超细粉碎和超细颗粒的制备技术是制取超细粉体材料的主要技术手段。应用在粉体加工领域的微粉碎设备系统的主要粉碎机理和结构特点有以下几种形式：辊磨类微粉碎系统；反击式、锤式微粉碎机系统；球磨类微粉碎系统。目前，向超细粉碎设备提供原料的加工设备以辊磨设备居多，主要有悬辊式盘磨机（雷蒙磨）、辊式磨（立式磨）、辊压磨和各种辊磨的变异设备等。由于雷蒙磨本身的一些结构特性和使用特点以及比较可靠的运转率，适用于重晶石、方解石、钾长石、滑石、大理石、石灰石、陶瓷、玻璃等莫氏硬度不大于7级，湿度在6%以下的多种物料的制粉加工，成品粒度在100目- 425目范围内任意调节。目前雷蒙磨已在国内外的矿业、化工、建材和冶金等非金属矿产品加工上得到了广泛应用。
雷蒙磨制粉的原理如下：物料经粉碎到所需粒度后，由提升机将物料送至储料斗，再经振动给料机将料均匀连续的送人雷蒙磨主机磨室内，由于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀铲起物料送到磨辊与磨环之间，因磨辊的滚动而达到粉碎目的。物料研磨后的细粉随鼓风机的循环风被带入分析机进行分选，细度过粗的物料落回重磨，合格细粉则随气流进入成品旋风集粉器，经出粉管排出，即为成品。在雷蒙磨磨室内因被磨物料中有一定的水分，研磨时生热，水气蒸发，以及整机各管道接口不严密，外界气体被吸入，使循环气压增高，保证磨机在负压状态下工作，所增加的气流量通过余风管排入除尘器，被净化后排人大气。磨辊和磨环是雷蒙磨设备上的主要消耗备件，我厂长期以来使用高锰钢制造，存在使用寿命短、备件更换频繁、备件消耗量大，以及制粉成本高等不足。高锰钢是一种强韧性良好，并有优良形变硬化能力的钢种，在三向挤压状态下高锰钢的加工硬化非常明显，表面硬度可达910 Hv。但用于雷蒙磨磨辊、磨环，因冲击不足，加工硬化效果差，400 Hv以上的硬化层深度不足0.3 mm，距表面1.8 mm处的硬度为255Hv，接近高锰钢磨辊、磨环的原始硬度240 Hvo因此，高锰钢用于制造雷蒙磨磨辊、磨环是不合适的。研究成本低廉、工艺简便、性能优良的雷蒙磨磨辊、磨环材料具有极其重要的意义。
1、高硼耐磨铸钢基础研究
1.1 高硼耐磨铸钢特点
硼元素在地壳中的含量约占3×10 -4%，接近钨、钼的含量，是我国富有的元素，价格低而且稳定。随着铬、钼、镍、钨、钒等合金元素在钢铁材料中使用量的不断增加，价格飞速上涨，供应日趋紧张，导致普通钢铁耐磨合金生产成本不断攀升。硼在- Fe中的溶解度小于0.000 4%，在7- Fe中的最大溶解度也只有0.02%[3]，加入铁中的硼大部分将会形成硼化物。碳在铁中的固溶度比硼高得多，在a-Fe中仅为0.021 8%，而在1- Fe中高达2.11%，因此，通过调节铸钢中硼含量和碳含量可以实现对硼化物体枳百分数及基体含碳量的控制，使高硼铸钢具有优异的耐磨性和强韧性。
