Abstrak
Berdasarkan kondisi kerja pabrik semi-autogenous pelanggan, Mesin Qiming meneliti baja paduan tahan korosi untuk mill liner semi-autogenous.
Mill liner semi-autogenous berada dalam kondisi keausan abrasif dan korosif yang parah. Saat ini baja mangan tinggi telah banyak digunakan sebagai bahan baku Liner penggilingan SAG pelat dalam dan luar negeri, tetapi umur pendek pelat baja berkapasitas tinggi mangan akibat abrasi membuat biaya produksi meningkat dan material ini harus dipindahkan. Untuk meningkatkan masa pakai dan mengurangi biaya produksi pelat liner mill SAG, pengembangan baja paduan tahan aus yang baru memiliki makna akademis dan nilai ekonomis. Dalam konteks ini, jenis baru baja paduan rendah karbon tinggi telah dikembangkan dan diteliti, pada saat yang sama pelat liner baja bainit baru, pelat liner komposit baja mangan tinggi baru, dan pelat liner baja perlit telah dikembangkan di Qiming. Mesin. Pengaruh proses perlakuan panas terhadap komposisi kimia, struktur mikro, kekerasan, ketangguhan impak, uji tarik, ketahanan korosi, dan ketahanan aus abrasif impak korosi baja paduan rendah karbon tinggi diteliti dengan mikroskop metalografi Leica, muffle furnace, hardness tester. , penguji dampak diinstrumentasi, mesin uji tarik, korosi benturan, mesin uji abrasi, difusi sinar-X, pemindaian mikroskop elektron, dan instrumen serta sarana penelitian lainnya. Pada saat yang sama, struktur mikro dan sifat komprehensif dari tiga pelat liner tahan abrasi baru dieksplorasi.
Pertama, empat perlakuan panas yang berbeda dibuat untuk baja tahan aus paduan rendah karbon tinggi dengan komposisi C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, N 0.10%. Pengaruh proses perlakuan panas pada mikrostruktur dan sifat paduan rendah karbon tinggi telah dibahas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur mikro baja paduan rendah karbon tinggi dianil dengan anil 1000 ° C, dinormalisasi 950 ° C, dan tempered 250 ° C adalah perlit, dan energi serap impak Charpy V-notch-nya paling tinggi (8.37 J). Perpanjangan dengan proses perlakuan panas yang sama adalah maksimum (14.31%), sedangkan kuat tarik, kuat luluh, dan kekerasan adalah 1005 MPa, 850 MPa, dan 43.8 HRC. Baja paduan rendah karbon tinggi dengan anil 1000 ° C, normalisasi 950 ° C, dan temper 250 ° C memiliki sifat komprehensif terbaik.
Hasil kajian ketiga jenis baru pelat liner yang dikembangkan adalah sebagai berikut. Kekerasan pelat liner baja bainit adalah 51.7 HRC. Setelah bekerja pengerasan, kekerasan pelat liner meningkat sebesar 50HV, dan energi penyerapan benturan Charpy V-notch-nya adalah 7.50 J, yang kekerasan dan ketangguhannya cocok dengan baik. Pelat komposit matriks baja mangan tinggi merupakan material komposit dengan austenit sebagai matriks dan karbida sebagai fase kedua. Kekerasan pelat liner komposit matriks baja mangan tinggi adalah 26.5 HRC. Setelah pengerasan bekerja, kekerasan pelat liner meningkat menjadi 667 HV (58.7 HRC), dan energi penyerapan impak takik Charpy U-nya adalah 87.70J. Perpanjangan pelat liner dengan ketangguhan yang baik adalah 9.20%, sedangkan kuat tarik dan kuat luluh adalah 743 MPa dan 547 MPa. Kekerasan pelat pelapis pearlitic adalah 31.3 HRC. Setelah pengerasan bekerja, kekerasan pelat liner hampir tidak berubah, dan energi penyerapan benturan Charpy V-notch-nya adalah 6.00J. Perpanjangan pelat pelapis pearlitic rendah (6.64%), sedangkan kekuatan tarik dan kuat luluh 766 MPa dan 420 MPa.
Dalam kondisi energi impak 4.5 J: bobot rugi aus pelat pelapis baja bainit paling sedikit, dan bahan ini memiliki kinerja terbaik untuk ketahanan aus abrasif benturan pada kondisi ini. Dalam kondisi energi impak 9J: bobot rugi aus baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil dengan anil 1000 ° C, dinormalisasi 950 ° C, dan suhu paling rendah 250 ° C, dan bahan ini memiliki kinerja terbaik dari ketahanan aus abrasif benturan keadaan ini.
