球磨机是物料被破碎以后对其进行粉碎的工业设备,它被广泛应用在玻璃,陶瓷,化肥等产品粉体原材料的制备上,同时也是矿山、发电厂和水泥生产行业不可或缺的设备。以球磨介质为依据,可对其工作方式分为干磨和湿磨等两种基本类型。随着工业的发展,为提高粉体的生产效率,球磨机正不断朝着大型化的方向发展,目前大型工矿企业所使用球磨机的直径已普遍达到5m以上,更大的直径和容量在提高工作效率的同时,也带来磨料冲击增大,停机更换磨球频率增加进而增大生产成本等问题,此外,湿磨状态下,一些腐蚀介质的存在更使得磨球工作环境变得更加严苛。因此,提高磨球的耐磨性和耐蚀性,开发出新型的磨球材料具有极高的科研价值和经济意义。目前行业内主要采用高铬铸铁(铬含量11wt%-30wt%)制备磨球,该铸铁组织中高含量的脆硬碳化物使其具备极高的硬度(>60 HRC),这使得高铬铸铁磨球在低冲击条件下显示出很好的耐磨性能,但大直径球磨机中的强烈冲击作用使得高铬铸铁磨球冲击韧度不足的劣势显现出来;另外湿磨状态下,组织的不均匀也导致了耐蚀性的降低,因此,选择高铬铸铁的替代材料变得更加势在必行。本课题以高铬铸铁成分为参考,以降低碳含量的方式实现由高铬铸铁到高铬钢的转变,并主要进行了以下研究:1.设计以Cr、C、Mn三类合金元素为基准的三水平三因素正交实验,研究Cr、C、Mn元素对于高铬铁基合金洛氏硬度,冲击韧度的影响和主次关系,并加以Cr/C对组织形貌的研究。以上述研究结果和Fe-Cr-C三元相图为基准,选取Cr12Mn1C1和Cr15Mn1C1.5两种成分的高铬钢作为进一步研究的对象。2.研究铌元素(Nb)对高铬钢组织和力学性能的影响,结果表明Nb能够提高碳化物稳定性,并使含铌高铬钢在相同热处理条件下能够获得更高的硬度,但同时又使得冲击韧度测试值离散性增大。3.研究不同热处理工艺(主要包括淬火起始温度,淬火介质)对两种成分含铌和不含铌高铬钢组织和力学性能的影响。4.研究不同铸型种类对含铌和不含铌高铬钢组织和力学性能的影响。结果表明:金属型制备高铬钢的冲击韧度明显高于砂型制备高铬钢的冲击韧度。5.分别利用干砂-胶轮试验机和电化学工作站评估不同高铬钢的耐磨性和耐蚀性。