Resumen
Basado en las condiciones de trabajo del molino semiautógeno del cliente, Maquinaria Qiming investiga aceros aleados resistentes a la corrosión y la abrasión para revestimientos de molinos semiautógenos.
Los revestimientos de molinos semiautógenos están sometidos a condiciones de desgaste abrasivo por impacto y corrosivo grave. Hoy en día, el acero con alto contenido de manganeso se ha utilizado ampliamente como Forro de molino SAG planchas nacionales y extranjeras, pero la corta vida útil de las planchas de revestimiento de acero con alto contenido de manganeso sometidas a abrasión hizo que el costo de producción aumentara y este material deba ser desplazado. Para mejorar la vida útil y reducir el costo de producción de las placas de revestimiento de molinos SAG, el desarrollo de nuevos aceros aleados resistentes al desgaste tiene importancia académica y valor económico. En este contexto, se ha desarrollado e investigado un nuevo tipo de acero de baja aleación con alto contenido de carbono, al mismo tiempo que se han desarrollado en Qiming una nueva placa de revestimiento de acero bainita, una nueva placa de revestimiento compuesta de acero con alto contenido de manganeso y una placa de revestimiento de acero perlita. Maquinaria. El efecto del proceso de tratamiento térmico en la composición química, la microestructura, la dureza, la tenacidad al impacto, la prueba de tracción, la resistencia a la corrosión y la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono se investigó con un microscopio metalográfico Leica, horno de mufla, probador de dureza , probador de impacto instrumentado, máquina de prueba de tracción, corrosión por impacto, máquina de prueba de abrasión, difusión de rayos X, microscopía electrónica de barrido y otros instrumentos y medios de investigación. Al mismo tiempo, se exploraron la microestructura y las propiedades integrales de tres nuevas placas de revestimiento resistentes a la abrasión.
En primer lugar, se realizaron cuatro tratamientos térmicos diferentes para aceros resistentes al desgaste con alto contenido de carbono y baja aleación con la composición de C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, N 0.10%. Se discutió el efecto de los procesos de tratamiento térmico en la microestructura y propiedades de la aleación baja con alto contenido de carbono. Los resultados muestran que la microestructura del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido con recocido a 1000 ° C, normalizado a 950 ° C y templado a 250 ° C es perlita, y su energía de absorción de impacto Charpy con muesca en V es la más alta (8.37 J). El alargamiento con los mismos procesos de tratamiento térmico es máximo (14.31%), mientras que la resistencia a la tracción, el límite elástico y la dureza son 1005 MPa, 850 MPa y 43.8 HRC. El acero con alto contenido de carbono y baja aleación con recocido a 1000 ° C, normalizado a 950 ° C y templado a 250 ° C tiene las mejores propiedades integrales.
Los resultados del estudio de los tres nuevos tipos de placas de revestimiento desarrollados son los siguientes. La dureza de las placas de revestimiento de acero bainita es de 51.7 HRC. Después del trabajo de endurecimiento, la dureza de las placas de revestimiento aumenta en 50HV, y su energía de absorción de impacto Charpy V-notch es de 7.50 J, cuya dureza y tenacidad coinciden bien. Las placas de revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso son un material compuesto con austenita como matriz y carburo como segunda fase. La dureza de las placas de revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es de 26.5 HRC. Después del endurecimiento por trabajo, la dureza de las placas de revestimiento aumenta a 667 HV (58.7 HRC), y su energía de absorción de impacto de muesca en U Charpy es de 87.70J. El alargamiento de las placas de revestimiento con buena tenacidad es del 9.20%, mientras que la resistencia a la tracción y el límite elástico son 743 MPa y 547 MPa. La dureza de las placas de revestimiento perlítico es de 31.3 HRC. Después del endurecimiento por trabajo, la dureza de las placas de revestimiento casi no cambia y su energía de absorción de impacto Charpy con muesca en V es de 6.00J. El alargamiento de las placas de revestimiento perlítico es bajo (6.64%), mientras que la resistencia a la tracción y el límite elástico son 766 MPa y 420 MPa.
En condiciones de energía de impacto de 4.5 J: la pérdida de peso por desgaste de las placas de revestimiento de acero de bainita es menor, y este material tiene el mejor rendimiento de resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto en esta condición. En condiciones de energía de impacto 9J: la pérdida de peso por desgaste del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido con recocido a 1000 ° C, normalizado a 950 ° C y templado a 250 ° C es el mínimo, y este material tiene el mejor rendimiento de resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto en esta condición.
Análisis de la demanda de condiciones de aplicación, cuando la carga de impacto es muy pequeña, las placas de revestimiento SAG deben ser fabricadas con acero bainita. cuando la carga de impacto es grande, las placas de revestimiento SAG deben estar fabricadas con acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido con 1000 ° C recocido, 950 ° C normalizado y 250 ° C templado.
1.1 Estado de la investigación de los materiales de revestimiento de molinos semiautomáticos
1.1.1 Molino semiautomático
En 1932, el avance de la tecnología industrial dio origen al primer molino autógeno del mundo. Alrededor de 1950, el molino autógeno se utilizó formalmente en la producción minera. Después de 1960, el proceso de molienda autógeno completo se hizo popular en muchas minas metalúrgicas de muchos países. En el proceso de auto molienda, el mineral con un tamaño superior a 100 mm se utiliza como medio de molienda principal en la molienda, pero el tamaño está entre 20 mm y 80 mm.
Debido a su escasa capacidad de trituración, no es fácil triturarlo al tamaño apropiado con el mineral de gran tamaño. Para solucionar este problema, los investigadores intentan agregar una cierta cantidad de bola de acero en un molino autógeno para moler este tipo de abrasivos. Generalmente, la cantidad de bola de acero agregada es 2 ~ 8% del volumen del molino autógeno. Esta mejora mejora en gran medida la eficiencia de la sección de molienda de la mina, y también debe producirse el molino semiautógeno.
La Figura 1-1 muestra el diagrama sólido del molino semiautógeno utilizado en las minas de metal, y la Figura 1-2 muestra la placa de revestimiento del molino semiautógeno que se va a ensamblar. En resumen, el molino semiautógeno es un tipo de equipo de producción de una mina de metal que utiliza una bola de molienda en parte y el mineral mismo para moler el mineral metálico. Si bien el molino semiautógeno tiene un consumo de energía relativamente alto, lo que no favorece la utilización efectiva de la energía, el molino semiautógeno incluye: operación de trituración media y fina, operación de cribado y transferencia de mineral, lo que acorta en gran medida la producción de la mina. proceso, reduce la contaminación por polvo, reduce el costo de producción y reduce la inversión en producción.
El molino semi-autógeno incluye principalmente la parte de transmisión, cojinete principal, pantalla del cilindro, parte del cilindro, dispositivo de transmisión lenta, motor principal, dispositivo de elevación, lubricación, control eléctrico, etc.el revestimiento del molino es el componente central de la parte del barril del molino semiautógeno y también es la parte con mayor pérdida.
1.1.2 Revestimientos de molino semiautógenos
El cilindro del molino semiautógeno gira sincrónicamente bajo el accionamiento del motor. Los materiales (bola de acero y mineral de metal) cargados en el cilindro giran a una cierta altura con el cilindro. Bajo la acción de la gravedad, son arrojados a una cierta velocidad lineal. El mineral de metal, la bola de trituración y la placa de revestimiento tendrán un impacto relativamente grande y un desgaste importante. Estos efectos hacen que el mineral de metal sea triturado, y lo más importante es triturar el mineral de metal. Después de triturar, el material calificado se envía fuera del cilindro bajo el impacto del agua.
1.2 Materiales resistentes al desgaste para revestimientos de molinos semiautógenos
Las piezas de acero resistentes al desgaste consumidas por el desgaste abrasivo son una de las condiciones de trabajo más severas de las piezas de acero resistentes al desgaste. En comparación con las condiciones de desgaste del abrasivo seco, las condiciones de desgaste del abrasivo húmedo contienen ciertos factores de corrosión, por lo que el grado de desgaste es más complejo y severo. los revestimientos de molinos del molino semi-autógeno no solo están sujetos a fuertes impactos y desgaste durante mucho tiempo, sino que también están sujetos a la corrosión de materiales minerales húmedos. Al mismo tiempo, ha estado sujeto a la interacción del impacto del revestimiento, el desgaste abrasivo y la corrosión electroquímica durante mucho tiempo en el proceso de servicio, lo que hace que el revestimiento se convierta en la parte más propensa al desgaste y a fallas del molino SAG. .
Tiene una larga historia en el uso de acero con alto contenido de manganeso como revestimientos de un molino húmedo en el país y en el extranjero. Hasta ahora, el acero con alto contenido de manganeso sigue siendo el material más utilizado para revestimientos de molinos húmedos. Otros aceros de aleación resistentes al desgaste y a la corrosión, como el revestimiento de acero perlita, también se utilizan en el país y en el extranjero, pero el efecto no es muy satisfactorio. Es una necesidad urgente para la industria de revestimientos de molinos húmedos y una tarea importante para la innovación técnica desarrollar un nuevo tipo de revestimiento de acero de baja aleación con alto contenido de carbono con buena resistencia a la abrasión y ponerlo en práctica.
1.2.1 Acero al manganeso austenítico
En acero fundido resistente al desgaste, el acero al manganeso austenítico se ha utilizado ampliamente en varias piezas de acero resistente al desgaste debido a sus propiedades únicas y tiene una larga historia. La estructura metalográfica es principalmente austenita monofásica, o la austenita contiene una pequeña cantidad de carburo. La estructura de austenita tiene una fuerte capacidad de endurecimiento por trabajo. Cuando la superficie de trabajo se somete a una gran fuerza de impacto o una gran tensión de contacto, la capa de la superficie se endurecerá rápidamente y su dureza de la superficie puede incluso aumentarse a 700 HBW, por lo que se mejora la resistencia al desgaste. Aunque la dureza de la capa superficial de la cara de trabajo aumenta, la dureza y la tenacidad de la estructura de austenita en la capa interna permanecen sin cambios, lo que hace que el acero con alto contenido de manganeso no solo tenga una excelente resistencia al desgaste sino que también tenga la capacidad de resistir grandes impactos. carga. Debido a esta característica, el acero con alto contenido de manganeso tiene un efecto de aplicación excelente en condiciones de desgaste abrasivo por impacto y desgaste abrasivo por rectificado de alta tensión. Hay muchas ventajas del acero con alto contenido de manganeso, pero también muchos defectos. Cuando la fuerza de impacto o la tensión de contacto del acero con alto contenido de manganeso es demasiado pequeña, el acero no puede endurecerse lo suficiente y la resistencia al desgaste se reduce, por lo que no puede funcionar normalmente. Además, se encuentra que la resistencia a la corrosión del acero con alto contenido de manganeso es pobre, lo que no puede lograr el efecto ideal en un ambiente húmedo。
Desde la década de 1960, los investigadores nacionales y extranjeros han comenzado a reformar el acero austenítico para mejorar sus propiedades integrales. La mayoría de ellos añaden algunos elementos de aleación, como Cr, Mo, Ni, V, etc., y ajustan el contenido de C y Mn al mismo tiempo, y adoptan una modificación de inoculación para obtener una mejor resistencia al desgaste del acero austenítico al manganeso. Hasta ahora, la investigación y exploración de la aleación, modificación y refuerzo de aceros austeníticos y aceros austeníticos metaestables han logrado resultados gratificantes. Algunos países incluso añaden aceros austeníticos mejorados a las normas nacionales. El acero con alto contenido de manganeso es un material común para revestimientos de molinos húmedos en el hogar y en el extranjero. Cuando la carga de impacto del laminador húmedo es demasiado pequeña, el endurecimiento por trabajo del acero con alto contenido de manganeso no es completo y su resistencia al desgaste por abrasión por impacto será débil. Además, debido a la escasa resistencia a la corrosión de la estructura de austenita, la vida útil de la resistencia a la corrosión del acero austenítico es relativamente baja.
1.2.2 Hierro fundido resistente al desgaste
El hierro fundido blanco de baja aleación y alta aleación se utiliza ampliamente en la actualidad. En comparación con el hierro fundido blanco tradicional y el hierro fundido blanco con bajo contenido de carbono, el nuevo hierro fundido resistente al desgaste representado por el hierro fundido blanco con bajo contenido de cromo y alto en cromo tiene una mejor resistencia al desgaste.
El cromo es el principal elemento de aleación del hierro fundido blanco con bajo contenido de cromo. Los carburos, en general, la fundición blanca de bajo cromo, se dispersan en la fundición por la red. Por lo tanto, la fragilidad del hierro fundido blanco con bajo contenido de cromo es mayor y la resistencia al desgaste es menor que la del hierro fundido blanco de aleación media y alta. Generalmente, no es adecuado para condiciones de trabajo con altos requisitos de tenacidad y resistencia al desgaste. El hierro fundido blanco con alto contenido de cromo se usa ampliamente en muchos tipos de equipos y condiciones de trabajo, lo que se debe a la amplia gama de contenido de cromo (10% ~ 30%) del hierro fundido blanco con alto contenido de cromo. La tenacidad del hierro fundido Cr12 con bajo contenido de carbono en el hierro fundido blanco con alto contenido de cromo se mejora debido al ajuste del contenido de cromo, que puede cumplir con los requisitos de un gran molino de bolas de cemento con una gran carga de impacto; después de cierto tratamiento térmico, el hierro fundido Cr15 puede obtener un buen rendimiento mezclado con una pequeña cantidad de carburo y la estructura martensítica de la austenita retenida tiene buena resistencia al desgaste, que se puede utilizar para moler bolas y materiales de placas de revestimiento de molinos de bolas en plantas de cemento; El hierro fundido Cr20 y Cr26 tiene una buena combinación de dureza y tenacidad y alta templabilidad, que se puede utilizar en piezas resistentes al desgaste de paredes gruesas. Además, el hierro fundido Cr20 y Cr26 tiene una fuerte resistencia a la corrosión y resistencia a la oxidación, que también se puede utilizar en condiciones de desgaste por corrosión húmeda y desgaste por alta temperatura.