Analisis permintaan untuk kondisi yang diterapkan, ketika beban impak sangat kecil, pelat liner SAG harus dibuat dengan baja bainit. ketika beban tumbukan besar, pelat liner SAG harus dibuat dengan baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil dengan anil 1000 ° C, dinormalisasi 950 ° C, dan temper 250 ° C.
1.1 Status penelitian material mill liner semi-otomatis
1.1.1 Pabrik Semi-otomatis
Pada tahun 1932, kemajuan teknologi industri melahirkan pabrik autogenous pertama di dunia. Sekitar tahun 1950, pabrik autogenous secara resmi digunakan dalam produksi tambang. Setelah 1960, proses penggilingan autogenous penuh menjadi populer di banyak tambang metalurgi di banyak negara. Pada proses self grinding, bijih dengan ukuran lebih dari 100 mm digunakan sebagai media gerinda utama dalam grinding, namun ukurannya antara 20 mm sampai 80 mm
Karena kemampuan penggilingannya yang buruk, tidak mudah untuk digiling dengan ukuran yang sesuai dengan bijih berukuran besar. Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti mencoba menambahkan sejumlah bola baja ke dalam penggilingan autogenous untuk menggiling bahan abrasif semacam ini. Umumnya, jumlah bola baja yang ditambahkan adalah 2 ~ 8% dari volume penggilingan autogenous. Peningkatan ini sangat meningkatkan efisiensi bagian penggilingan tambang, dan pabrik semi-autogenous juga harus diproduksi.
Gambar 1-1 menunjukkan diagram solid pabrik semi-autogenous yang digunakan di tambang logam, dan Gambar 1-2 menunjukkan pelat lapisan pabrik semi-autogenous yang akan dirakit. Singkatnya, pabrik semi autogenous adalah sejenis peralatan produksi tambang logam yang sebagian menggunakan bola gerinda dan bijih itu sendiri untuk menggiling bijih logam. Meskipun pabrik semi-autogenous relatif tinggi dalam konsumsi energi, yang tidak kondusif untuk pemanfaatan energi yang efektif, pabrik semi-autogenous meliputi: operasi penghancuran sedang dan halus, operasi penyaringan, dan transfer bijih, yang sangat mempersingkat produksi tambang. proses, mengurangi polusi debu, mengurangi biaya produksi dan mengurangi investasi produksi.
Pabrik semi-autogenous terutama mencakup bagian transmisi, bantalan utama, layar silinder, bagian silinder, perangkat penggerak lambat, motor utama, perangkat jacking, pelumasan, kontrol listrik, dll. Liner pabrik adalah komponen inti dari bagian laras dari pabrik semi-autogenous dan juga merupakan bagian dengan kerugian terbesar.
1.1.2 Liner penggiling semi-autogenous
Silinder pabrik semi-autogenous berputar secara serempak di bawah penggerak motor. Material (bola baja dan bijih logam) yang dimuat dalam silinder berputar ke ketinggian tertentu dengan silinder. Di bawah aksi gravitasi, mereka dilemparkan ke bawah dengan kecepatan linier tertentu. Bijih logam, bola gerinda, dan pelat pelapis akan memiliki dampak yang relatif besar dan keausan yang serius. Efek ini membuat bijih logam digiling, dan yang terpenting adalah menggiling bijih logam. Setelah digiling, material yang memenuhi syarat dikirim keluar silinder di bawah pengaruh air.
1.2 Bahan tahan aus untuk mill liner semi-autogenous
Bagian baja tahan aus yang dikonsumsi oleh keausan abrasif adalah salah satu kondisi kerja paling parah dari bagian baja tahan aus. Dibandingkan dengan kondisi keausan abrasif kering, kondisi keausan abrasif basah mengandung faktor korosi tertentu, sehingga tingkat keausan lebih kompleks dan parah. Itu liner gilingan dari pabrik semi-autogenous tidak hanya mengalami benturan parah dan keausan untuk waktu yang lama tetapi juga mengalami korosi bahan mineral basah. Pada saat yang sama, telah mengalami interaksi benturan liner, keausan abrasif, dan korosi elektrokimia untuk waktu yang lama dalam proses servis, yang membuat liner menjadi bagian yang paling parah keausan dan rawan kegagalan dari pabrik SAG .
