1 熔炼

采用中频感应 电炉熔炼 ，准备成分 比较纯净 的碳素 钢 废 料 料2~3t;铁合金:硅铁，锰铁，钨铁，钼铁。考虑到 铁合金 中的合金元素含量多少 ，分别按照 目标成分进?行 配 料 ， 见 表 1。

为了确保成分的准确性 ，每炉不要熔炼太多 ，1t 左 右 为 宜 ， 出 钢 温 度 ( 1 6 0 0 +_ 3 0 ) °C ， 注 意 脱 氧 处 理 。分别按照三个 目标成分 各熔炼 1t钢液并进行造粒 。

1.2.2 造粒

采用高压 喷水 装置进 行造粒口]，造粒 前注 意把水 池 中的其他钢丸清理干净 ，不要与其他钢丸混淆。对应 上述三种目标成分钢液分三组 1、2、3造粒，并且分类保存。
水喷法时高压水流的喷射方 向和金属流流动方向的夹角可以成垂直，如图 1所示 。外部水流经高压水 泵加压后喷射出来 ，把金属流破碎成颗粒状液滴 。这?些金属液滴在飞行过程中，由于表面张力的作用而变?成球形 ，然后落入水中冷却 、凝 固。水喷法控制的喷?射 压 力 为 0 .7 – 0 .2 5 M P a 。

1.2_3 筛 分

使用筛分设备 ，分别把 1、2、3钢丸进行筛分，按照 不 同的粒 度大小进 行分类存放 。

1.3 钢丸的等温淬火

1.3.1 等温淬火的理论基础

过冷奥氏体组织将要发生分解和转变 ，随着过冷?度的不同，转变产物也不同，如图 2所示，共析钢当 过冷度较小时 ，奥氏体在较高温度范围内分解 ，产物 为珠光体;过冷度很大时，奥氏体转变为马氏体;在?二者之间的温度范围内发生中温转变 ，形成贝氏体组?织。加入适 当的合金元素会使 C曲线右移 ，延长奥氏 体的孕育期 ，保证过 冷奥 氏体转变的进行 。

珠光体组织塑性、韧性好，而硬度、耐磨性不足， 马氏体结构硬度高，但韧性差 、脆性大。贝氏体分为 上贝氏体和下贝氏体。上贝氏体形成温度在 550~350°C 之间 ，上贝氏体是成束平行排列 的条状铁素体和条 间 渗碳体所组成的非层状组织 ;下贝氏体的形成温度是 350°C至Ms点之间，下贝氏体是片状铁素体内部有碳?化物沉淀的组织。贝氏体的强度和硬度随着形成温度?的降低而提高 ，并且随着含碳量 的增加而上升，高碳 下贝氏体的强度和硬度高于上贝氏体 ，并且下贝氏体 的韧性远远高于上 贝氏体 ，下贝氏体 能获得高强度 、 高 硬 度 和 高 韧 性 的 配 合 。 以 30CrM nSi钢 为 例 ， 对 于下贝氏体为主的混合组织,可以获得更好的硬度和韧性匹配,如图3所示。

1.3.2等温淬火装置
淬火加热炉采用自制的90KW电阻炉,不锈钢内胆,炉体环绕电阻丝。加热炉旁边放置淬火槽,也是采用电阻丝加热。带有镍铬镍硅自动控温仪。
1.3.3等温淬火工艺
钢丸的等温淬火工艺如图4所示,对1″、2″、 3″钢丸分别进行淬火加热,淬火过程如下。
(1)淬火加热温度: (800±20) ℃。在淬火加热炉内把钢丸加热到预定温度,并且保温1h,使奥氏体均匀化。
(2)淬火介质:硝酸钾和亚硝酸钠, 55%
KNO,+45%NaNO20
(3)淬火介质加热:设计制造一个介质加热装置,包括炉子和淬火槽,把介质加热到300-350℃,恒温。
(4)等温淬火过程:把加热好的钢丸放入淬火介质中,保温20 min,然后取出空冷。放入过程要快速平稳,防止淬火介质飞溅烫人。不要一次放入钢丸太多,防止介质升温。保温过程中要监控温度。