1.2.3 Aleación de acero sin manganeso resistente al desgaste
Con el desarrollo de cada vez más aceros aleados sin manganeso con excelente rendimiento, se encuentra que la dureza y la tenacidad de este tipo de acero aleado se pueden ajustar en un amplio rango optimizando la relación de composición o explorando el tratamiento térmico, y puede también tienen alta dureza y alta tenacidad al mismo tiempo. Tiene un buen efecto de aplicación en muchas condiciones de trabajo. El acero aleado sin manganeso puede tener alta dureza, alta resistencia y buena tenacidad al mismo tiempo. Su resistencia y dureza son mucho más altas que las del acero austenítico al manganeso, y su efecto de aplicación es mejor en condiciones de carga de impacto pequeña. El cromo, manganeso, níquel, silicio, molibdeno y otros elementos de aleación a menudo se agregan al acero resistente al desgaste para mejorar sus propiedades mecánicas y templabilidad.
1.2.3.1 Acero de aleación media-alta resistente al desgaste
En los últimos años, los ingenieros de Qiming Machinery han investigado mucho sobre placas de revestimiento de acero martensítico de aleación media y alta resistente al desgaste (C 0.2 ~ 0.25%, Cr 3 ~ 16%, Ni ≤ 2%, Mo ≤ 1%) y Se han hecho algunos avances.
(1) Diseño de composición química
Elemento de carbono
El contenido de carbono tiene un efecto directo sobre la microestructura, las propiedades mecánicas, la templabilidad y otras propiedades del acero aleado. Los resultados muestran que la dureza de la muestra disminuye con la disminución del contenido de carbono, lo que conduce a la falta de resistencia al desgaste, pero la tenacidad es relativamente mejor; con el aumento del contenido de carbono, la dureza de la muestra aumenta, la resistencia al desgaste es relativamente mejor, pero la plasticidad y tenacidad empeoran. Los resultados muestran que la dureza del acero aleado aumenta con el aumento del contenido de carbono y su tenacidad plástica disminuye. Cuando el contenido de carbono se encuentra en un cierto rango (0.2 ~ 0.25%), la tenacidad al impacto (α K) del acero de aleación disminuye muy lentamente y casi no cambia. Dentro de este rango de contenido de carbono, la microestructura del acero de aleación es la martensita de listones. Los resultados muestran que las propiedades mecánicas compuestas de los tres tipos de estructuras son buenas y la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto es excelente.
Elemento cromo
El elemento de cromo puede mejorar la templabilidad del acero de aleación hasta cierto punto. El acero tiene buenas propiedades mecánicas completas después del proceso de tratamiento térmico adecuado. Los elementos de cromo pueden existir en forma de carburo que contiene cromo en acero cementado, lo que puede mejorar aún más la resistencia al desgaste de las piezas de acero hasta cierto punto. Nuestros ingenieros han estudiado el efecto del Cr en las propiedades de los aceros aleados con Cr Ni Mo con un contenido de C de 0.15-0.30. Los resultados muestran que la tenacidad al impacto del acero de aleación puede mejorarse aumentando el contenido de cromo en condiciones de temple y revenido. Por lo tanto, en el diseño de acero de aleación, podemos ajustar el contenido de elemento de cromo para hacer que el acero de aleación obtenga mejores propiedades mecánicas integrales, a fin de lograr el mejor efecto de resistencia al desgaste.
Nuestros ingenieros han estudiado la resistencia al desgaste del acero aleado con diferentes elementos de cromo en condiciones ácidas. Se encuentra que con el aumento del contenido de cromo (1.5% ~ 18%), la resistencia al desgaste de las piezas de acero primero aumenta y luego disminuye. Cuando el contenido de cromo es del 12.5%, el acero tiene la mejor resistencia al desgaste y a la corrosión. Finalmente, la fracción de masa del elemento de aleación de cromo es. Se concluye que el 10 ~ 12% del acero de aleación resistente al desgaste tiene el mejor efecto de resistencia al desgaste.
Elemento de níquel
Al mismo tiempo, el níquel puede mejorar la templabilidad del acero de aleación para optimizar sus propiedades mecánicas. Los resultados muestran que la dureza del acero de aleación se mejora poco añadiendo elemento de níquel, pero la energía de absorción de impacto y la tenacidad del acero de aleación se pueden mejorar en gran medida. Al mismo tiempo, el níquel puede acelerar la pasivación del acero aleado Fe Cr y optimizar la resistencia a la corrosión y oxidación del acero aleado Fe Cr. Sin embargo, el contenido de níquel en el acero de aleación resistente al desgaste no debe ser demasiado alto (generalmente menos del 2%). Generalmente, un contenido demasiado alto de níquel hará que la zona de la fase γ sea demasiado grande, lo que conducirá al aumento de la fase de austenita retenida en el acero de aleación, lo que hace que el acero de aleación no pueda obtener buenas propiedades completas.
Elemento molibdeno
El molibdeno puede refinar el tamaño de grano del acero de aleación hasta cierto punto, a fin de optimizar las propiedades integrales del acero de aleación. El molibdeno puede mejorar la templabilidad del acero martensítico y mejorar la resistencia, dureza y resistencia a la corrosión del acero martensítico al mismo tiempo. El contenido de silicio en las piezas de acero suele ser inferior al 1%.
Elemento de silicio
El contenido de silicio puede afectar la transformación de austenita del acero de aleación. La adición de silicio hace que la difusión de los átomos de carbono sea lenta en el proceso de enfriamiento, dificulta la formación de carburos en el acero de aleación, lo que resulta en una alta concentración de carbono. La estabilidad de la fase austenítica mejora durante la transformación de fase. Al mismo tiempo, una cierta cantidad de Si puede mejorar la dureza y la resistencia al desgaste del acero de aleación mediante el refuerzo de la solución. En términos generales, el contenido de silicio en el acero es de aproximadamente 0.3% ~ 0.6%.
(2) Proceso de tratamiento térmico y estructura metalográfica
El proceso de tratamiento térmico afecta directamente la microestructura y las propiedades mecánicas de las piezas de acero. Nuestros ingenieros encontraron que el proceso de tratamiento térmico tiene un efecto sobre un acero de baja aleación resistente al desgaste (la composición química es C 0.3%, Mn 0.3%, Cr 1.6%, Ni 0.4%, Mo 0.4%, Si 0.30%, Re 0.4% ). El tratamiento térmico es temple (850 ℃, 880 ℃, 910 ℃ y 930 ℃) y revenido (200 ℃ y 250 ℃). Los resultados muestran que cuando la temperatura de templado es constante, la dureza de la muestra aumenta con el aumento de la temperatura de templado, mientras que la energía absorbida por el impacto disminuye y la tenacidad empeora. Se precipitan más carburos en el acero de aleación templado a 250 ℃, lo que aumenta la dureza de la matriz. Las propiedades mecánicas de la muestra templada a 250 ℃ son mejores que las templadas a 200 ℃. La resistencia al desgaste del acero de baja aleación templado a 890 ℃ y templado a 250 ℃ es la mejor.
Nuestros ingenieros también estudiaron el tratamiento térmico de aceros de baja aleación de carbono medio con una composición química de C 0.51%, Si 0.13%, Cr 1.52% y Mn 2.4%. Se estudiaron los efectos del enfriamiento por agua, el enfriamiento por aire y el enfriamiento por aire en la microestructura del acero de aleación, respectivamente.La microestructura del acero de aleación templado es martensita, y la microestructura después del enfriamiento por aire y el enfriamiento por aire es tanto de martensita como de bainita Después de un revenido adicional a 200 ℃ , 250 ℃, 300 ℃, 350 ℃ y 400 ℃, la dureza general de las muestras muestra una tendencia a la baja. Entre ellos, las muestras enfriadas por aire y enfriadas por aire son estructuras multifásicas que contienen la fase de bainita, y su dureza disminuye más lentamente. La pérdida por desgaste aumenta con el aumento de la temperatura de revenido. Debido a que la textura de la bainita tiene buena resistencia al ablandamiento por templado y buena tenacidad, la dureza de las muestras enfriadas por aire y enfriadas por aire disminuye. La resistencia al desgaste de la estructura compuesta con la fase de bainita es mejor.
(3) Estudio sobre materiales de revestimiento de molinos de minería
Nuestros ingenieros analizaron el comportamiento de falla de la placa de revestimiento (acero aleado 5cr2nimo) del molino semiautógeno en la mina de magnetita de vanadio y titanio. Los resultados muestran que la microestructura del acero de aleación es martensita con austenita retenida. Durante el servicio de la placa de revestimiento, el agregado mineral tiene un efecto de desgaste abrasivo por impacto en la placa de revestimiento, y la placa de revestimiento también es corroída por la pulpa. Se observó una gran cantidad de picaduras de corrosión y grietas en la superficie desgastada de la placa de revestimiento en servicio. Se considera que el motivo de la falla de la placa de revestimiento es que la carga de impacto en las condiciones de trabajo es demasiado baja y la placa de revestimiento no está lo suficientemente endurecida, lo que resulta en una baja dureza de la superficie de trabajo de la placa de revestimiento y una mala resistencia al desgaste. .
Nuestros ingenieros también estudiaron la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto de tres tipos de aceros de alta aleación con bajo contenido de carbono con diferentes contenidos de carbono (C: 0.16%, 0.21%, 0.25%). Los resultados muestran que la dureza del acero aleado aumenta con el aumento del contenido de carbono, mientras que la energía de absorción del impacto disminuye. Los resultados experimentales muestran que el acero de aleación con un contenido de carbono del 0.21% tiene la menor pérdida por desgaste y la mejor resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto.
También se estudió el efecto del contenido de silicio (Si: 0.53, 0.97, 1.49, 2.10, 2.60, c0.25%) sobre la microestructura, las propiedades mecánicas y la resistencia al desgaste de acero fundido de aleación de carbono medio alto en cromo. Los resultados muestran que el acero de aleación con un contenido de silicio de 1.49% tiene la mayor dureza (55.5 HRC) y la mejor tenacidad (energía de absorción de impacto: 27.20 J), y su microestructura es la martensita de listones. La prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto (carga de impacto: 4.5 J) muestra que el acero de aleación con un contenido de silicio del 1.49% tiene la menor pérdida por desgaste y la mejor resistencia al desgaste por corrosión por impacto.
Nuestros ingenieros también estudiaron el desgaste abrasivo por corrosión por impacto de tres tipos de acero para revestimiento de molienda húmeda de mina. Los tres tipos de revestimientos son acero de alta aleación con bajo contenido de carbono (estructura de malla de martensita, dureza: 45 ~ 50 HRC, valor de tenacidad al impacto superior a 50 J / cm2), acero con alto contenido de manganeso (estructura de austenita monofásica, dureza> 21 HRC, impacto valor de tenacidad superior a 147 J / cm2) y acero de aleación de carbono medio (estructura de martensita templada que contiene una pequeña cantidad de bainita y austenita retenida, dureza: 57 ~ 62 HRC, valor de tenacidad al impacto: 20 ~ 30 J / cm2)。 La carga de impacto es 2.7J y el material mineral es mineral de hierro ácido. Los resultados de la prueba muestran que el revestimiento de acero de alta aleación con bajo contenido de carbono tiene la menor pérdida de peso por abrasión y la mejor resistencia al desgaste por corrosión por impacto.
1.2.3.2 Acero de baja aleación resistente al desgaste
Las ventajas del acero de baja aleación se manifiestan principalmente en su buena templabilidad, alta dureza y alta tenacidad. Cada vez más investigadores comienzan a estudiar la posibilidad de utilizar acero de baja aleación en lugar de acero con alto contenido de manganeso como revestimientos del molino húmedo. Generalmente, el acero de baja aleación se transforma en martensita templada con buenas propiedades integrales agregando elementos como C, Mn, Cr, Si, Mo, B y seleccionando el tratamiento térmico apropiado.
Nuestros ingenieros han estudiado la aplicación del acero zg40cr2simnmov en los revestimientos del molino. El proceso de tratamiento térmico es de recocido de 900 ℃ + templado de aceite de 890 ℃ + templado (220 ± 10 ℃). Después del tratamiento térmico anterior, la microestructura del acero zg40cr2simnmov es martensita templada monofásica y sus propiedades mecánicas completas son buenas: dureza ≥ 50 HRC, límite elástico ≥ 1200 MPa, tenacidad al impacto ≥ 18 J / cm2. El acero de aleación y el acero con alto contenido de manganeso (propiedades mecánicas: dureza ≤ 229hb, límite elástico ≥ 735mpa, tenacidad al impacto ≥ 147j / cm2) se han probado en varias minas, como la planta de alúmina de Shandong Aluminium Corporation. Los resultados de la prueba muestran que la placa de revestimiento de acero zg40cr2simnmov tiene una larga vida útil en un molino de bolas húmedo y un molino de bolas seco.
Nuestros ingenieros también han estudiado el estudio de un acero fundido de baja aleación resistente al desgaste y el uso de placas de revestimiento. Se exploraron diferentes procesos de tratamiento térmico para el acero de baja aleación, y el proceso óptimo fue templar a 900 ~ 950 ℃ y templar a 500 ~ 550 ℃. Después del tratamiento térmico, el acero de aleación tuvo las mejores propiedades mecánicas, dureza: 46.2 HRC, límite elástico: 1500 MPa, tenacidad al impacto: 55 J / cm2.
Los resultados del desgaste abrasivo por impacto muestran que la resistencia al desgaste del acero de baja aleación templado a 900 ~ 950 ℃ y revenido a 500 ~ 550 ℃ es mejor que el ZGMn13 en las mismas condiciones de prueba. Además, el acero de aleación y el ZGMn13 se probaron en el concentrador Sizhou de la mina de cobre Dexing. Los resultados muestran que la vida útil del revestimiento de acero de baja aleación de elementos múltiples es 1.3 veces mayor que la de la placa de revestimiento ZGMn13 ordinaria.