Ini memiliki sejarah panjang untuk menggunakan baja mangan tinggi sebagai pelapis pabrik dari pabrik basah di dalam dan luar negeri. Hingga saat ini, baja mangan tinggi masih menjadi material yang paling banyak digunakan untuk wet mill liner. Baja paduan tahan aus dan tahan korosi lainnya, seperti liner baja perlit, juga digunakan di dalam dan luar negeri, tetapi efeknya tidak terlalu memuaskan. Ini adalah kebutuhan mendesak untuk industri liner pabrik basah dan merupakan tugas penting bagi inovasi teknis untuk mengembangkan jenis baru liner baja paduan rendah karbon tinggi dengan ketahanan abrasi yang baik dan diterapkan.
1.2.1 Baja mangan Austenitik
Pada baja tahan aus cor, baja mangan austenitik telah banyak digunakan di berbagai bagian baja tahan aus karena sifatnya yang unik dan memiliki sejarah yang panjang. Struktur metalografi utamanya adalah austenit fase tunggal, atau austenit mengandung sejumlah kecil karbida. Struktur austenit memiliki kemampuan pengerasan kerja yang kuat. Ketika permukaan kerja mengalami gaya benturan yang besar atau tegangan kontak yang besar, lapisan permukaan akan mengeras dengan cepat, dan kekerasan permukaannya bahkan dapat ditingkatkan menjadi 700 HBW, sehingga ketahanan aus ditingkatkan. Meskipun kekerasan lapisan permukaan permukaan kerja meningkat, kekerasan dan ketangguhan struktur austenit di lapisan dalam tetap tidak berubah, yang membuat baja mangan tinggi tidak hanya memiliki ketahanan aus yang sangat baik tetapi juga memiliki kemampuan untuk menahan benturan besar. beban. Karena karakteristik ini, baja mangan tinggi memiliki efek aplikasi yang sangat baik dalam keausan abrasif benturan dan kondisi keausan abrasif penggerindaan bertekanan tinggi. Ada banyak keunggulan baja mangan tinggi, tapi ada juga banyak cacatnya. Ketika gaya tumbukan atau tegangan kontak baja mangan tinggi terlalu kecil, baja tidak bisa mendapatkan pengerasan kerja yang cukup, dan ketahanan aus berkurang, sehingga tidak dapat bekerja secara normal. Selain itu, ditemukan bahwa ketahanan korosi baja mangan tinggi buruk, sehingga tidak dapat mencapai efek ideal di lingkungan basah。
Sejak 1960-an, para peneliti di dalam dan luar negeri telah mulai mereformasi baja austenitik untuk meningkatkan sifat komprehensifnya. Sebagian besar dari mereka menambahkan beberapa elemen paduan, seperti Cr, Mo, Ni, V, dll., Dan menyesuaikan kandungan C dan Mn pada saat yang bersamaan, dan mengadopsi modifikasi inokulasi untuk mendapatkan ketahanan aus yang lebih baik pada baja mangan austenitik. Hingga saat ini, penelitian dan Eksplorasi paduan, modifikasi, dan penguatan baja austenitik dan baja austenitik metastabil telah mencapai hasil yang memuaskan. Beberapa negara bahkan menambahkan baja austenitik yang ditingkatkan ke standar nasional. Baja mangan tinggi adalah bahan umum untuk liner gilingan basah di dalam dan luar negeri. Ketika beban impak pada wet mill terlalu kecil, maka pengerasan kerja baja mangan tinggi tidak selesai, dan ketahanan aus abrasif impaknya akan lemah. Selain itu, karena ketahanan korosi yang buruk dari struktur austenit, umur ketahanan korosi baja austenit relatif rendah.
1.2.2 Besi cor tahan aus
Paduan rendah dan besi cor putih paduan tinggi banyak digunakan saat ini. Dibandingkan dengan besi tuang putih tradisional dan besi tuang putih karbon rendah, besi cor tahan aus baru yang diwakili oleh kromium rendah dan besi cor putih kromium tinggi memiliki ketahanan aus yang lebih baik.
