鑄鋼丸的名義尺寸是一個(gè)確定的值,然而在實(shí)際中鑄鋼丸的尺寸卻是一個(gè)范圍值。這個(gè)范圍取決于丸料的變化性和篩分方法。
鑄鋼丸是采用鋼液直接制造的,這種制造方法是造成丸料尺寸變化性的主要原因。把鋼液從鋼水包中倒入高壓水射流中,水射流會(huì)把鋼液沖散成小的熔滴,熔滴固化后變成了丸粒。熔滴在固化的過(guò)程中會(huì)通過(guò)減小表面積體積比的方式盡力降低表面能。而球形是具有較小的表面積體積比。因此,鑄鋼丸的顆粒都近似于球形。3顯示了通過(guò)一滿杓鋼可以制造的鋼丸的可能分布范圍。中的曲線和“正態(tài)分布”曲線很相似。該曲線的平均值可以通過(guò)一些手段進(jìn)行控制,例如調(diào)整水流的速度和形態(tài)。平均值的變化性可以通過(guò)方差進(jìn)行定量表征(標(biāo)準(zhǔn)差的平方)。
質(zhì)量與尺寸的變化關(guān)系所示,該中只包含了一部分常見的丸料型號(hào)(例如S110、S170和S230)。由于水淬火狀態(tài)的金屬材料非常的脆,因此,丸料制造過(guò)程的砂料部分非常容易碎。但是通常情況下,把丸料和砂料粗篩分離之前,所有的丸料和砂料都會(huì)進(jìn)行分級(jí),然后進(jìn)行奧氏體化和淬火。然后對(duì)丸料部分進(jìn)行回火和細(xì)篩分,以產(chǎn)生滿足規(guī)范的不同型號(hào)的丸料。
通過(guò)細(xì)篩分的方法可以把丸料分為符合標(biāo)準(zhǔn)的不同的型號(hào)。細(xì)篩分的方法是制造商的機(jī)密。4顯示了符合J444標(biāo)準(zhǔn)要求的可能的篩分方法。例如,對(duì)于S70的丸料,通過(guò)篩分的方法使其通過(guò)0.355mm的篩網(wǎng),不通過(guò)0.125mm的篩網(wǎng)。這會(huì)滿足J444標(biāo)準(zhǔn)中的“0.425mm的篩網(wǎng)全通過(guò),0.355mm的篩網(wǎng)上較多留存10%,0.180mm的篩網(wǎng)上較少80%,0.125mm的篩網(wǎng)上較少90%”。4中關(guān)于S110、S170和S270丸料的相關(guān)篩分范圍也是符合J444要求的。
每種型號(hào)的丸料都會(huì)包含一定的尺寸范圍。對(duì)于3中描述的S70鑄鋼丸,其丸料直徑范圍為0.125mm到0.355mm。一個(gè)丸粒的質(zhì)量是其體積乘以鋼鐵的密度。體積為πd3/6(d為直徑)。因此質(zhì)量的范圍是直徑范圍的3次方。以之前講到的S70丸料為例,其質(zhì)量分布范圍為(0.355/0.125)3到1。對(duì)于S110的丸料,質(zhì)量分布范圍為2.8到1,S170是2.9到1,S230是1.7到1。如果丸料制造商要制造更為精細(xì)的S70的鋼丸,那么S70鋼丸范圍的下限要提升到0.180mm,同樣也是滿足規(guī)范J444。對(duì)于精細(xì)的S70,其質(zhì)量范圍為7.7到1.