Bajo la condición de la trituración en húmedo en las minas de metal, las limitaciones del revestimiento tradicional de acero con alto contenido de manganeso, que se usa ampliamente en la actualidad, son cada vez más prominentes, y la tendencia general es que su posición dominante sea reemplazada. El acero resistente al desgaste martensítico de baja aleación desarrollado en la actualidad tiene buena resistencia al desgaste, pero su tenacidad es pobre, lo que da como resultado que su resistencia al impacto no pueda cumplir con las condiciones de trabajo de la placa de revestimiento de mina metálica. Una situación similar existe en otros aceros aleados, lo que dificulta la renovación del revestimiento del molino de la mina. Sigue siendo una tarea difícil desarrollar un nuevo acero de aleación resistente al desgaste que pueda reemplazar los revestimientos tradicionales de las acerías con alto contenido de manganeso.
1.2.3.3 Acero resistente al desgaste de bainita
Las propiedades mecánicas generales del acero bainítico son buenas, y el acero con baja bainita tiene alta dureza, alta tenacidad, baja sensibilidad a las muescas y sensibilidad a las grietas. El método de producción tradicional de acero bainítico es agregar Mo, Ni y otros metales preciosos y adoptar un proceso de enfriamiento isotérmico. Esto no solo hace que el costo de producción del acero bainítico sea demasiado alto, sino que también conduce fácilmente a la inestabilidad de la calidad del acero debido a la dificultad del control del proceso. La aplicación industrial del acero bainítico también está seriamente limitada. Con la exploración y exploración adicionales del acero bainítico, se ha desarrollado acero de fase dual de bainita, como el acero de fase dual de bainita austenita, acero de bainita austenita reforzado eutécticamente, acero de fase dual de bainita martensita, etc., debido a su bajo costo de producción, El acero bainita se puede utilizar en la industria.
El acero bifásico de austenita bainita (A / b) combina la fuerte capacidad de endurecimiento por trabajo de la austenita y la alta dureza y tenacidad de la bainita, por lo que el acero bifásico a / b tiene alta resistencia y buena tenacidad, y tiene una excelente resistencia al desgaste. Mn Si Austenita Bainita El acero bifásico obtenido por austenizado tiene una buena resistencia al desgaste, que puede cumplir muchas condiciones de resistencia al desgaste. En este tipo de aceros bifásicos se seleccionan Mn, Cr y otros elementos de menor costo para mejorar la templabilidad de las piezas de acero. El coste de producción se reduce aún más y se obtiene un nuevo tipo de acero bifásico de Mn Si Austenita Bainita con buenas propiedades completas. Se introduce una especie de acero bainítico con micro y nanoestructura con austenita retenida dispersa en la matriz de bainita. El nuevo acero bainítico tiene una resistencia y una plasticidad ultraaltas y presenta excelentes propiedades mecánicas. Los resultados muestran que el acero microbainítico con alta austenita retenida tiene un valor de dureza alto a una temperatura de revenido relativamente baja (menos de 500), lo que muestra una buena estabilidad al revenido.
Aunque el acero bainítico tiene excelentes propiedades mecánicas, su proceso de producción es complejo y su costo es demasiado alto, lo que limita su aplicación en la industria de placas de revestimiento de molienda húmeda de minas. La aplicación industrial del acero resistente al desgaste de la serie bainita en las minas de metal necesita una mayor exploración.
1.2.3.4 Acero resistente al desgaste perlado
El acero perlítico generalmente se obtiene normalizando y templando después de alearlo con cromo, manganeso, molibdeno y otros elementos en acero al carbono. El acero perlítico tiene buena tenacidad, resistencia a la fatiga por impacto, tratamiento térmico simple y no tiene elementos de aleación valiosos. Su costo de producción es bajo. Es un tipo de acero aleado resistente al desgaste y a la corrosión con un gran potencial de desarrollo. El acero de aleación resistente al desgaste Cr Mn Mo con alto contenido de carbono tiene buena tenacidad y cierta capacidad de endurecimiento por trabajo, por lo que se puede utilizar en entornos de desgaste abrasivo corrosivo con cierta carga de impacto.
La composición química y las propiedades mecánicas del acero resistente al desgaste de perlita Cr Mn Mo con alto contenido de carbono se muestran en la Tabla 1-1.
Tabla 1-1 Composición química y propiedades mecánicas del acero fundido resistente al desgaste de perlita | |||||||
composición química | propiedades mecánicas | ||||||
C | Mn | Si | Ni | Cr | Mo | HBW | KV2 / J |
0.55 | 0.6 | 0.3 | 0 | 2 | 0.3 | 275 | / |
0.65 | 0.9 | 0.7 | 0.2 | 2.5 | 0.4 | 325 | 9.0 - 13.0 |
0.65 | 0.9 | 0.3 | 0 | 2 | 0.3 | 321 | / |
0.75 | 0.9 | 0.7 | 0.2 | 2.5 | 0.4 | 363 | 8.0 - 12.0 |
0.75 | 0.6 | 0.3 | 0 | 2 | 0.3 | 350 | / |
0.85 | 0.9 | 0.7 | 0.2 | 2.5 | 0.4 | 400 | 6.0 - 10.0 |
1.3 Mecanismo y modelo de desgaste
El desgaste se refiere al fenómeno de que el material se separa de la superficie de contacto debido a una cierta tensión debido al deslizamiento relativo del material. El mecanismo de desprendimiento del material de la superficie puede ser diferente debido a las diferentes propiedades de los materiales, el entorno de trabajo, la carga y el modo de acción. El mecanismo de desgaste se puede dividir en desgaste adhesivo, desgaste abrasivo, desgaste por fatiga superficial, desgaste por rozamiento y desgaste por impacto. Según las estadísticas, la pérdida económica causada por el desgaste abrasivo es la mayor, representa aproximadamente el 50% del total, el desgaste adhesivo representa el 15% del total; el desgaste por rozamiento representa el 7%; el desgaste por erosión representa el 7% del total; el desgaste por corrosión representa el 5% del total.
1.3.1 Mecanismo de desgaste abrasivo
El desgaste del acero de aleación causado por el desgaste abrasivo es el mayor, y se debe principalmente a 1. El desgaste causado por el deslizamiento de la superficie dura y rugosa sobre la superficie blanda; 2. El desgaste causado por la fricción mutua de partículas duras que se deslizan entre las superficies de contacto. Según las diferentes condiciones de desgaste, el mecanismo de desgaste abrasivo se puede dividir en los dos tipos siguientes:
Tipo 1: mecanismo de microcorte
Bajo la acción de una carga externa, las partículas de desgaste en la superficie del material producen una fuerza sobre el material. Cuando la dirección de la fuerza está en la dirección normal, las partículas de desgaste en la superficie del material producen una fuerza sobre el material.Cuando la dirección de la fuerza es tangencial, las partículas abrasivas se mueven paralelas a la superficie de desgaste debido a la tangencial. fuerza. Si la resistencia de las partículas abrasivas que se mueven sobre la superficie del material es pequeña, cortará el material y producirá astillas. La trayectoria de corte de las partículas abrasivas en la superficie del material es estrecha y poco profunda, y el tamaño de corte es pequeño, por lo que se denomina microcorte. Si las partículas abrasivas no tienen bordes afilados o los ángulos son diferentes de la dirección de la trayectoria de corte, o el material en sí tiene buena plasticidad, el efecto de corte no hará que el material produzca virutas, sino que será empujado hacia el frente o hacia ambos lados partículas abrasivas, y se formará un surco en la superficie del material a lo largo de la trayectoria de movimiento de las partículas abrasivas.
Tipo 2: Mecanismo de desconchado por fatiga
El mecanismo de desconchado por fatiga se refiere a que la matriz se deforma y endurece bajo la acción de partículas abrasivas, y se generan grietas en la capa del subsuelo debido a la tensión de contacto. Las grietas se extienden a la superficie y se caen en forma de una capa delgada, y se forman picaduras irregulares en la superficie del material. Cuando las partículas abrasivas se deslizan sobre la superficie de la muestra, se formará una gran área de deformación plástica. Después de una deformación plástica repetida, debido al endurecimiento por trabajo, la superficie del material finalmente se desprende y se convierte en restos de desgaste. En general, el límite de fatiga basado en la resistencia al desgaste del material es incorrecto.
1.3.2 Mecanismo y modelo de corrosión y desgaste
El molino húmedo que se utiliza en las minas metalúrgicas no solo sufrirá el impacto de una carga pesada y un desgaste severo, sino que también se corroerá por la suspensión líquida. El desgaste por corrosión se refiere al proceso de pérdida de masa causado por la reacción electroquímica o química entre la superficie del material y el entorno circundante, que se denomina desgaste por corrosión. La condición de trabajo del molino húmedo de la mina suele ser desgaste por corrosión electroquímica. El mecanismo de promoción mutua entre desgaste y corrosión hace que la pérdida de materiales exceda la tasa de desgaste única más la tasa de corrosión. Para estudiar el efecto de la abrasión húmeda sobre el mecanismo de desgaste, es necesario estudiar el mecanismo de corrosión.
1.3.2.1 Promoción del desgaste por corrosión
(1) Modelo de desmontaje mecánico. La Figura 1-3 muestra el modelo de extracción mecánica. Debido a la existencia de un medio corrosivo, se producirá una corrosión uniforme en la superficie del metal durante la corrosión y el desgaste, y los productos de corrosión generados pueden cubrir completamente la superficie de la muestra. Esta capa de producto de corrosión se llama película de corrosión. Puede evitar que la superficie del material sufra una mayor corrosión, pero es fácil de desgastar por otros materiales duros o partículas abrasivas en el deslizamiento relativo de la tensión. Entonces, la superficie de metal desnudo es fácil de corroer, por lo que el desgaste promueve la corrosión. En un medio de corrosión específico, la resistencia a la corrosión de los materiales depende principalmente de la película pasiva. Generalmente, la tasa de desgaste por corrosión del metal con poca capacidad de recuperación de película pasiva aumentará en 2 órdenes de magnitud o incluso 4 órdenes de magnitud en comparación con la tasa de corrosión estática única.
(2) Según el modelo electroquímico, se producirá una cierta área de deformación plástica en la superficie de la muestra de metal debido a la fuerza de corte angular del abrasivo. La corrosión electroquímica de la superficie del metal es muy desigual, lo que conduce a un aumento adicional de la velocidad de corrosión.
1.4 El propósito, significado y contenidos principales de esta investigación
El costo de funcionamiento de un molino semi-autógeno utilizado en la producción de minas de metal es enorme, y la parte más grave del desgaste y el gasto es el revestimiento del molino. China consume alrededor de 2.2 millones de toneladas de materiales de acero resistentes al desgaste cada año. Entre ellos, el revestimiento del molino utilizado en diversas condiciones de producción consume hasta 220000 toneladas de acero, lo que representa aproximadamente una décima parte del consumo total de piezas de acero resistentes al desgaste.
Las condiciones de trabajo de los molinos semiautógenos utilizados en la mina metalúrgica son malas. Como la parte del molino más dañada, la vida útil del revestimiento es demasiado corta, lo que no solo aumenta el costo de operación del molino semiautógeno, sino que también afecta seriamente la eficiencia de producción de la mina de metal. En la actualidad, el acero con alto contenido de manganeso se usa generalmente para la placa de revestimiento de la laminadora semiautógena. Aunque el acero con alto contenido de manganeso tiene un buen rendimiento integral y una buena capacidad de endurecimiento por trabajo, el límite elástico del acero con alto contenido de manganeso es demasiado bajo, que es fácil de deformar y fallar, que no puede cumplir con las condiciones de servicio del revestimiento de molino semiautógeno y el servicio la vida de la placa de revestimiento es corta. Para mejorar los problemas anteriores, se debe desarrollar un nuevo tipo de acero de aleación resistente al desgaste con buenas propiedades integrales como sustituto de los revestimientos de acero con alto contenido de manganeso.
Con base en el análisis del entorno industrial y minero del molino semi-autógeno y el análisis de los materiales de revestimiento de varios molinos húmedos, se encuentra que el revestimiento del molino semi-autógeno es de gran importancia El acero de aleación resistente al desgaste para la placa debe tener dureza y tenacidad; el acero de aleación debe ser una estructura monofásica en la medida de lo posible, o debe ser una estructura multifásica con una buena combinación de dureza y tenacidad, como estructura de matriz + carburo; el acero de aleación también debe coincidir con un buen límite elástico y tener cierta capacidad para resistir la deformación; el acero de aleación debe tener una buena resistencia al desgaste por abrasión por corrosión por impacto.
Los principales contenidos de la investigación son los siguientes:
(1) Estudio sobre el tratamiento térmico de aceros de baja aleación con alto contenido de carbono y resistentes al desgaste.
A través del análisis de la microestructura, las propiedades mecánicas y el desgaste abrasivo por corrosión por impacto de un acero resistente al desgaste de baja aleación con alto contenido de carbono con diferentes tratamientos térmicos, se obtuvo un tipo de acero de aleación resistente al desgaste con mejores propiedades integrales.
La composición del acero de baja aleación con alto contenido de carbono: C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, N 0.10%.
Tratamiento térmico de acero de baja aleación con alto contenido de carbono: recocido 1000 ℃ × 6h + temple de aceite 950 ℃ × 2.5h + templado 570 ℃ × 2.5h; 1000 ℃ × 6 h recocido + 950 ℃ × 2.5 h templado de aceite + 250 ℃ × 2.5 h templado; 1000 ℃ × 6h recocido + 950 ℃ × 2.5h normalización + 570 ℃ × 2.5h templado; Recocido 1000 ℃ × 6h + normalización 950 ℃ × 2.5h + templado 250 ℃ × 2.5h.