Kromium adalah elemen paduan utama besi cor putih kromium rendah. Karbida pada umumnya besi cor putih kromium rendah tersebar di besi cor oleh jaringan. Oleh karena itu, kerapuhan besi tuang kromium putih rendah lebih besar, dan ketahanan ausnya lebih rendah dibandingkan dengan besi tuang putih paduan sedang dan tinggi. Umumnya, ini tidak cocok untuk kondisi kerja dengan ketahanan aus dan persyaratan ketangguhan yang tinggi. Besi tuang kromium putih banyak digunakan pada berbagai jenis peralatan dan kondisi kerja, yang disebabkan oleh banyaknya kandungan kromium (10% ~ 30%) dari besi cor putih kromium tinggi. Ketangguhan besi cor Cr12 rendah karbon dalam besi cor putih kromium tinggi ditingkatkan karena penyesuaian kandungan kromium, yang dapat memenuhi persyaratan ball mill semen besar dengan beban benturan besar; setelah perlakuan panas tertentu, besi cor Cr15 dapat memperoleh kinerja yang baik dicampur dengan sejumlah kecil karbida dan struktur martensitik dari austenit yang ditahan memiliki ketahanan aus yang baik, yang dapat digunakan untuk menggiling bola dan bahan pelat pelapis ball mill di pabrik semen; Besi tuang Cr20 dan Cr26 memiliki kesesuaian yang baik antara kekerasan dan ketangguhan serta kemampuan pengerasan tinggi, yang dapat digunakan pada bagian tahan aus dinding tebal. Selain itu, besi cor Cr20 dan Cr26 memiliki ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi yang kuat, yang juga dapat digunakan dalam keausan korosi basah dan keausan suhu tinggi.
1.2.3 Baja paduan tahan aus non-mangan
Dengan perkembangan semakin banyak baja paduan non-mangan dengan kinerja yang sangat baik, ditemukan bahwa kekerasan dan ketangguhan baja paduan jenis ini dapat disesuaikan dalam rentang yang besar dengan mengoptimalkan rasio komposisi atau mengeksplorasi perlakuan panas, dan dapat juga memiliki kekerasan tinggi dan ketangguhan tinggi pada saat bersamaan. Ini memiliki efek aplikasi yang baik di banyak kondisi kerja. Baja paduan non-mangan dapat memiliki kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, dan ketangguhan yang baik pada saat bersamaan. Kekuatan dan kekerasannya jauh lebih tinggi daripada baja mangan austenitik, dan efek aplikasinya lebih baik pada kondisi beban benturan kecil. Kromium, mangan, nikel, silikon, molibdenum, dan elemen paduan lainnya sering ditambahkan ke dalam baja tahan aus untuk meningkatkan sifat mekanik dan kemampuan pengerasannya.
1.2.3.1 Baja tahan aus paduan sedang-tinggi
Dalam beberapa tahun terakhir, para insinyur Qiming Machinery telah melakukan banyak penelitian tentang baja tahan aus martensitik paduan menengah dan tinggi (C 0.2 ~ 0.25%, Cr 3 ~ 16%, Ni ≤ 2%, Mo ≤ 1%) pelat pelapis, dan beberapa kemajuan telah dibuat.
(1) Desain komposisi kimia
Elemen karbon
Kandungan karbon berpengaruh langsung pada mikrostruktur, sifat mekanik, kekerasan, dan sifat lain dari baja paduan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan sampel menurun dengan menurunnya kandungan karbon, yang menyebabkan kurangnya ketahanan aus, tetapi kekerasan relatif lebih baik; dengan peningkatan kandungan karbon, kekerasan sampel meningkat, ketahanan aus relatif lebih baik, tetapi plastisitas dan ketangguhan menjadi lebih buruk. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan baja paduan meningkat dengan bertambahnya kandungan karbon, dan ketangguhan plastisnya menurun. Ketika kandungan karbon berada dalam kisaran tertentu (0.2 ~ 0.25%), ketangguhan impak (α K) dari baja paduan menurun sangat lambat dan hampir tidak berubah. Dalam kisaran kandungan karbon ini, struktur mikro baja paduan adalah martensit lath. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat mekanik komposit dari ketiga jenis struktur tersebut baik, dan ketahanan aus abrasif impak korosi sangat baik.