目前，在钢铁耐磨材料中，已经发现的耐磨硬质相主要有碳化物和硼化物两大类。以碳化物为耐磨硬质相的钢铁耐磨材料研究较多，而以硼化物为耐磨硬质相的钢铁耐磨材料研究较少，究其原因是以往的研究结果表明，在钢铁材料中如果硼含量超过0. 01%，将会在晶界上形成脆性硼化物，使材料韧性显著降低H．列。大量研究发现，硼是应用非常广泛的一种元素，加入合金钢中，硼能显著提高钢的淬透性。微量硼对耐热钢有提高高温强度和蠕变性能的作用，加入不锈钢和耐热钢中可以改善热加工性能。在白口铸铁中加入微量硼还可以细化共晶碳化物，改善碳化物的形态和分布，提高白口铸铁力学性能。从降低成本和提高耐磨性的角度出发，对高铬铸铁进行加硼的试验研究发现，添加适量的硼和采取合适的热处理工艺，可以使高铬铸铁的碳化物细化，基体淬透性增加，并使高铬铸铁的硬度和韧性同时得到提高，从而增加了材料的耐磨性。在工程应用中已经证实，硼加入结构钢中可以代替和节省一部分稀贵元素，如镍、铬、锰、钼等合金元素，在汽车工业中用硼钢代替40Cr钢，其使用寿命不低于铬钢。另外，利用硼具有优越的屏蔽热中子和抑制俘获射线的核特性，而且铁本身又是辐射屏蔽中常用的材料，因此，研究既有优良核特性又有足够结构强度的高硼钢，始终是人们追求的目标。高硼钢中的硼含量从0. 12%到4.0%，采用真空熔炼、电磁搅拌等先进工艺，准确控制成分，稳定硼的回收率，使硼均匀分布于钢中，可以稳定钢的性能。
受上述研究工作启发，我们开发的高硼铸钢主要以高韧性的马氏体为基体，在基体上分布有硬度高、热稳定性好的硼化物，可以确保高硼铸钢具有优异强韧性的前提下，还具有高的硬度和优良的耐磨性，可以克服目前广泛应用的以碳化物为主要耐磨硬质相的铁基耐磨合金（如高铬铸铁、镍硬铸铁等）脆性大，使用中易断裂和剥落的不足，也可以克服无耐磨硬质相的铁基合金（如高锰钢、低碳合金钢）硬度低、淬透性与耐磨性差的不足，在雷蒙磨磨辊、磨。环上发挥其优异的耐磨性能，延长其使用寿命。
1.2高硼耐磨铸钢的成分
高硼耐磨铸钢成分见表1。其中碳含量控制在0.4%以下，主要是为了在淬火处理后获得强度高、韧性好的板条马氏体基体。碳含量过高，淬火组织组织中易出现脆性大的高碳马氏体，降低高硼铸钢的强韧性。硼是高硼铸钢中的主要合金元素，加入硼主要是为了获得一定数量的高硬度硼化物，改善铸钢耐磨性。部分硼溶予基体，可以改善基体的淬透性和淬硬性，最终可改善高硼铸钢的耐磨性。另外还加入适量的铬和锰主要是为了强化基体，改善高硼铸钢淬透性。
1.3 高硼耐磨铸钢显微组织和力学性能
高硼铸钢的铸态组织见图1，由初生奥氏体和共晶组织组成。在普通低碳钢中如果不加硼或者硼微量加入，其铸态织将由大量铁素体和少量珠光体组成。尽管高硼铸钢的碳含量在中、低碳钢范围内，在普通铸造条件下却获得了大量的共晶组织。由Fe -B合金二元相图可知，高硼铸钢的凝固过程不同于普通低碳钢，由于高硼铸钢中硼含量高，其凝固过程是首先析出初晶'，由于Cr、Mn、B等元素在r相的分配系数小于I，因此随后^r -边向液相中排出Cr、Mn、B等元素，一边长大。当B含量接近3.8%左右时，在和r初晶相接的富集Cr、Mn、B的残留液相中发生_y+硼化物的共晶反应。X射线衍射分析表明，高硼铸钢的共晶硼化物是Fe2(B，C)。基体组织是铁素体和珠光体，它们是由初生奥氏体和共晶奥氏体在凝固冷却过程中转变而成。高硼铸钢中的Fez(B，C)具有高硬度和良好的热稳定性，测试其显微硬度达到l 400 Hv～1 520 Hv。另外，Fe2(B，C)硼化物沿晶界呈网状分布。