(2) Basado en el diseño de acero de aleación con alto contenido de carbono, se diseñaron respectivamente acero bainítico con alto contenido de carbono resistente al desgaste, compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso y acero perlita. La fundición y el tratamiento térmico de los revestimientos del molino se completaron en Qiming Machinery y la prueba preliminar se realizó en minas de metal.
(3) Observación e investigación de microestructuras.
Se observó la estructura metalográfica del acero de baja aleación con alto contenido de carbono en estado de tratamiento térmico, y se analizó la influencia de diferentes procesos de tratamiento térmico en la microestructura del acero de baja aleación con alto contenido de carbono mediante análisis y comparación. Al mismo tiempo, se analiza la microestructura de acero bainítico resistente al desgaste, acero perlita y revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso.
(4) Ensayo e investigación de propiedades mecánicas.
Se probaron la dureza y la energía de impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono y tratado térmicamente, y se estudió la dureza y la tenacidad al impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono después de diferentes tratamientos térmicos. Al mismo tiempo, se probaron y analizaron la dureza y la energía absorbida por el impacto del acero bainítico resistente al desgaste, el acero perlita y el revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso. Se llevaron a cabo ensayos de tracción en aceros de baja aleación con alto contenido de carbono y tratados térmicamente para estudiar el límite elástico y otras propiedades de los aceros de baja aleación con alto contenido de carbono con diferentes procesos de tratamiento térmico. Al mismo tiempo, se probó y analizó el límite elástico del acero bainítico resistente al desgaste, el acero perlítico y el revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso.
(5) Estudio sobre las características de desgaste abrasivo de la corrosión por impacto
Bajo la energía de impacto de 4.5j y 9j respectivamente, se estudiaron la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto y el mecanismo de desgaste del acero de baja aleación con alto contenido de carbono con diferentes procesos de tratamiento térmico, y la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto del acero bainítico resistente al desgaste, acero perlita y se probaron y compararon placas de revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso. El análisis proporciona la base para la aplicación industrial práctica del acero.
2.0 Condiciones y métodos de prueba
En la condición de medio corrosivo húmedo, la tasa de corrosión del material de acero es mucho mayor que en la condición seca, que es varias veces la del estado seco. Con el fin de desarrollar acero de aleación resistente al desgaste, resistente a la corrosión y resistente al impacto, en este documento se diseñan compuestos de matriz de acero con alto contenido de carbono y baja aleación, acero bainítico, perlita y acero con alto contenido de manganeso. , y también se estudian la microestructura y propiedades mecánicas de estos aceros aleados. Se realizaron pruebas de tracción, prueba de impacto, corrosión por impacto y pruebas de desgaste abrasivo para obtener aceros resistentes al desgaste con mejor desempeño integral, que pueden ser una referencia para la selección de semi -revestimientos de molino autógenos.
2.1 Método de prueba
2.1.1 Fundición de bloques de prueba
Las muestras de acero con alto contenido de carbono y baja aleación utilizadas en este documento se fundieron en un horno de inducción de frecuencia media con revestimiento de horno alcalino y se moldearon en un bloque de prueba estándar en forma de Y, que se muestra en la figura 2-1. La fundición y el tratamiento térmico del acero bainítico con alto contenido de carbono resistente al desgaste, el acero perlita y los revestimientos de molino compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso se han completado en la maquinaria Qiming, y se ha llevado a cabo un uso de prueba preliminar en la mina.
2.1.2 Diseño del proceso de tratamiento térmico
El proceso de tratamiento térmico tiene una influencia obvia en la microestructura, las propiedades mecánicas y la resistencia al desgaste del acero de baja aleación con alto contenido de carbono. El proceso de tratamiento térmico de este tipo de acero de baja aleación con alto contenido de carbono se muestra en la figura 2-2.
Preparación de muestras 2.1.3
Las muestras para análisis de microestructura, dureza, XRD, prueba de impacto, prueba de tracción y prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto se cortaron a partir de bloques de prueba en forma de Y de acero de baja aleación con alto contenido de carbono con diferentes tratamientos térmicos y estados de fundición. El modelo de la cortadora de alambre es DK77. Corte el bloque de prueba con el procesamiento de la máquina de pulir con la rugosidad adecuada.
2.1.4 Observación de la estructura metalográfica
La microestructura de cada muestra se observó mediante microscopio óptico Lycra. Se utilizó una solución de alcohol de ácido nítrico al 4% en volumen como solución de corrosión para acero de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso en diferentes estados de tratamiento térmico. Debido a la buena resistencia a la corrosión del acero bainítico, se selecciona la solución de cloruro férrico de ácido clorhídrico y alcohol como solución a la corrosión de la placa de revestimiento de acero bainítico. La fórmula de la solución de corrosión es 1 g de cloruro férrico, 2 ml de ácido clorhídrico y 100 ml de etanol.
2.1.5 Prueba de propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas de los materiales, también conocidas como propiedades mecánicas de los materiales, se refieren a las propiedades mecánicas de los materiales bajo diversas cargas externas en un entorno determinado. Las propiedades mecánicas convencionales de los materiales metálicos incluyen dureza, resistencia, tenacidad al impacto y plasticidad. Este proyecto se centra en ensayos de macro dureza, impacto y tracción.
La dureza Rockwell (HRC) del acero de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso, tratados térmicamente y fundidos, fueron probados por el probador de dureza óptica HBRVU-187.5 Bromwell. Cada muestra se midió en 10 posiciones diferentes y el valor de dureza de la muestra fue la media aritmética de los resultados de la prueba.
La máquina de prueba de impacto de péndulo de metal instrumentado JBW-300hc se utilizó para probar la energía de absorción de impacto de muestras Charpy estándar con muesca en V de acero de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero perlita y revestimiento de acero bainita en estado tratado térmicamente y fundido respectivamente; El revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso se procesó en una muestra de muesca en U Charpy estándar de acuerdo con el estándar, y se probó la energía de absorción de impacto. El tamaño de impacto de cada tipo de muestra con muescas es de 10 mm * 10 mm * 50 mm, y el tamaño de impacto promedio de cada muestra es como se muestra en el dibujo de 3 muescas.
Mediante el uso de la máquina de prueba de tracción universal electrónica controlada por microordenador WDW-300hc, las pruebas de tracción se llevaron a cabo en acero de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso como tratamiento térmico y fundido en la habitación temperatura. Las muestras de placa de revestimiento de material de matriz de acero con alto contenido de carbono y baja aleación, acero bainítico, acero perlita y acero con alto contenido de manganeso, fundidas y tratadas térmicamente, se procesan en barras de prueba de tracción, como se muestra en la figura 2-5. La velocidad de tracción a temperatura ambiente se establece en 0.05 mm / min, y cada muestra se prueba tres veces y se toma el valor medio.
2.1.6 ensayo de desgaste abrasivo por corrosión por impacto
La prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto se lleva a cabo en la máquina de prueba de desgaste abrasivo de carga dinámica MLD-10a modificada. El diagrama esquemático del comprobador de desgaste se muestra en la Fig. 2-6. Después de la modificación, la máquina de prueba puede simular la condición de desgaste abrasivo por corrosión por impacto del revestimiento del molino semiautógeno hasta cierto punto. Los parámetros de prueba específicos se muestran en la tabla 2-1.
Tabla 2-1 Los parámetros técnicos de la máquina de prueba de desgaste por corrosión por impacto | |
Nombre del parámetro | Valor del parámetro |
Energía de impacto / J | 4.5 |
Peso del martillo / kg | 10 |
Tiempos de impacto / tiempo · min-1 | 100 |
Altura de caída libre del martillo / mm | 45 |
Velocidad de rotación de la muestra inferior / R · min-1 | 100 |
Tamaño abrasivo / malla | 60-80 (arena de cuarzo) |
Relación de masa de agua a arena de cuarzo | 2:5 |
Masa de agua / kg | 1 |
Masa de arena de cuarzo / kg | 2.5 |
Durante la prueba, la muestra superior se instala en el martillo y la muestra inferior se coloca en el eje. Impulsados por el motor, la muestra inferior y la cuchilla mezcladora del eje principal giran con el motor. El martillo de impacto se eleva para establecer la altura requerida de energía de impacto y luego cae libremente. Impulsada por el martillo, la muestra superior impacta repetidamente sobre la muestra inferior y el abrasivo (arena de cuarzo húmeda) entre las muestras superior e inferior mediante la paleta mezcladora. En el lapso de tiempo de preparación para ingresar al siguiente ciclo de erosión por impacto, las muestras superior e inferior y los abrasivos tendrán un deslizamiento relativo, y el proceso es un desgaste abrasivo de tres cuerpos. Tanto la muestra superior como la inferior están sujetas a cierto impacto y desgaste abrasivo, lo que resulta en una pérdida de peso de la muestra, que es la cantidad de abrasión de la muestra.
Las muestras más bajas de las muestras son acero 45 después de templado y revenido, y la dureza es 50HRC. Las muestras superiores son acero de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso como tratado térmicamente y fundido. Bajo la energía de impacto de 4.5j, el tamaño de la muestra superior es de 10 mm * 10 mm * 30 mm, y la cara del extremo inferior se procesa en una superficie de arco con un diámetro de 50 mm, como se muestra en la Fig. 2-7; la parte superior de la muestra superior con 9j de energía de impacto es de 10 mm * 10 mm * 20 mm, y la parte inferior es de 7.07 mm * 7.07 mm * 10 mm, y la cara del extremo inferior se procesa en una superficie de arco con un diámetro de 50 mm, como se muestra en la figura 2-8.
Antes de la prueba de desgaste, la muestra debe triturarse previamente durante 30 minutos para eliminar la influencia del error de instalación de la muestra y otros factores. Después de la molienda previa, primero retire los desechos y otros desechos adheridos a la superficie desgastada con un cepillo suave, luego limpie la muestra con etanol absoluto ultrasónico, séquela inmediatamente y pésela con una balanza analítica electrónica (pésela tres veces cada vez, y tomar su valor medio como la calidad de la muestra). Al comienzo de la prueba de desgaste, pese cada 15 minutos y luego repita la operación de pesaje anterior.
2.1.7 Observación de la morfología de la fractura por impacto, la fractura por tracción y el desgaste por corrosión
La fractura por impacto, la fractura por tracción y la morfología del desgaste por corrosión de las muestras se observaron con un aumento de 500 y 2000 veces mediante el uso de un microscopio electrónico de barrido phenom prox. Las muestras a observar se limpiaron y secaron con etanol, y la morfología de la superficie de las muestras se observó bajo el microscopio electrónico de barrido, y se analizó el mecanismo de fractura y el mecanismo de desgaste del acero de aleación resistente al desgaste.
3.0 Efecto del tratamiento térmico sobre la microestructura y las propiedades mecánicas de los revestimientos de molinos SAG de acero de baja aleación y alto contenido de carbono resistentes al desgaste
El tratamiento térmico tiene una gran influencia en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero de baja aleación con alto contenido de carbono. En este capítulo, se estudia el efecto de diferentes tratamientos térmicos sobre el acero de baja aleación con alto contenido de carbono resistente al desgaste con una determinada composición, y el proceso de tratamiento térmico se optimiza para obtener el acero de aleación óptimo resistente al impacto y al desgaste.
La composición química del acero de baja aleación con alto contenido de carbono resistente al desgaste se muestra en la tabla 3-1.
Tabla 3-1 La composición química de los aceros de baja aleación con alto contenido de carbono y corrosión por abrasión (% en peso) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
0.655 | 0.542 | 0.976 | 0.025 | 0.023 | 2.89 | 0.75 | 0.352 |
De acuerdo con el proceso de tratamiento térmico que se muestra en la Fig. 2-2, el bloque de prueba en forma de Y se trató térmicamente y se marcó como muestras 1, 2, 3 y 4, y el estado como fundido se marcó como muestra 5. Después El tratamiento térmico, las muestras para la observación de la microestructura, la prueba de dureza, la prueba de impacto, la prueba de tracción y la prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto se cortaron con una máquina cortadora de alambre.
3.1 Efecto del proceso de tratamiento térmico en la microestructura y propiedades mecánicas del acero de baja aleación con alto contenido de carbono
3.1.1 Microestructura
La Figura 3-1 muestra la microestructura de acero de baja aleación con alto contenido de carbono con diferentes estados de tratamiento térmico, y la Figura 3-1 (a) (b) muestra la estructura metalográfica de la muestra 1. Después del recocido a 1000 ℃ y normalizado a 950 ℃ y revenido a alta temperatura (570 ℃), la microestructura de la muestra es perlita. La Fig. 3-1 (c) (d) muestra la estructura metalográfica de la muestra 2. Después de recocer a 1000 ℃ y normalizar a 950 ℃ y templar a baja temperatura (250 ℃), la microestructura de la muestra también es perlita. La Fig. 3-2 (a) (b) muestra la microestructura de alta potencia tomada por SEM. En la microestructura de la muestra 1 (Fig. 3-2 (a)), se puede observar perlita laminar con alternancia de luz y oscuridad, y la microestructura de la muestra 2 (Fig. 3-2 (b)) también se puede observar con evidentes perlita laminar. Bajo el mismo aumento, la estructura de perlita del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (1 × 10) templado a 570 ℃ tiende a ser esferoidizado. La Fig. 3-1 (E) (f) muestra la estructura metalográfica de la muestra 3. Después de recocido a 1000 ℃, templado con aceite a 950 ℃ y templado a alta temperatura (570 ℃), la microestructura de la muestra es sorbita templada con martensita orientación. La figura 3-1 (g) (H) muestra la estructura metalográfica de la muestra 4. Después de recocido a 1000 ℃, templado con aceite a 950 ℃ y templado a baja temperatura (250 ℃), la microestructura de la muestra se templa a baja temperatura. martensita. Cuando la muestra se enfría en aceite a 950 ℃ y se templa a baja temperatura, los átomos de C se difunden primero y precipitan los carburos dispersos de una solución sólida α sobresaturada. Con el aumento de la temperatura de revenido, el carburo se precipita en el acero aleado y el carburo se transforma gradualmente en cementita y crece gradualmente. A medida que pasa el tiempo, la austenita retenida comienza a descomponerse y la cementita precipita al mismo tiempo. Cuando la temperatura de templado aumenta a 570 ℃, los átomos de C sobresaturados precipitan completamente de la solución sólida α sobresaturada, y la cementosita fina se agrega y se vuelve más gruesa, mostrando la sorbita templada que mantiene la orientación de la martensita.