Elemen kromium
Elemen kromium dapat meningkatkan kekerasan baja paduan sampai batas tertentu. Baja memiliki sifat mekanik komprehensif yang baik setelah proses perlakuan panas yang tepat. Unsur kromium bisa ada dalam bentuk karbida yang mengandung kromium dalam baja karburasi, yang selanjutnya dapat meningkatkan ketahanan aus bagian baja sampai batas tertentu. Teknisi kami telah mempelajari pengaruh Cr pada properti baja paduan Cr Ni Mo dengan kandungan C 0.15-0.30. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketangguhan impak baja paduan dapat ditingkatkan dengan meningkatkan kandungan krom pada kondisi quenching dan tempering. Oleh karena itu, dalam desain baja paduan, kita dapat menyesuaikan kandungan elemen kromium agar baja paduan memperoleh sifat mekanik komprehensif yang lebih baik, sehingga mencapai efek tahan aus terbaik.
Teknisi kami telah mempelajari ketahanan aus baja paduan dengan elemen kromium yang berbeda dalam kondisi asam. Diketahui bahwa dengan peningkatan kandungan kromium (1.5% ~ 18%), ketahanan aus bagian baja pertama-tama meningkat dan kemudian menurun. Ketika kandungan kromium 12.5%, baja memiliki ketahanan aus dan ketahanan korosi terbaik. Akhirnya, fraksi massa elemen paduan kromium disimpulkan bahwa 10 ~ 12% dari baja paduan tahan aus memiliki efek tahan aus terbaik.
Elemen nikel
Pada saat yang sama, nikel dapat meningkatkan kekerasan baja paduan untuk mengoptimalkan sifat mekaniknya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan baja paduan ditingkatkan sedikit dengan menambahkan elemen nikel, tetapi energi penyerapan impak dan ketangguhan baja paduan dapat ditingkatkan secara signifikan. Pada saat yang sama, nikel dapat mempercepat passivasi baja paduan Fe Cr dan mengoptimalkan ketahanan korosi dan oksidasi baja paduan Fe Cr. Namun kandungan nikel pada baja paduan tahan aus sebaiknya tidak terlalu tinggi (umumnya kurang dari 2%). Umumnya kandungan nikel yang terlalu tinggi akan membuat zona fasa γ menjadi terlalu besar, yang akan menyebabkan peningkatan fasa austenit tertahan pada baja paduan, yang membuat baja paduan tidak dapat memperoleh sifat komprehensif yang baik.
Elemen molibdenum
Molibdenum dapat memperhalus ukuran butir baja paduan sampai batas tertentu, sehingga dapat mengoptimalkan sifat komprehensif baja paduan. Molibdenum dapat meningkatkan pengerasan baja martensitik dan sekaligus meningkatkan kekuatan, kekerasan, dan ketahanan korosi baja martensitik. Kandungan silikon pada bagian baja biasanya kurang dari 1%.
Elemen silikon
Kandungan silikon dapat mempengaruhi transformasi austenit pada baja paduan. Penambahan silikon membuat difusi atom karbon menjadi lambat dalam proses quenching, menghambat pembentukan karbida pada baja paduan, sehingga terjadi konsentrasi karbon yang tinggi. Stabilitas fase austenit ditingkatkan selama transformasi fase. Pada saat yang sama, sejumlah Si dapat meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus baja paduan melalui penguatan larutan. Secara umum, kandungan silikon dalam baja sekitar 0.3% ~ 0.6%.
(2) Proses perlakuan panas dan struktur metalografi
Proses perlakuan panas secara langsung mempengaruhi struktur mikro dan sifat mekanik bagian baja. Teknisi kami menemukan bahwa proses perlakuan panas berpengaruh pada baja tahan aus paduan rendah (komposisi kimianya adalah C 0.3%, Mn 0.3%, Cr 1.6%, Ni 0.4%, Mo 0.4%, Si 0.30%, Re 0.4% ). Perlakuan panas quenching (850 ℃, 880 ℃, 910 ℃, dan 930 ℃) dan tempering (200 ℃ dan 250 ℃). Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika suhu tempering konstan, kekerasan sampel meningkat seiring dengan kenaikan suhu quenching, sedangkan energi impak yang diserap berkurang dan kekerasan menjadi lebih buruk. Lebih banyak karbida mengendap dalam baja paduan yang ditempa pada 250 ℃, yang meningkatkan kekerasan matriks. Sifat mekanis sampel yang diberi temper pada 250 lebih baik daripada yang diberi temper pada 200. Ketahanan aus dari baja paduan rendah dengan temper pada 890 dan pada 250 ℃ adalah yang terbaik.