1.4 钢丸的后处理

淬火后的钢丸要进行冷却、清洗、干燥,然后包装。钢丸经过保温20min等温淬火后,放在空气中自然冷却到室温状态,其间不要用水激冷,以免产生氧化现象。淬火冷却后的钢丸,表面粘有少量淬火介质,用温水去除。冲洗干净的钢丸可以自然凉干,也可以通干燥空气风干,或者在红外线加热炉内干燥,干燥温度不能太高,几十度为宜。

2研究结果及分析

2.1 化学成分分析
分析钢丸的化学成分,检验是否符合目标成分,分析结果见表2,可以看出,实际化学成分,与表1中的目标成分基本接近。

2.2金相组织观察
用OLYMPUS倒置式金相显微镜观测淬火钢丸S50的组织形貌,分析下贝氏体的形貌和分布,如图5所示。图中,上、中、下每两幅图片分别代表1″、23″钢丸在不同放大倍数下的金相组织,可以看出,三种钢丸的组织都是以贝氏体为主的混合组织,其中,1″钢丸含有下贝氏体相比例较大, 2″钢丸马氏体含量稍多, 3″钢丸马氏体含量最多。因而, 1″、2″钢丸具有较好的韧性、硬度适中, 3″钢丸韧性较差、硬度较高,这在后续性能实验中得到证实。

2.3性能测试
(1)硬度测试。每炉检测10个钢丸的硬度,测试的结果如表 3所示。

(2)韧性检测 。在寿命试验机上 ，检测钢丸的循?环 使 用 次 数 。 传 统 钢 丸 S550 的 循 环 次 数 为 2 980、?3020、3050， 平 均 循 环 次 数 3016次 ; 1 高 韧 性 钢 丸S550的循环 次数 为 4120、4110、4080，平 均 循环 次 数 4 103 次 。 高 韧 性 钢 丸 的 平 均 使 用 寿 命 是 传 统 钢 丸 1 .3 6 倍 。 2 钢 丸 的 循 环 次 数 与 】 钢 丸 比 较 接 近 ， 3 钢?丸 的 平 均 循 环 次 数 相 对 较 低 ， 为 3 766 次 ， 但 仍 然 高?于 传 统 钢 丸 S550。

3结论

(1)确定了钢丸合适 的化学成分 ，成分控制范围 (质 量 分 数 ) : 0.85% ~ 1.20% C ， 0.60% ~ 1.50% Si，?0 .6 0 % ~ 1 .5 0 % M n ， 0 .1 0 % – 0 .4 5 % W ， 0 .1 0 % – 0 .4 5 % M o ，P ≤ 0 .0 4 % ， S ≤ 0 .0 4 % 。 在 此 范 围 内 ， 可 以 把 碳 及 合 金?元 素 控 制 得 低 一 些 ， 有 利 于 优 化 钢 丸 的 组 织 和 性 能 。

(2)制订了合理的等温淬火工艺和淬火工艺参数， 钢丸淬火加热温度 (800+20)°C，淬火介质 55% K N O 3+ 4 5 % N a N O 2 ， 介 质 加 热 温 度 3 0 0 ~ 3 5 0 °C ， 淬 火 保 温 时 间 20min。

(3)通过微合金化和等温淬火工艺，获得 以下贝氏 体为主的混合组织 ，在保证适 当硬度的基础上 ，提高

了钢 丸的韧性 。 (4)高韧性钢丸可以替代一般高碳钢丸 ，保证了清

理效果，使用寿命是高碳钢丸的1.36倍。节约了资 源，具有 良好的经济效益和社会效益。

1.钢 丸 材 质

低 贝钢丸采用电弧炉炼钢 ，利用电弧炉可调 节成分的特性 ，通过脱碳、脱硫、脱磷 ，以及提 升钢丸的塑性和冲击韧度 ，降低脆性 ;通过加入 C r、 C u等 元 素 ， 显 著 提 高 钢 丸 的 强 度 、 硬 度 和 耐 磨 性 ; 通 过 加 入 M o 、 A 1等 元 素 能 够 细 化 晶 粒 ， 提 高钢 丸显微组织的致 密性 ，提高冲击性能 。并通过 造渣 、除渣来净化钢液 ，减少钢液内杂 质含量 ，从 而使钢丸获得最佳的材 质。不同材质钢丸的化学成 分 和 金 相 组 织 见 表 1。