La Figura 3-3 muestra los patrones de difracción XRD de acero de baja aleación con alto contenido de carbono en diferentes estados de tratamiento térmico. Puede verse en el patrón que las muestras en diferentes estados de tratamiento térmico tienen solo fase α o fase α sobresaturada y fase de cementita, sin otras fases.
3.1.2 Propiedades mecánicas
La Fig. 3-4 muestra la dureza de los aceros de baja aleación con alto contenido de carbono en diferentes tratamientos térmicos y estados de fundición. Los resultados muestran que: el valor de dureza del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (muestra 4) recocido a 1000 ℃ y templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ es el más alto. Los valores de dureza de la muestra 1, la muestra 2 y la muestra 3 son muy cercanos y significativamente más bajos que los de la muestra 4, y la muestra 2 es ligeramente más alta que la muestra 1 y la muestra 3. Porque cuanto mayor es la temperatura de revenido, menor es la dureza. de acero aleado es. La dureza de 2 × 10 muestras templadas a baja temperatura (250 ℃) es ligeramente superior a la de 1 × 10 muestras templadas a alta temperatura (570 ℃), y la de 4 × 10 muestras templadas a baja temperatura (250 ℃) es mayor que el de 3 × 10 muestras. 1 # muestra y 2 # muestras son acero de baja aleación con alto contenido de carbono después del tratamiento de normalización y revenido. La temperatura de revenido tiene poco efecto sobre el valor de dureza del acero, y la diferencia es pequeña, por lo que el valor de dureza de la muestra 1 # y la muestra 2 # tiene poca diferencia. La muestra 3 # y la muestra 4 # son acero de baja aleación con alto contenido de carbono después del tratamiento de temple y revenido. La temperatura de revenido tiene una gran influencia en el valor de dureza de la muestra. La dureza de la muestra 4 # templada a baja temperatura es mucho mayor que la de la muestra 3 # después del templado a alta temperatura.
En la figura 3-5 se muestra la energía absorbida por el impacto de diferentes tratamientos térmicos y aceros de baja aleación con alto contenido de carbono. Los resultados muestran que la energía de absorción de impacto de las muestras 1, 2, 3 y 4 disminuye a su vez. La energía de absorción de impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (muestra 1) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y templado a 570 ℃ es significativamente mayor que la de otras muestras. Esto se debe a que después de normalizar el tratamiento, se mejora el grado de solución sólida de cada elemento en el acero de aleación en austenita, se mejora la segregación de elementos de aleación en la estructura de fundición, se mejora el grado de homogeneización de la estructura de fundición y se mejora la tenacidad de impacto de la se mejora el acero. Después de normalizar y templar el tratamiento térmico, 1 y 2 muestras tienen estructura de perlita con buena tenacidad. La estructura de perlita de la muestra 1 se pasiva y tiende a esferoidizar. Por tanto, la tenacidad de la muestra 1 es mejor que la de la muestra 2 y la energía de impacto de la muestra 1 es mayor. Después del temple con aceite y el tratamiento de revenido a baja temperatura, la microestructura final del acero de aleación es martensita revenido. La muestra mantiene alta dureza y baja tenacidad una vez templada, por lo que el acero de aleación aún mantiene alta dureza y baja tenacidad. Después del enfriamiento con aceite y el revenido a altas temperaturas, la martensita comenzó a descomponerse y se formó una gran cantidad de sorbita. La dureza de la muestra 3 disminuyó significativamente y la tenacidad aumentó significativamente. Por lo tanto, la tenacidad de la muestra 3 fue mejor que la de la muestra 4. La energía de absorción de impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recién fundido es la más baja y la tenacidad es la peor.
Los resultados de tracción de los aceros de baja aleación con alto contenido de carbono en diferentes tratamientos térmicos y estados de fundición se muestran en la tabla 3-2. Los resultados muestran que la resistencia a la tracción Rm: 3 # > 1 # > 2 # > 4 # > 5 #; Fuerza de producción Rel: 3 # > 1 # > 2 # > 4 # 、 5 #. En otras palabras, la resistencia del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (3 #) recocido a 1000 ℃, templado con aceite a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ tiene la resistencia más alta, y el acero de baja aleación con alto contenido de carbono (4 #) recocido a 1000 ℃, aceite templado a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ tiene la resistencia más baja. Elongación después de la fractura δ: 1 # > 2 # > 3 # > 4 # > 5 #, Es decir, el acero de baja aleación con alto contenido de carbono (1 #) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ tiene el mejor plasticidad, 1 #, 2 #, 3 # y 4 # son fracturas mixtas.Los resultados muestran que la plasticidad del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 4) recocido a 1000 ℃, enfriado con aceite a 950 ℃ y templado a 250 ℃ es lo peor, que es la fractura frágil. La resistencia y plasticidad del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (n. ° 5) recién fundido son peores que las de la muestra de tratamiento térmico, que es una fractura frágil.
Tabla 3-2 Resultados de la prueba de tracción de aceros de baja aleación con alto contenido de carbono en los diferentes procesos de tratamiento térmico | |||
Artículo No. | Resistencia a la tracción / Mpa | Alargamiento tras fractura /% | Fuerza de producción / Mpa |
1# | 1005 | 14.31 | 850 |
2# | 947 | 13.44 | 760 |
3# | 1269 | 10.53 | 1060 |
4# | 671 | 4.79 | / |
5# | 334 | 3.4 | / |
3.1.3 análisis de fracturas por impacto
La figura 3-6 muestra la morfología de la fractura por impacto de diferentes tratamientos térmicos y aceros de baja aleación con alto contenido de carbono y recién fundidos. La Fig. 3-6 (a) (b) muestra la morfología de la fractura por impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (muestra 1) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y templado a 570 ℃. Los resultados de la observación SEM muestran que la superficie de la fractura es relativamente plana de acuerdo con la observación macroscópica (ver Fig. 3-6 (a)) 3-6 (b)) La observación muestra que hay pequeños hoyuelos en la superficie de la fractura, y un claro se puede ver el patrón de la lengua. Esta muestra muestra una mejor tenacidad que otras muestras. La Fig. 3-6 (c) (d) muestra la morfología de la fractura por impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (muestra 2) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y templado a 250 ℃. Se puede ver en la observación a bajo aumento (ver Fig. 3-6 (c)) que la superficie de la fractura es relativamente plana, y en la observación de alta potencia (ver Fig. 3-6 (d)), una pequeña Se puede observar un número de hoyuelos en la fractura, y se puede observar un patrón obvio en forma de lengua y un borde de lágrima. Se revelan las características de la cuasi escisión. La Fig. 3-6 (E) (f) muestra la morfología de la fractura por impacto de acero de baja aleación con alto contenido de carbono (muestra 3) recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 570 ℃. La fractura es relativamente plana según la observación a bajo aumento (ver Fig. 3-6 (E)), y hay algunos hoyuelos y un pequeño número de bordes de rotura en la fractura que se observan a gran aumento (ver Fig. 3-6). 3 (f)). La Fig. 6-4 (g) (H) muestra la morfología de la fractura por impacto de acero de baja aleación con alto contenido de carbono (1000 #) recocido a 950 ℃, normalizado a 570 ℃ y templado a 3 ℃. La fractura es una fractura intergranular que se observa con un aumento reducido (v. Fig. 6-3 (g)), y hay algunos bordes desgarrados y una morfología de fractura de cuasi hendidura con un aumento elevado (v. Fig. 6-3 (H)). La Fig. 6-5 (I) (J) muestra la morfología de la fractura por impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recién fundido (XNUMX #). La fractura muestra un patrón de río, que es una fractura frágil típica, y la tenacidad de la muestra recién fundida es la peor.
3.1.4 Análisis de fracturas por tracción
En la figura 3-7 se muestra la morfología de la fractura por tracción del acero de baja aleación con alto contenido de carbono con diferente tratamiento térmico y estado fundido. La figura 3-7 (a) (b) muestra la morfología de la fractura por tracción del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 1) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y templado a 570 ℃. Se pueden observar pequeños hoyuelos y el área de la fractura es grande, que pertenece a la fractura dúctil con alta tenacidad. La figura 3-7 (c) (d) muestra la morfología de la fractura por tracción de acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 2) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y templado a 250 ℃. Se observan pequeños hoyuelos y ranuras parcialmente lisas en gran aumento (Fig. 3-7 (d)). No se encuentran grietas en las ranuras, que pertenece a la fractura dúctil. Los hoyuelos son más pequeños y menos profundos, y la dureza de la muestra es peor que la del n. ° 1. La Fig. 3-7 (E) (f) muestra la morfología de la fractura por tracción del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 3) recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 570 ℃. Se pueden observar la mayoría de los patrones de hendidura y una pequeña cantidad de pequeños hoyuelos. El área del patrón de escisión es más grande, el área de la fibra es más pequeña y la muestra n. ° 3 es una fractura mixta. Figura 3-7 (g) (h) La morfología de la fractura por tracción del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 4) recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ muestra un patrón de río obvio y características de fractura por división. A gran aumento (Fig. 3-7 (H)), se observa un pequeño número de hoyuelos poco profundos en el centro de la fractura, pero las muestras aún pertenecen a la fractura frágil. La Fig. 3-7 (I) (J) muestra la morfología de la fractura por tracción del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recién fundido (# 5) con un patrón de río obvio y características de fractura por escisión obvias. Pertenece a la fractura frágil y la tenacidad de la muestra es la peor.
Se sometieron a cuatro tratamientos térmicos diferentes aceros aleados con alto contenido de carbono y baja aleación resistente al desgaste con una composición de c0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75% y N 0.10%. Se estudiaron los efectos de diferentes tratamientos térmicos sobre la microestructura y propiedades mecánicas de aceros de baja aleación con alto contenido de carbono. Los métodos de tratamiento térmico del acero de baja aleación con alto contenido de carbono son los siguientes: recocido 1000 ℃ × 6h + normalizado 950 ℃ × 2.5h + templado 570 ℃ × 2.5h; 1000 ℃ × 6h recocido + 950 ℃ × 2.5h normalización + 250 ℃ × 2.5h templado; 1000 ℃ × 6 h recocido + 950 ℃ × 2.5 h templado de aceite + 570 ℃ × 2.5 h templado; Recocido de 1000 h × 6h + temple de aceite de 950 ℃ × 2.5h + templado de 250 ℃ × 2.5h. Los resultados muestran que:
- La microestructura del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 1) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y templado a 570 ℃ es perlita. La microestructura del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 2) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y templado a 250 ℃ también es perlita. Sin embargo, la estructura de perlita del n. ° 1 está pasivada y tiende a ser esferoidizada, y sus propiedades completas son mejores que las del n. ° 2. La microestructura del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (muestra 3) recocido a 1000 ℃, enfriado con aceite a 950 ℃ y templado a 570 ℃ es sorbita templada con orientación martensita. La microestructura del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 4) recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ es martensita templada.
- La dureza del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 4) recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ tiene la dureza Rockwell más alta de 57.5 HRC. La dureza de los otros tres tipos de acero de baja aleación con alto contenido de carbono es menor que la de la muestra 4, y los valores de dureza son cercanos. La dureza de las muestras 1,2,3, 43.8, 45.3 es 44.3 HRC, XNUMX HRC y XNUMX HRC.
- La prueba de tenacidad al impacto con muesca en V muestra que el acero de baja aleación con alto contenido de carbono (n. ° 1) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 tempe y templado a 570 the tiene la energía de absorción de impacto más alta (8.37 J) y la mejor tenacidad. Los resultados de la prueba de tracción también muestran que el alargamiento después de la fractura δ del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 1) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ tiene el alargamiento máximo después de la fractura (14.31%), y la fractura es una fractura dúctil.
- Los resultados de la prueba de tracción muestran que la resistencia del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 3) recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ tiene la mejor resistencia (Rm: 1269mpa, Rel: 1060mpa), el fuerza de # 1, # 2, # 3, y # 4 es Rm: 1005 MPa, Rel: 850 MPa; Rm: 947 MPa, Rel: 740 MPa; Rm: 671 MPa.
- Las propiedades mecánicas del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (n. ° 5) recién fundido son peores que las de las muestras tratadas térmicamente. El tratamiento térmico mejora las propiedades integrales del acero de baja aleación con alto contenido de carbono.
4.0 Microestructura y propiedades mecánicas del acero bainítico resistente al desgaste, acero perlítico y revestimientos de molino compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso
Para comparar y estudiar el acero de aleación resistente al desgaste y a la corrosión para la placa de revestimiento del laminador semiautógeno, tomando el acero de aleación con alto contenido de carbono como orientación básica, nuestra fábrica diseñó tres tipos de acero de aleación con alto contenido de carbono y sus materiales compuestos y placas de revestimiento hechas. La fundición y el tratamiento térmico se completó en nuestra fábrica y el ensayo preliminar se realizó en minas de metal.
En la tabla 4-1, la tabla 4-2 y la tabla 4-3 se muestra la composición química de los revestimientos de acero bainítico, perlita y compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso.