Teknisi kami juga mempelajari perlakuan panas baja paduan rendah karbon sedang dengan komposisi kimia C 0.51%, Si 0.13%, Cr 1.52%, dan Mn 2.4%. Pengaruh pendinginan air, pendinginan udara dan pendinginan udara pada mikrostruktur baja paduan dipelajari secara berurutan. Struktur mikro dari baja paduan yang dikuens adalah martensit, dan struktur mikro setelah pendinginan udara dan pendinginan udara adalah martensit dan bainit Setelah dilakukan penempaan lebih lanjut pada suhu 200℃ , 250 ℃, 300 ℃, 350 ℃ dan 400 ℃, kekerasan keseluruhan sampel menunjukkan tren menurun. Diantaranya, sampel berpendingin udara dan berpendingin udara adalah struktur multifase yang mengandung fasa bainit, dan kekerasannya menurun lebih lambat. Kehilangan keausan meningkat dengan kenaikan suhu temper. Karena tekstur bainit memiliki ketahanan yang baik terhadap pelunakan tempering dan ketangguhan yang baik, kekerasan sampel berpendingin udara dan berpendingin udara berkurang. Ketahanan aus struktur komposit dengan fasa bainit lebih baik.
(3) Studi material liner pabrik pertambangan
Teknisi kami menganalisis perilaku kegagalan pelat pelapis (baja paduan 5cr2nimo) dari pabrik semi-autogen di tambang magnetit titanium vanadium. Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur mikro baja paduan adalah martensit dengan retained austenite. Selama servis pelat pelapis, agregat mineral memiliki efek keausan abrasif yang berdampak pada pelat pelapis, dan pelat pelapis juga terkorosi oleh pulp. Sejumlah besar lubang korosi dan retakan diamati pada permukaan pelat lapisan yang aus saat digunakan. Dianggap bahwa alasan kegagalan pelat pelapis adalah karena beban benturan di bawah kondisi kerja terlalu rendah, dan pelat pelapis tidak cukup dikeraskan, sehingga mengakibatkan kekerasan permukaan kerja pelat pelapis yang rendah dan ketahanan aus yang buruk. .
Teknisi kami juga mempelajari ketahanan aus abrasif dampak korosi dari tiga jenis baja paduan rendah karbon tinggi dengan kandungan karbon yang berbeda (C: 0.16%, 0.21%, 0.25%). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan baja paduan meningkat seiring dengan peningkatan kadar karbon, sedangkan energi serap impak menurun. Hasil percobaan menunjukkan bahwa baja paduan dengan kadar karbon 0.21% memiliki kehilangan keausan terkecil dan ketahanan aus abrasif impak terbaik.
Pengaruh kandungan silikon (Si: 0.53, 0.97, 1.49, 2.10, 2.60, c0.25%) pada mikrostruktur, sifat mekanik dan ketahanan aus baja cor paduan kromium tinggi karbon sedang juga dipelajari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa baja paduan dengan kandungan silikon 1.49% memiliki kekerasan tertinggi (55.5 HRC) dan ketangguhan terbaik (energi serap impak: 27.20 J), dan mikrostrukturnya adalah lath martensite. Uji keausan abrasif impak korosi (beban impak: 4.5 J) menunjukkan bahwa baja paduan dengan kandungan silikon 1.49% memiliki kehilangan keausan paling kecil dan ketahanan aus korosi benturan terbaik.
Teknisi kami juga mempelajari dampak keausan abrasif akibat korosi dari tiga jenis baja liner gerinda basah tambang. Ketiga jenis liner tersebut adalah baja paduan rendah karbon tinggi (struktur martensit reng, kekerasan: 45 ~ 50 HRC, nilai ketangguhan impak lebih dari 50 J / cm2), baja mangan tinggi (struktur austenit fase tunggal, kekerasan> 21 HRC, benturan nilai ketangguhan lebih besar dari 147 J / cm2) dan baja paduan karbon sedang (struktur martensit temper mengandung sedikit bainit dan austenit yang tertahan, kekerasan: 57 ~ 62 HRC, nilai ketangguhan impak: 20 ~ 30 J / cm2)。 Beban impak adalah 2.7J dan bahan bijihnya adalah bijih besi asam Hasil pengujian menunjukkan bahwa liner baja paduan tinggi karbon rendah memiliki kehilangan berat abrasi paling sedikit dan ketahanan aus korosi dampak terbaik.
