随着采矿业的发展,半自球磨机尺寸的增大,磨球的市场需求也,对磨球的综合力学性能的要求也逐年提高,含碳化物等温淬火球墨铸铁(CADI)磨球作为一种新型磨球在由于其优异的综合力学性能,逐渐在磨球市场中受到越来越多的关注,但CADI磨仍存在一些问题急需解决。本论文针对CADI磨球发生掉皮、破碎不耐磨等缺陷,在前期工作的基础上,通过对不同的Cr、Mn、Cu元素含量以及不同热处理工艺下,对CADI磨球使用使用彩色金相技术进行物相组织分析,通过研究其物相组成与物相形态的变化对CADI磨球的综合力学性能的影响,并对现有的CADI磨球进行成分和热处理的优化,试制了优化后的磨球。本文的研究结果表明,CADI磨球组织由贝氏体、马氏体、碳化物、残余奥氏体和石墨球组成,随着Cr含量的增加,CADI磨球中碳化物的含量增加,其形态逐渐向连续的块状组织转变,使CADI磨球的硬度增大,但其韧性也急剧恶化;随着Mn元素含量的增加CADI磨球中碳化物含量增加,稳定的残余奥氏体含量也有所增加,其硬度逐渐增大,韧性降低;随着Cu元素的增加,CADI磨球中贝氏体含量增加,CADI磨球的韧性增大,硬度降低。在相同的等温淬火温度下,使用920℃奥氏体化温度时,CADI磨球中贝氏体含量较900℃奥氏体化温度下高,在920℃奥氏体化温度下,其等碳化物的连续结构被破坏,碳化物含量下降,CADI磨球的韧性随着奥氏体化温度的上升而增加,其硬度随着奥氏体化温度的降低而减小。在相同的奥氏体化温度下,在245℃以下时,随着等温温度的上升CADI磨球中贝氏体和奥氏体含量上升,碳化物含量降低,CADI磨球的韧性上升,硬度下降,在245℃到260℃之间,随着等温淬火温度的上升CADI磨球组织中碳化物含量增加,贝氏体和马氏体由细小的针状组织变为竹叶状组织,其硬度上升,韧性有所下降。根据本文研究优化后的CADI磨球其化学成分为C:2.5~3.8wt%,Si:2.8~3.2%,Mn:1.45wt%,Cr:0.60wt%,Cu:0.60wt%,P:<0.03wt%,S:<0.03wt%,其加工硬化前的硬度在49.0HRC~49.5HRC之间,其硬度均匀性提高,冲击韧性值为9.2J/cm~2,其落球疲劳寿命为原磨球的一倍,其加工硬化能力为原CADI磨球的一倍,加工硬化后其硬度达到59.7HRC。