淬火温度对高硼铸钢显微组织的影响见图2。淬火温度低于950℃时，高硼铸钢高温奥氏体中溶解的硼、铬等元素少以及碳、锰、铬等元素在奥氏体中分布的均匀性较差，奥氏体的整体淬透性低，淬火组织中存在部分珠光体和少量铁索体，见图2a，珠光体和铁素体的存在，导致高硼铸钢硬度较低，见图3。随着淬火温度升高，高温奥氏体中溶解的硼、铬、锰量增加，同时碳、锰、铬等元素在奥氏体中分布的均匀性也增加，奥氏体淬透性不断提高，淬火组织中铁素体消失，珠光体减少，见图2b，且硬度提高。淬火温度1 000℃时，珠光体已完全消失，淬火组织已完全转变成了高硬度的马氏体组织，见图2c、2d。图4的X射线衍射分析表明，硼化物稳定性好，高温下不分解，仍为Fe2(B，C)。另外，随着淬火温度的升高，硼化物由连续网状向孤立状分布转变，有利于高硼铸钢韧性的提高，见图3。
2、高硼铸钢雷蒙磨磨辊磨环的制造和应用
2.1 高硼铸钢雷蒙磨磨辊磨环的制造
高硼铸钢雷蒙磨磨辊磨环采用中频感应电炉熔炼，炉料为生铁、废钢、硼铁（含19 %B）、硅铁(含75%Si)、锰铁（含78%Mn）和铬铁(含62%Cr)。待钢水过热至1 600℃～1650℃时，经造渣、扒渣、硅钙合金预脱氧和铝终脱氧后，加入硼铁合金。浇包内加入0.2%稀土硅铁。采用水玻璃石英砂造型，表面烘干，依照理论和实践数据，确定铸件收缩率1.85%。钢水浇注温度l 450℃~1 500℃，浇注时先小流，中间要快，后期慢浇使铸件充分补缩，并点冒口1～2次。磨辊、磨环采用台车电炉加热，水玻璃溶液冷却，加热温度1 020℃～1 050℃，保温4h。在井式炉内回火6h～8 h，回火温度控制在230℃～280℃。
2.2 高硼铸钢雷蒙磨磨辊磨环的检测及工业应用
采用MITECH - H1200型便携式硬度在高硼铸钢雷蒙磨磨辊、磨环上测试了硬度，硬度值大于55HRC，硬度均匀性好，硬度差小于2 HRC。在此基础上，对磨辊、磨环进行了磁粉探伤，未发现裂纹和尺寸大于1.5 mm的夹杂物。高硼铸钢雷蒙磨磨辊、磨环已在我厂的四辊雷蒙磨粉机上进行了工业试验，用于将粒度20mm左右的膨润土和泡砂石，研磨成300目一350目的细粉。结果发现，高硼铸钢雷蒙磨磨辊、磨环使用安全、可靠，使用中无剥落、开裂现象出现，由于其硬度高，耐磨性好，使用寿命比高锰钢磨辊、磨环提高120%—160%。另外，高硼铸钢中硼是主要合金元素，硼铁价格仅为16 500元／t，且不含价格昂贵的钼、镍等合金元素，因此高硼铸钢雷蒙磨磨辊、磨环成本低，推广使用具有良好的经济和社会效益。
3、结论
1)B含量为0.5%～3．O%和C含量<0.4%的高硼铸钢的凝固组织由硬度高达1400 Hv一1520 Hv的Fe2(B，C)、珠光体和铁索体组成，且硼化物沿晶界呈网状分布。
2)高硼铸钢在高温加热过程中出现了硼化物溶解现象，而且加热温度越高，硼化物溶解越明显。随着硼化物的溶解，硼化物形态也发生了明显变化，由连续网状向断网状和孤立状转变，随着加热温度升高，硬度明显提高，且韧性也略有提高。
3)高硼铸钢用于制造雷蒙磨磨辊、磨环，工艺简便、成本低廉，硬度分布均匀，用于研磨膨润土和泡砂石，使用寿命比高锰钢磨辊、磨环提高120%～160%。