Tabla4-1 La composición química de las placas de revestimiento de acero bainita (% en peso) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni |
0.687 | 1.422 | 0.895 | 0.053 | 0.029 | 4.571 | 0.424 | 0.269 |
Tabla 4-2 La composición química de las placas de revestimiento de acero perlita (% en peso) | |||||||
C | Si | Mn | Al | W | Cr | Cu | Ni |
0.817 | 0.43 | 0.843 | 0.028 | 0.199 | 3.103 | 0.111 | 0.202 |
Tabla 4-3 La composición química de las placas de revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso (% en peso) | |||||||
C | Si | Mn | Al | Cr | V | Ti | Ni |
1.197 | 0.563 | 20.547 | 0.271 | 0.143 | 0.76 | 0.232 | 0.259 |
Después de retirar el revestimiento de acero bainita, el revestimiento de acero perlita y el revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso, las muestras para observación de microestructura, prueba de dureza, prueba de impacto, prueba de tracción y prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto se cortan con una máquina cortadora de alambre.
4.1 Microestructura y propiedades mecánicas del acero bainítico, acero perlítico y revestimientos de molinos compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso
4.1.1 Microestructura
La Figura 4-1 muestra la estructura metalográfica de la placa de revestimiento de acero de bainita, y la Figura 4-1 (a) (b) muestra la estructura metalográfica de la superficie sin desgaste. Se puede observar la estructura de bainita inferior en forma de aguja negra (vea la flecha en la Figura 4-1 (b)), la estructura de bainita superior en forma de pluma (vea el círculo de la Figura 4-1 (b)) y algo de austenita retenida en blanco. La figura 4-1 (c) (d) muestra la estructura metalográfica de la superficie de desgaste. Se puede observar la estructura inferior de bainita negra en forma de aguja y algo de austenita retenida en blanco. La bainita inferior negra en forma de aguja en la superficie sin desgaste es más fina que la superficie de desgaste.
La Figura 4-2 muestra el patrón de difracción XRD de la placa de revestimiento de acero bainita. El patrón de difracción de la muestra de acero bainítico muestra los picos de difracción de la fase α y la fase γ, y no hay un pico de difracción obvio de carburo en el diagrama.
La Fig. 4-3 muestra la estructura metalográfica de la placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso. 4-3 (a) muestra una macrografía, la FIG. 4-3 (b) muestra un diagrama de gran aumento, y la figura 4-3 (b) muestra un gran número de carburos en el límite del grano de austenita. Sobre la superficie de la muestra de placa de revestimiento compuesta de matriz de acero de alto manganeso pulida y corroída, se tomaron 10 fotografías metalográficas con un aumento de 100 veces, respectivamente (ver Fig. 4-4). La fracción de área de los carburos en el campo de visión se analizó mediante el software Las fases software experto del microscopio metalográfico Lycra, y se tomó el valor promedio aritmético. Según el cálculo, el contenido de carburo en el revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es del 9.73%. Los carburos se dispersan en austenita como segunda fase, lo que mejora la resistencia al desgaste y el límite elástico del material. El material de revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es un material compuesto con estructura de austenita como matriz y carburo como segunda fase.
La Fig. 4-4 muestra el patrón de difracción XRD de una placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso, en la que hay picos de difracción de la fase γ y carburo, pero ningún pico de difracción de martensita.
La figura 4-6 muestra la microestructura del revestimiento de acero perlita, y la figura 4-6 (a) (b) muestra la estructura metalográfica tomada por el microscopio metalográfico de Lycra. Se puede observar que la estructura de la perlita es de color blanco y negro (ver Fig. 4-6 (b) círculo negro). El área blanca es ferrita y la negra es cementita. La figura 4-6 (c) muestra la microestructura de alta potencia de SEM. Se aprecia perlita con fases brillantes y oscuras. La parte más clara es cementita y la parte más oscura es ferrita.
La Figura 4-7 muestra el patrón de difracción XRD de los revestimientos de las acerías de perlita. Hay picos de difracción de la fase α y la fase Fe3C en el patrón de difracción de los revestimientos del molino de perlita, y no aparece ningún pico de austenita residual obvio.
4.1.2 Propiedades mecánicas
La Tabla 4-4 muestra los resultados de las pruebas de dureza y tenacidad al impacto del revestimiento de acero bainita, el revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso y el revestimiento de acero perlita. Los resultados muestran que el revestimiento de acero bainita tiene buenas propiedades de combinación de dureza y tenacidad; el compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso tiene poca dureza pero buena tenacidad sin endurecimiento por trabajo; la tenacidad del acero perlítico es pobre.
Tabla 4-4 Dureza Rockwell y tenacidad al impacto de tres tipos de revestimientos para molinos de acero aleado | |
Asunto | Resultado |
Dureza de los revestimientos de acero de aleación bainítica (HRC) | 51.7 |
Dureza de revestimientos para molinos de acero de aleación compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso (HRC) | 26.5 |
Dureza de los revestimientos de acero de aleación de perlita (HRC) | 31.3 |
Energía de absorción de impacto con muesca en V de revestimientos de acero de aleación bainítica (J) | 7.5 |
Energía de absorción de impacto de muesca en U de revestimientos de acero de aleación compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso (J) | 87.7 |
Energía de absorción de impacto de revestimientos de acero de aleación de perlita con muesca en V (J) | 6 |
La Figura 4-8 es una comparación de la distribución de la dureza en el área de la capa endurecida de tres tipos de materiales de revestimiento, a saber, revestimiento de acero bainita, placa de revestimiento compuesta con base de acero con alto contenido de manganeso y revestimiento de acero perlita. Los resultados muestran que la placa de revestimiento compuesta a base de acero con alto contenido de manganeso y el revestimiento de acero bainita tienen un fenómeno de endurecimiento evidente después de una prueba en la mina. La profundidad de endurecimiento de procesamiento del revestimiento compuesto a base de acero con alto contenido de manganeso es de 12 mm, y la dureza de la placa de revestimiento aumenta a 667 HV (58.7 HRC); la profundidad de endurecimiento del procesamiento del revestimiento de acero bainita es de 10 mm, la dureza del HVS se incrementó en casi un 50% mediante el endurecimiento del mecanizado y no hubo un fenómeno de endurecimiento obvio en el revestimiento de acero perlita.
La Tabla 4-5 muestra los resultados de la prueba de tracción de revestimientos de molinos compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso y revestimientos de molinos de acero perlita. Los resultados muestran que la resistencia a la tracción de los revestimientos de molino de material compuesto de matriz de acero de perlita es equivalente a la de los revestimientos de molino de material compuesto de matriz de acero de alto manganeso, pero la placa de revestimiento de material compuesto de matriz de acero de alto manganeso tiene un mayor límite elástico que los revestimientos de molino de acero de perlita. Al mismo tiempo, el alargamiento después de la fractura del revestimiento de acero perlita es mayor que el del compuesto de matriz de acero al manganeso, y el revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso tiene mejor tenacidad.
Tabla 4-5 Resultados de la prueba de tracción de diferentes revestimientos de molinos de acero aleado | |||
Artículo No. | Resistencia a la tracción / Mpa | Alargamiento tras fractura /% | Fuerza de producción / Mpa |
Revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso | 743 | 9.2 | 547 |
Revestimiento de acero perlado | 766 | 6.7 | 420 |
4.1.3 Análisis de fracturas por impacto
La figura 4-9 muestra la morfología de la fractura por impacto del revestimiento de acero bainita, el revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso y el revestimiento de acero perlita. La figura 4-9 (a) (b) muestra la morfología de la fractura por impacto del material del revestimiento de acero bainita. La superficie de la fractura es relativamente plana con un pequeño número de bordes de rotura y gran aumento (Fig. 4-9 (a)). La tenacidad de los hoyuelos (B-9) a la fractura es superficial, pero la energía de fractura es pequeña. La Fig. 4-9 (c) (d) muestra la morfología de la fractura por impacto del material de revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso. A partir del bajo aumento (figura 4-9 (c)), se observa una deformación plástica evidente en la superficie de la fractura y aparecen hoyuelos en la sección transversal. Con gran aumento (fig. 4-9 (d)), se pueden observar hoyuelos grandes y pequeños al mismo tiempo, y los hoyuelos grandes son profundos y los hoyuelos están enredados entre sí. La Figura 4-9 (E) (f) muestra la morfología de la fractura por impacto del material del revestimiento de acero perlita. La superficie de la fractura es relativamente plana con un aumento bajo (Fig. 4-9 (E)), mientras que el patrón del río se puede observar con un aumento alto (Fig. 4-9 (f)). Al mismo tiempo, se puede observar una pequeña cantidad de hoyuelos en el borde del patrón del río. La muestra es una fractura frágil en la vista macro y una fractura plástica en la parte local en la vista micro.
4.1.4 Análisis de fracturas por tracción
La figura 4-10 muestra la morfología de la fractura por tracción de la placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso y la placa de revestimiento de acero perlita y la figura 4-10 (a) (b) muestra la morfología de la fractura por tracción del material de la placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso. Desde el bajo aumento (Fig.4-10 (a)), la fractura tiene una deformación plástica obvia, una pequeña cantidad de borde de desgarro y un gran aumento (Fig. Se puede observar una pequeña cantidad de hoyuelos poco profundos y una gran cantidad de pasos de escisión en 4-10 (b). La muestra pertenece al modo de fractura mixta. La figura 4-10 (c) (d) muestra la morfología de la fractura por tracción del material del revestimiento de acero perlítico. La superficie de la fractura es relativamente plana cuando se observa con un aumento bajo ( Fig. 4-10 (c)). El patrón de río obvio y el borde rasgado se pueden observar a gran aumento (Fig. 4-10 (d)). La muestra pertenece a una fractura frágil.
4.2 Los resultados
- La microestructura de los revestimientos de acero de aleación bainítica muestra bainita inferior negra en forma de aguja y parte de bainita superior en forma de pluma, con una dureza de 51.7 HRC. Una vez que el revestimiento del molino ha sido probado en minas, tiene una cierta profundidad de endurecimiento por trabajo de 10 mm. La dureza del revestimiento del molino aumenta en 50 HV. La energía de impacto absorbida por la muesca en V del revestimiento de acero bainita es de 7.50 J, y la superficie de fractura es una fractura dúctil. Los revestimientos de acero de aleación de bainita tienen buenas propiedades mecánicas completas.
- La microestructura del revestimiento del molino compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es una estructura de austenita. Hay muchos carburos en el límite del grano de austenita y el contenido de carburo es del 9.73%. El material de revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es un material compuesto con estructura de austenita como matriz y carburo como segunda fase. La dureza del revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es de 26.5 HRC sin endurecimiento por deformación. Después de ser utilizado en minas, se produce un endurecimiento por trabajo obvio. La profundidad de endurecimiento por trabajo es de 12 mm. La dureza más alta es 667 HV (58.7 HRC). La energía absorbida por impacto de la muesca en U estándar del revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es 87.70 J, y la fractura por impacto es una fractura dúctil. El alargamiento después de la fractura por tracción del revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es del 9.20% y la fractura por tracción es una fractura mixta. El revestimiento del molino compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso tiene buena tenacidad. La resistencia a la tracción y el límite elástico de los revestimientos para molinos compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso son 743 MPa y 547 MPa.
- Los resultados muestran que la microestructura de los revestimientos de los molinos de acero de aleación de perlita es típicamente una estructura de perlita blanca y negra con una dureza de 31.3 hr, y no hay un fenómeno obvio de endurecimiento por trabajo después del uso de prueba en minas. La energía de absorción de impacto de la muesca en V estándar del revestimiento de acero perlita es 6.00j, y la superficie de la fractura es una fractura plástica microlocal y una macro fractura frágil. El alargamiento del revestimiento de acero perlita después de la fractura por tracción es del 6.70%, la fractura por tracción es una fractura frágil, la tenacidad es alta y el revestimiento del compuesto de matriz de acero al manganeso es deficiente. La resistencia a la tracción y el límite elástico del revestimiento de acero perlita son 766 MPa y 420 MPa.
5.0 Resistencia a la corrosión por impacto y al desgaste abrasivo de revestimientos de acero de aleación de laminación semiautógenos
Los revestimientos del molino semiautógeno no solo se ven afectados y desgastados por la lechada, sino que también se corroen con la lechada en el tambor, lo que reduce en gran medida la vida útil del revestimiento. La prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto puede simular bien la condición de desgaste de la placa de revestimiento del molino semiautógeno. En la actualidad, la investigación sobre la resistencia al desgaste y el comportamiento frente a la corrosión de los materiales es principalmente para medir la pérdida de peso por abrasión de los materiales en la prueba de desgaste por abrasión por corrosión por impacto en condiciones de desgaste de tres cuerpos, y luego observar la morfología de desgaste de las muestras mediante microscopio electrónico de barrido, y luego analice el mecanismo de desgaste. En este capítulo, la resistencia al desgaste y el mecanismo de desgaste de diferentes muestras se analizan a través de la pérdida por desgaste abrasivo por corrosión por impacto y la morfología del acero resistente a la corrosión de baja aleación con alto contenido de carbono tratado térmicamente, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y acero alto en manganeso revestimiento de matriz compuesta.
5.1 Características de desgaste abrasivo de la corrosión por impacto a una energía de impacto de 4.5 J
5.1.1 resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto
Bajo el efecto de la energía de impacto de 4.5j, la pérdida de peso de desgaste de acero resistente a la corrosión de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso en diferentes estados de tratamiento térmico con desgaste abrasivo por corrosión por impacto el tiempo se muestra en la Fig. 5-1.
- Los resultados muestran que la pérdida de peso de cada muestra aumenta con el tiempo y la tasa de desgaste es estable;
- La resistencia al desgaste de cada muestra es la siguiente: placa de revestimiento de acero bainita > 1000 ℃ recocido +950 ℃ normalizado +570 ℃ acero templado con alto contenido de carbono y baja aleación > 1000 ℃ recocido +950 ℃ templado con aceite +250 ℃ acero templado con alto contenido de carbono y baja aleación> revestimiento de acero perlita > 1000 ℃ recocido +950 ℃ normalizado +250 ℃ templado acero de baja aleación con alto contenido de carbono > 1000 ℃ recocido +950 ℃ temple en aceite +570 ℃ templado acero de baja aleación con alto contenido de carbono> revestimientos de molino compuestos a base de acero con alto contenido de manganeso.