2.磨料的金相组织和硬度

低贝钢丸一般均采用独特的等温二次淬火和低温回火工艺，对淬火冷却介质和温度进行了特别控制 ，使钢丸获得了更耐冲击的贝氏体+马氏体 的复相 组织 。从 图1中可以看 出 ，高碳钢丸晶界处有碳析 出，以至于抛丸过程中钢丸接触到铸件瞬间 (钢丸 速度78m/s) ，沿晶界会产生非常大的切 向力 ，钢 丸在抛打过程中极 易破碎 ;低贝钢丸是复相组织 ， 组织结构非常致密，抛打过程中钢丸撞击到铸件瞬 间，内部受力是均匀的 ，不会产生应力集中现象 ， 因此低贝钢丸的使用次数较高碳钢丸有大幅提升。

低 贝 钢 丸 硬 度 为 4 2 ~ 4 8H R C 。 硬 度 是 钢 丸 工 作 过程中的关键性能，对工作效率及消耗具有很大的 影响。钢丸的显微组织状态决定 了其抗疲劳性能的 高低 ，良好的显微组织能使其具 有更高的耐冲击性能 ，从而具有更长的使用寿命 。

图2为硬度与清理效率 的关 系，图3为硬 度与反弹性的关系。从图中可以发现 ，硬度过高时钢丸的 抗 冲击性能非常差 ，容易产生内部应力集中，抛丸 过程中易破碎，无法满足清理高效率的要求，并且 钢丸的消耗升高 ;硬度过低时钢 丸在碰撞中变形 ， 不能有效地抛打铸件本体 ，从而也影响清理效率 。以上两种情况都无法将铸件表面清理干净，因此只有在钢丸硬度适中的情况下，对铸造件抛丸清理时，才能有效对工件本体惊醒有效对清理，而且钢丸可以不断循环使用，减少损耗，能够有效的降低铸造件抛丸成本。

3.钢丸寿命（循环次数）是其经济性和综合效率的体现

在抛丸清理中，钢丸是一个逐渐磨损的过程 ，在反复的冲击过程 中，每次冲击钢丸会发生一次形变 ，表面会脱落一层。钢丸外形近似于多边形 ，每个角度对铸件的冲击效果是相等的，在使用 中钢丸会不断变小 。高质量的钢 九变小的过程缓慢 ，低 质量的钢丸变小的速度很快。

由于低 贝钢丸的材质为低碳合金钢材质 ，且经 过热处理 ，因此使用中不易破碎 ，其磨损形式是逐步变小。bevictor伟德体育官网采用 国际通用的美 国欧文寿命试验机对高碳钢丸 、低碳钢 丸、低 贝钢 丸进行残 留量对 比试 验 ， 结 果 见 表 2、 图 4。

在 相 同 条 件 下 ， 经 过 精 确 的 磨 料 消 耗 对 比 试验 ，可以看 出低贝钢丸在抛打过程中使用寿命明显 高 于 其 他 两 种 钢 丸 ， 消 耗 量 明 显 降 低 。

二 、生产性 试验

选 定 两 台 DIsADV2— 450抛 丸 机 OP30A- OP30B，将 OP30A抛 丸机 内 的原 用钢 丸 全部 清 空 ， 加 入 级 配 低 贝 钢 丸 并 记 录 初 次 装 机 量 ， O P30B 继 续 添加普通钢丸，调试好机器后 ，开始生产试验 。

在抛头 电流稳定的状态下 ，根据监控两 台机器 中不同粒度钢丸混合比 (见图5)情况加料，保证 抛丸清理在最佳的混合比状态下进行，分别记录两 台抛丸机每天添加钢丸的数量和清理产量 ，经过41 天的试验 ，将两台抛丸机的加料数量和清理产量进 行汇总，得出最终试验数据 (见表3)。

由数据分 析可得 ，低 贝钢丸 比普通钢 丸消 耗 降低了41%，在 抛丸清理过程 中大幅减少 了钢丸消耗 ，降低 了清理成本。

三、结论

(1)低贝钢丸内部组织致密 (晶粒细化)， 抛丸过程中逐步破碎 ，使用寿命延长 ，消耗降低。 (2 ) 低 贝 钢 丸 相 比 普 通 钢 丸 硬 度 更 平 均 ， 且 更适 合铸件表 面清理工作 ，钢丸 的清理效率 大幅 提 升 。