5.1.2 Análisis del mecanismo de abrasión
Hay dos mecanismos principales de desgaste por abrasión por impacto: uno es el desgaste causado por el corte y cincelado abrasivos; el otro es el desgaste por fatiga causado por deformaciones repetidas por picaduras bajo la fuerza del impacto. En condiciones de esmerilado húmedo, el desgaste abrasivo por impacto es principalmente una pérdida por desgaste abrasivo y se acompaña de corrosión electroquímica, que se promueve entre sí y acelera la tasa de desgaste de los materiales.
La Figura 5-2 muestra la morfología de la superficie de desgaste de un revestimiento de acero de bainita y acero resistente a la corrosión de baja aleación con alto contenido de carbono, un revestimiento de acero perlita y una placa de revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso bajo diferentes estados de tratamiento térmico.
La Fig. 5-2 (a) (b) muestra la morfología de desgaste de la muestra 1R, es decir, el acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃ y normalizado a 950 ℃ y revenido a 570 ℃. Con un aumento bajo (Fig. 5-2 (a)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana. A gran aumento (Fig. 5-2 (b)), se pueden observar surcos de corte y una pequeña cantidad de picaduras de astillamiento por fatiga aparecen en la superficie desgastada. La muestra es principalmente un mecanismo de microcorte. La muestra es perlita con un valor de dureza de 43.7 HRC y tiene cierta resistencia al corte. Al mismo tiempo, la muestra tiene una fuerte tenacidad. Durante el proceso de desgaste abrasivo por corrosión por impacto, puede producir una gran deformación plástica. Antes de la deformación plástica por fatiga, se transforma en una cuña de deformación plástica y una cresta plástica bajo la acción de la fuerza de impacto y la arena de cuarzo. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La figura 5-2 (c) (d) muestra la morfología de desgaste de la muestra 2R, es decir, el acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃ y normalizado a 950 ℃ y templado a 250 ℃. Con un aumento bajo (Fig. 5-2 (c)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana. A gran aumento (Fig.5-2 (d)), se pueden observar surcos de corte anchos y poco profundos, y se pueden ver una cuña de deformación plástica obvia, una cresta plástica y algunas virutas de corte causadas por la deformación plástica. Aparecen una pequeña cantidad de picaduras de astillado, que es principalmente un mecanismo de microcorte, acompañado de una pequeña cantidad de astillado por fatiga por deformación plástica. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-2 (E) (f) muestra la morfología de desgaste de la muestra 3R, es decir, el acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, templado a 950 ℃ y revenido a 570 ℃. Con un aumento bajo (Fig. 5-2 (E)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana con algunos residuos. Con un gran aumento (Fig. 5-2 (f)), se puede observar una gran cantidad de picaduras irregulares. El mecanismo de desgaste de la muestra es el mecanismo de desconchado por fatiga del plástico. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-2 (g) (H) muestra la morfología de desgaste de la muestra 4R, es decir, el acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃ y templado a 950 ℃ y revenido a 250 ℃. Con un aumento bajo (Fig. 5-2 (g)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana. A gran aumento (Fig. 5-2 (H)), se pueden observar surcos poco profundos y cortos. Debido a que la muestra es martensita templada, su dureza alcanza 57.5 HRC tiene una fuerte resistencia al corte. Se puede observar un gran número de picaduras irregulares de desconchado al mismo tiempo en la superficie desgastada. La plasticidad de la muestra es baja. Bajo la acción de tensiones periódicas, se produce una deformación plástica repetida, formando una fuente de concentración de tensiones, grietas por fatiga y finalmente desconchado por fatiga. El mecanismo de desgaste de la muestra es el desconchado por fatiga del plástico. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-2 (I) (J) muestra la morfología de abrasión de la muestra 5R, es decir, material de revestimiento de acero bainita. A bajo aumento (Fig. 5-2 (J)) se puede observar que existen surcos de corte largos y surcos de corte corto al mismo tiempo, y se puede ver una pequeña cantidad de picaduras de desconchado irregular. El mecanismo de microcorte de la muestra es principalmente microcorte. La muestra es de estructura bainítica, tiene buena coincidencia de dureza, alto valor de dureza (51.3 HRC) y cierta resistencia al corte; Al mismo tiempo, la muestra tiene una fuerte tenacidad, lo que puede producir una gran deformación plástica y un pequeño número de picaduras en el proceso de desgaste abrasivo por corrosión por impacto. Por lo tanto, la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto de la muestra es la mejor. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La figura 5-2 (k) (L) muestra la morfología de abrasión de la muestra 6R, es decir, el material de revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso, a bajo aumento (figura 5-2) (k) (la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plano, se puede observar una pequeña cantidad de surcos de corte, y se pueden observar surcos de corte largos y profundos y parte de los restos de desgaste en momentos altos (Fig.5-2 (L)), lo que indica que la capacidad anti-corte de la muestra es deficiente, y se puede observar una gran cantidad de picaduras irregulares de desconchado en la superficie desgastada, y el mecanismo de microcorte es el mecanismo principal de la muestra. No hay corrosión obvia en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que el La resistencia a la corrosión de la muestra es buena. La dureza de la muestra es baja sin endurecimiento por trabajo. No puede obtener suficiente dureza de endurecimiento por trabajo bajo la energía de impacto de 4.5j. Por lo tanto, la resistencia al corte de la muestra es pobre y el impacto de La resistencia al desgaste abrasivo por corrosión es la peor.
La figura 5-2 (m) (n) muestra la morfología de abrasión de la muestra 7R, es decir, material de revestimiento de acero perlita. Con un aumento bajo (Fig. 5-2 (m)), la superficie de abrasión de la muestra es relativamente plana y se puede observar una pequeña cantidad de picaduras. A gran aumento (Fig. 5-2 (n)) se pueden observar surcos de corte profundo y restos de desgaste, y la capacidad anti-corte de la muestra es pobre. Se pueden observar algunos hoyos de desconchado irregular alrededor del surco de corte y los escombros. El mecanismo de microcorte y la proporción de desconchado por fatiga de la muestra es similar. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
En conclusión, en la prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto con una energía de impacto de 4.5j, algunas muestras son principalmente mecanismos de desgaste de microcorte, algunas muestras son principalmente mecanismos de desgaste por astillado fatigado y algunas muestras están igualmente sometidas a estrés en los dos mecanismos de desgaste. La resistencia a la erosión por impacto de las probetas está determinada por dos mecanismos, a saber, dureza y tenacidad. Según los resultados de las pruebas, el acero bainítico tiene la mejor combinación de dureza y tenacidad y la mejor resistencia al impacto y a la abrasión. La resistencia al desgaste del revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es la peor porque no puede endurecerse lo suficiente. Este resultado es consistente con el resultado de la pérdida de peso por abrasión.
5.1.3 Efecto de endurecimiento por trabajo de aceros aleados resistentes al desgaste bajo una energía de impacto de 4.5J
Para explorar el efecto de endurecimiento por trabajo de diferentes aceros de aleación resistentes al desgaste, se midió la curva de cambio gradual de microdureza de la capa subsuperficial desgastada de diferentes aceros de aleación resistentes al desgaste bajo una energía de impacto de 4.5j, es decir, el trabajo de desgaste por impacto. Curva de endurecimiento. La Figura 5-3 muestra las curvas de endurecimiento por trabajo de acero resistente a la corrosión de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso con una energía de impacto de 4.5j.
Puede verse en la figura que bajo la condición de energía de impacto de 4.5j, diferentes aceros de aleación resistentes al desgaste tienen un cierto grado de capacidad de endurecimiento por trabajo. Cuanto más cerca de la superficie de desgaste, mejor es el efecto de endurecimiento por trabajo; cuanto más lejos de la superficie de desgaste, peor es el efecto de endurecimiento por trabajo; la tasa de endurecimiento del compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es la más grande, y la dureza aumenta en casi 264. Los resultados muestran que la dureza del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, enfriado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ tiene la mayor dureza. La dureza del acero bainítico es sólo superada por la del recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃. Sin embargo, la tenacidad del primero es mejor que la del segundo, y el primero tiene una dureza relativamente alta, por lo que el primero tiene una dureza alta de 4.5j Los resultados muestran que la resistencia al desgaste del acero bainítico es la mejor bajo energía de impacto, lo cual es consistente con el resultado del análisis de calidad de desgaste por corrosión.
5.2 Características de desgaste del abrasivo de corrosión por impacto bajo energía de impacto de 9J
5.2.1 resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto
Bajo el efecto de la energía de impacto 9j, se muestra la pérdida de desgaste del acero resistente a la corrosión de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso en diferentes estados de tratamiento térmico con tiempo de desgaste abrasivo por corrosión por impacto. en la figura 5-4
- Los resultados muestran que la pérdida de peso de cada muestra aumenta con el tiempo y la tasa de desgaste es estable;
- La resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de las muestras de mayor a menor son 1000 ℃ recocido + 950 ℃ normalizado + 570 ℃ templado acero de baja aleación con alto contenido de carbono> placa de revestimiento de acero bainítico ≥ 1000 ℃ recocido + 950 ℃ enfriamiento con aceite + 570 ℃ templado con alto contenido de carbono acero de baja aleación> 1000 950 recocido + 250 ℃ templado en aceite + 1000 ℃ templado acero de baja aleación con alto contenido de carbono ≥ matriz de acero con alto contenido de manganeso material compuesto placa de revestimiento> 950 ℃ recocido + 250 ℃ normalizado + XNUMX ℃ templado acero de baja aleación con alto contenido de carbono ≥ acero perlita transatlántico.
5.2.2 Análisis del mecanismo de abrasión
La Figura 5-5 muestra la morfología de la superficie desgastada de acero resistente a la corrosión de baja aleación con alto contenido de carbono, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso bajo diferentes estados de tratamiento térmico.
La Fig. 5-5 (a) (b) muestra la morfología de abrasión de la muestra 1R, es decir, el acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃ y normalizado a 950 ℃ y templado a 570 ℃. Con un aumento bajo (Fig. 5-5 (a)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana. Con gran aumento (Fig. 5-5 (b)), se pueden observar surcos de corte obvios, con surcos profundos y un pequeño número de picaduras de astillado por fatiga. La muestra muestra el mecanismo de desgaste de corte de El factor principal es el desconchado por fatiga. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-5 (c) (d) muestra la morfología de desgaste de la muestra 2R, es decir, recocido 1000 + + normalizado 950 ℃ + acero de baja aleación con alto contenido de carbono templado 250 ℃. Con un aumento bajo (Fig. 5-5 (c)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana. Con gran aumento (Fig. 5-5 (d)), se pueden observar surcos de corte grandes y pequeños al mismo tiempo, se puede observar una pequeña cantidad de escombros de corte y una pequeña cantidad de desconchado alrededor del surco de corte grande. que el mecanismo principal de la probeta es el corte, acompañado de una cierta cantidad de mecanismo de astillado por fatiga. No hay corrosión obvia en la superficie desgastada, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-5 (E) (f) muestra la morfología de abrasión de la muestra 3R, es decir, recocido 1000 ℃ + temple con aceite 950 ℃ + acero de baja aleación con alto contenido de carbono templado 570 ℃. Con un aumento bajo (Fig. 5-5 (E)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana sin un pozo de astillado por fatiga evidente. A gran aumento (Fig. 5-5 (f)), se observaron muchos surcos de corte obvios y algunas picaduras de astillado por fatiga. El mecanismo de corte de la muestra era principalmente un mecanismo de corte, y al mismo tiempo había un mecanismo de astillado por fatiga. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-5 (g) (H) muestra la morfología de desgaste de la muestra 4R, es decir, recocido de 1000 ℃ + temple de aceite 950 ℃ + acero de baja aleación con alto contenido de carbono templado a 250 ℃. Con un aumento bajo (Fig. 5-5 (g)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana. A gran aumento (Fig. 5-5 (H)), se pueden observar muchos surcos de corte pequeños, cortos y poco profundos, y también se encuentra un pequeño número de surcos de corte pequeños, largos y poco profundos. Las picaduras de astillado por fatiga de diferentes tamaños se distribuyen sobre la superficie desgastada. El mecanismo de desconchado por fatiga es el mecanismo principal de la muestra, y existe una pequeña cantidad de mecanismo de corte al mismo tiempo. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-5 (I) (J) muestra la morfología de abrasión de la muestra 5R, es decir, material de revestimiento de acero bainita. Con un aumento bajo (Fig. 5-5 (I)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana y se pueden ver surcos de corte obvios. Con gran aumento (Fig. 5-5 (J)). No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-5 (k) (L) muestra la morfología de desgaste de la muestra 6R, es decir, material de revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso. Con un aumento bajo (Fig. 5-5 (k)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana y se pueden observar surcos de corte obvios. Con gran aumento (Fig. 5-5 (L)), el surco de corte es poco profundo y se pueden observar algunos escombros. Bajo esta condición, el surco de corte de la superficie de desgaste es 4.5j Bajo la condición de energía de impacto, la muestra es corta y poco profunda, lo que indica que la muestra tiene una mayor capacidad anti-corte en desgaste abrasivo corrosivo bajo alta energía de impacto. Se pueden observar algunas picaduras irregulares de desconchado en la superficie desgastada, y el mecanismo de microcorte es el mecanismo principal de la muestra. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
La Fig. 5-5 (m) (n) muestra la morfología de abrasión de la muestra 7R, es decir, el material de revestimiento de acero perlita. Con un aumento bajo (Fig. 5-5 (m)), la superficie de desgaste de la muestra es relativamente plana y se pueden observar picaduras obvias. A gran aumento (Fig. 5-5 (n)), las picaduras de astillamiento por fatiga tienen rastros de deformación plástica repetida, y se puede observar una pequeña cantidad de surcos de corte y restos de desgaste. El mecanismo de desconchado por fatiga de la muestra es principalmente el desconchado por fatiga. No hay corrosión evidente en la superficie desgastada de la muestra, lo que indica que la resistencia a la corrosión de la muestra es buena.
En conclusión, en la prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto con energía de impacto 9j, algunas muestras son principalmente mecanismos de desgaste por microcorte, y algunas muestras son principalmente mecanismos de desgaste por desconchado fatigado. La resistencia a la erosión por impacto de las probetas está determinada por dos mecanismos, a saber, dureza y tenacidad. De acuerdo con los resultados de la prueba, el acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 tempe y templado a 570 a tiene una buena combinación entre dureza y tenacidad, y la tenacidad es la mejor, por lo que la resistencia al desgaste por impacto es la mejor . La placa de revestimiento de material compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso puede obtener un cierto endurecimiento por trabajo bajo una gran energía de impacto, y su resistencia al desgaste y a la corrosión se mejoran en esta condición. Este resultado es consistente con el resultado de la pérdida de peso por abrasión.
5.2.3 Efecto de endurecimiento por trabajo de aceros aleados resistentes al desgaste bajo energía de impacto de 9J
La Figura 5-6 muestra las curvas de desgaste y endurecimiento por trabajo de acero resistente a la corrosión con alto contenido de carbono y baja aleación, revestimiento de acero bainita, revestimiento de acero perlita y placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso bajo una energía de impacto de 9j. Puede verse en la figura que bajo la condición de energía de impacto de 9j, diferentes aceros de aleación resistentes al desgaste tienen un cierto grado de capacidad de endurecimiento por trabajo. Cuanto más cerca de la superficie de desgaste, mejor es el efecto de endurecimiento por trabajo; cuanto más lejos de la superficie de desgaste, peor es el efecto de endurecimiento por trabajo; la tasa de endurecimiento del compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso es la más grande, y el endurecimiento por trabajo es duro Después del recocido a 1000 ℃, templado con aceite a 950 ℃ y templado a 250 ℃, la dureza del acero de baja aleación con alto contenido de carbono es la más alta El endurecimiento por trabajo La dureza del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃ y normalizado a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ es solo inferior a la del recocido a 1000 ℃, templado al aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃. Sin embargo, el primero tiene mejor tenacidad que el segundo y el primero tiene una dureza bastante alta. Por lo tanto, el primero se recuece a 1000 ℃ bajo la condición de energía de impacto de 9j + Los resultados muestran que la resistencia al desgaste del acero de baja aleación con alto contenido de carbono normalizada a 950 ℃ y templado a 570 ℃ es la mejor, lo cual es consistente con el resultado del análisis de la calidad del desgaste por corrosión.
5.3 Los resultados
El acero con alto contenido de carbono y baja aleación resistente al desgaste con una composición de Fe 93.50%, C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75% y N 0.10% fue tratado por cuatro tratamientos térmicos. Las pruebas de desgaste abrasivo por corrosión por impacto de acero de baja aleación con alto contenido de carbono tratado térmicamente, revestimiento de acero bainita, revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso y revestimiento de acero perlita se llevaron a cabo:
- En la prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto con energía de impacto de 4.5J, la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto del revestimiento de acero bainítico es revestimiento de acero bainítico> recocido de 1000 ℃ + normalizado de 950 ℃ + acero de baja aleación con alto contenido de carbono templado de 570 ℃> recocido de 1000 ℃ + 950 ℃ templado en aceite + 250 ℃ acero templado con alto contenido de carbono y baja aleación> revestimiento de acero perlita> 1000 ℃ recocido + 950 ℃ normalizado + 250 ℃ acero templado con alto contenido de carbono y baja aleación> 1000 ℃ recocido + 950 ℃ enfriamiento con aceite + 570 ℃ templado con alto contenido de carbono acero de aleación> placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso. Los resultados muestran que la pérdida de peso del acero aleado aumenta con el tiempo y casi de forma lineal.
- Bajo la energía de impacto de 4.5j, parte de las muestras son principalmente mecanismos de desgaste de microcortes, algunas muestras son principalmente mecanismos de desgaste por desconchado fatigado y algunas muestras tienen ambos mecanismos de desgaste. Aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 1000 ℃ y normalizados a 950 ℃ y revenido a 570 ℃, aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 1000 ℃ y normalizados a 950 ℃ y templados a 250 ℃, revestimientos de acero bainita y revestimientos compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso son principalmente mecanismos de microcorte, complementados por un mecanismo de desgaste por astillado por fatiga. El mecanismo de desconchado por fatiga del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, templado con aceite a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ y recocido a 1000 ℃ + templado con aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ son principalmente mecanismos de desconchado por fatiga, complementados por el Mecanismo de microcorte. El mecanismo de astillado por fatiga y microcorte es igualmente importante para el revestimiento de acero perlita.
- En la prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto bajo energía de impacto 9j, la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto es la siguiente: recocido 1000 ℃ + 950 ℃ normalizado + 570 ℃ templado acero de baja aleación con alto contenido de carbono> placa de revestimiento de acero bainita ≥ 1000 ℃ recocido + 950 ℃ temple de aceite + recuperación de 570 ℃ Acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ para acero de baja aleación con alto contenido de carbono ≥ revestimiento compuesto de matriz de acero con alto contenido de manganeso> recocido de 1000 ℃ + 950 ℃ normalizado + 250 ℃ templado de acero de baja aleación con alto contenido de carbono ≥ revestimiento de acero perlita. Los resultados muestran que la pérdida de peso del acero aleado aumenta con el tiempo y casi de forma lineal.
- Bajo la energía de impacto de 9j, algunas muestras son principalmente mecanismos de desgaste de microcortes y algunas muestras son mecanismos de desgaste por astillado por fatiga. Aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 1000 ℃ y normalizados a 950 ℃ y templados a 570 ℃, aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 1000 ℃ y normalizados a 950 ℃ y templados a 250 ℃, aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 1000 ℃ y Enfriados en aceite a 950 ℃ y templados a 570 high, los revestimientos de acero de bainita y los revestimientos compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso son principalmente mecanismos de microcorte, complementados por un mecanismo de desgaste por astillado por fatiga. El mecanismo de astillado por fatiga del acero de baja aleación con alto contenido de carbono y la placa de revestimiento de acero perlita recocido a 1000 ℃ y enfriado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ está dominado por un mecanismo de astillado por fatiga, complementado por un mecanismo de microcorte.
- Bajo la energía de impacto de 4.5J y 9J, la corrosión de todas las muestras no es obvia. En las condiciones de prueba, la resistencia a la corrosión de estas muestras es buena.
6.0 Investigación de los resultados de revestimientos de molinos SAG de acero aleado resistente a la corrosión y abrasión
En este artículo, la corrosión por impacto y la condición de desgaste abrasivo de los revestimientos del molino del molino semiautógeno se toman como fondo, utilizando microscopio metalográfico de Lycra, horno de mufla, probador de dureza y XRD. Los efectos del tratamiento térmico en la microestructura, dureza , la energía absorbida por impacto, los resultados de las pruebas de tracción y el desgaste abrasivo por corrosión por impacto del acero de baja aleación con alto contenido de carbono se estudiaron por medio de un difractómetro, una máquina de prueba de impacto instrumentada, una máquina de prueba de tracción, un probador de desgaste abrasivo por corrosión por impacto y un microscopio electrónico de barrido. Al mismo tiempo, también se estudian los nuevos revestimientos para molinos de acero de aleación de bainita, los nuevos revestimientos para molinos de acero de aleación compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso y los revestimientos para molinos de acero de aleación de perlita. Las conclusiones principales son las siguientes:
- Después de recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y revenido a 570 ℃, la microestructura del acero de baja aleación de alto carbono resistente al desgaste con una composición de C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35% , Ni 0.75% y N 0.10% es perlita. El acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃ y normalizado a 950 ℃ y templado a 250 ℃ también tiene una estructura de perlita. Sin embargo, la estructura de la perlita del primero tiende a ser esferoidizada y sus propiedades integrales son mejores que las del segundo. La microestructura del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ es sorbita templada con orientación martensita. El acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, enfriado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ es martensita templada. El acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, enfriado en aceite a 950 ℃ y revenido a 250 ℃ tiene la dureza Rockwell más alta (57.5 HRC). El acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y templado a 570 ℃ tiene la mayor energía de absorción de impacto (8.37j) y la mejor tenacidad. Los resultados de la prueba de tracción muestran que la resistencia del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 3) recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ tiene la mejor resistencia (RM: 1269 MPa) Los resultados de la prueba de tracción también muestran que el alargamiento después de la fractura δ del acero de baja aleación con alto contenido de carbono (# 1) recocido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ y revenido a 570 ℃ tiene el alargamiento máximo después de la fractura (14.31%), y la fractura es una fractura dúctil.
- Los resultados muestran que la microestructura del revestimiento de acero bainítico es bainita inferior negra en forma de aguja y parte de bainita superior en forma de pluma, y la dureza es de 51.7 HRC. Después de la aplicación de prueba, la dureza del revestimiento aumenta en 50 HV, la profundidad de endurecimiento por trabajo es de 10 mm y la absorción de energía de impacto de la muesca en V es de 7.50 J. El revestimiento compuesto de matriz de acero de alto manganeso es un material compuesto con austenita estructura como matriz y carburo como segunda fase. La dureza del revestimiento es de 26.5 HRC y la dureza más alta del revestimiento es de 667 HV (58.7 HRC), la profundidad de endurecimiento por trabajo es de 12 mm, la energía absorbida por impacto de la muesca en U estándar es de 87.70 J y la fractura por impacto superficie es una fractura dúctil. El alargamiento después de la fractura es del 9.20% y la fractura por tracción es una fractura mixta. La resistencia a la tracción y el límite elástico del revestimiento son 743 MPa y 547 MPa, respectivamente. La microestructura del revestimiento de acero de perlita es una estructura de perlita blanca y negra, y la dureza es de 31.3 HRC. No hay un fenómeno obvio de endurecimiento del trabajo después del uso de prueba. La energía absorbida por impacto de la muesca en V estándar del revestimiento de acero perlita es de 6.00 J, y la superficie de fractura es una fractura plástica microlocal y una macro fractura quebradiza. El alargamiento después de la fractura del revestimiento de acero perlítico es del 6.70% y la fractura por tracción es una fractura frágil. La resistencia a la tracción y el límite elástico del revestimiento de acero perlita son 766 MPa y 420 MPa.
- A 4.5j En la prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto bajo energía de impacto, la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto de la placa de revestimiento de acero bainítico> 1000 ℃ recocido + 950 ℃ normalizado + 570 ℃ acero de baja aleación templado con alto contenido de carbono> 1000 ℃ recocido + 950 ℃ aceite templado + 250 ℃ acero de baja aleación templado con alto contenido de carbono> revestimiento de acero perlita> 1000 950 recocido + 250 low normalizado + 1000 ℃ acero templado con alto contenido de carbono y baja aleación> 950 ℃ recocido + 570 ℃ temple en aceite + 1000 acero de baja aleación con alto contenido de carbono como estado templado > Placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso. Aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 950 ℃ y normalizados a 570 ℃ y revenido a 1000 ℃, aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 950 ℃ y normalizados a 250 ℃ y templados a 1000 ℃, revestimientos de acero bainita y revestimientos compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso son principalmente mecanismos de microcorte, complementados por un mecanismo de desgaste por astillado por fatiga. El mecanismo de desconchado por fatiga del acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 950 ℃, templado con aceite a 570 ℃ y revenido a 1000 ℃ y recocido a 950 ℃ + templado con aceite a 250 ℃ y revenido a XNUMX ℃ son principalmente mecanismos de desconchado por fatiga, complementados por el Mecanismo de microcorte. El mecanismo de astillado por fatiga y el mecanismo de microcorte son igualmente importantes para el revestimiento de acero perlita.
- En la prueba de desgaste abrasivo por corrosión por impacto bajo energía de impacto 9j, la resistencia al desgaste abrasivo por corrosión por impacto es la siguiente: recocido 1000 ℃ + 950 ℃ normalizado + 570 ℃ templado acero de baja aleación con alto contenido de carbono> placa de revestimiento de acero bainita ≥ 1000 ℃ recocido + 950 ℃ temple de aceite + recuperación de 570 ℃ Acero de baja aleación con alto contenido de carbono recocido a 1000 ℃, templado en aceite a 950 ℃, templado a 250 ℃, acero de baja aleación con alto contenido de carbono ≥ placa de revestimiento compuesta de matriz de acero con alto contenido de manganeso> 1000 950 recocido + 250 ℃ normalizado + 1000 ℃ templado de acero de baja aleación con alto contenido de carbono ≥ revestimiento de perlita. Aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 950 ℃ y normalizados a 570 ℃ y revenido a 1000 ℃, aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 950 ℃ y normalizados a 250 ℃ y templados a 1000 ℃, aceros con alto contenido de carbono y baja aleación recocidos a 950 ℃ y Enfriados en aceite a 570 ℃ y templados a 1000 high, los revestimientos de acero de bainita y los revestimientos compuestos de matriz de acero con alto contenido de manganeso son principalmente mecanismos de microcorte, complementados por un mecanismo de desgaste por astillado por fatiga. El mecanismo de astillado por fatiga del acero de baja aleación con alto contenido de carbono y la placa de revestimiento de acero perlita recocido a 950 ℃ y enfriado en aceite a 250 ℃ y revenido a XNUMX ℃ está dominado por un mecanismo de astillado por fatiga, complementado por un mecanismo de microcorte.
- Bajo la energía de impacto de 4.5j y 9j, la corrosión de todas las muestras no es obvia y la resistencia a la corrosión de todas las muestras es mejor en las condiciones de prueba.