1.2.3.2 Baja tahan aus paduan rendah
Keunggulan baja paduan rendah terutama diwujudkan dalam kemampuan pengerasan yang baik, kekerasan tinggi, dan ketangguhan tinggi. Semakin banyak peneliti mulai mempelajari kemungkinan menggunakan baja paduan rendah daripada baja mangan tinggi sebagai pelapis penggilingan basah. Umumnya baja paduan rendah diubah menjadi martensit temper dengan sifat komprehensif yang baik dengan menambahkan elemen seperti C, Mn, Cr, Si, Mo, B, dan memilih perlakuan panas yang sesuai.
Teknisi kami telah mempelajari penerapan baja zg40cr2simnmov di liner pabrik. Proses perlakuan panas adalah 900 ℃ anil + 890 ℃ minyak quenching + (220 ± 10 ℃) tempering. Setelah perlakuan panas di atas, struktur mikro baja zg40cr2simnmov adalah martensit temper satu fase, dan sifat mekanik komprehensifnya baik: kekerasan ≥ 50 HRC, kekuatan luluh ≥ 1200 MPa, ketangguhan benturan ≥ 18 J / cm2. Baja paduan dan baja mangan tinggi (sifat mekanik: kekerasan ≤ 229hb, kekuatan luluh ≥ 735mpa, ketangguhan impak ≥ 147j / cm2) telah diuji di beberapa tambang seperti pabrik alumina Shandong Aluminium Corporation. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pelat pelapis baja zg40cr2simnmov memiliki umur pemakaian yang lama pada wet ball mill dan dry ball mill.
Teknisi kami juga telah mempelajari studi tentang baja cor tahan aus paduan rendah dan penggunaan pelat pelapis. Proses perlakuan panas yang berbeda dieksplorasi untuk baja paduan rendah, dan proses optimum quenching pada 900 ~ 950 dan temper pada 500 ~ 550 ℃. Setelah perlakuan panas, baja paduan memiliki sifat mekanik terbaik, kekerasan: 46.2 HRC, kekuatan luluh: 1500 MPa, ketangguhan impak: 55 J / cm2.
Hasil keausan abrasif impak menunjukkan bahwa ketahanan aus baja paduan rendah yang dipadamkan pada 900 ~ 950 ℃ dan temper pada 500 ~ 550 ℃ lebih baik daripada ZGMn13 pada kondisi pengujian yang sama. Selain itu, baja paduan dan ZGMn13 diuji di konsentrator Sizhou di tambang tembaga Dexing. Hasil penelitian menunjukkan bahwa umur pakai liner baja paduan rendah multi-elemen adalah 1.3 kali lebih lama dari umur pakai pelat liner ZGMn13 biasa.
Di bawah kondisi penggilingan basah di tambang logam, keterbatasan liner baja mangan tinggi tradisional, yang banyak digunakan saat ini, semakin menonjol, dan merupakan kecenderungan umum bahwa posisi dominannya akan diganti. Baja tahan aus martensitik paduan rendah yang dikembangkan saat ini memiliki ketahanan aus yang baik, tetapi ketangguhannya buruk, yang mengakibatkan ketahanan benturannya tidak dapat memenuhi kondisi kerja pelat lapisan tambang logam. Situasi serupa terjadi pada baja paduan lainnya, yang menghalangi pembaruan liner pabrik tambang. Masih merupakan tugas yang sulit untuk mengembangkan baja paduan tahan aus baru yang dapat menggantikan liner pabrik baja mangan tinggi tradisional.
1.2.3.3 Baja tahan aus Bainite
Sifat mekanik keseluruhan dari baja bainitik baik, dan baja bainit yang lebih rendah memiliki kekerasan tinggi, ketangguhan tinggi, sensitivitas takik rendah, dan sensitivitas retak. Metode produksi tradisional baja bainitik adalah menambahkan Mo, Ni, dan logam mulia lainnya serta mengadopsi proses quenching isotermal. Hal ini tidak hanya membuat biaya produksi baja bainitik menjadi terlalu tinggi tetapi juga dengan mudah menyebabkan ketidakstabilan kualitas baja akibat sulitnya pengendalian proses. Aplikasi industri baja bainitik juga sangat dibatasi. Dengan eksplorasi lebih lanjut dan eksplorasi baja bainitik, baja fase ganda bainit telah dikembangkan, seperti baja fase ganda Austenite Bainite, baja Austenite Bainite yang diperkuat eutektik, baja fase ganda martensit bainit, dll. Karena biaya produksinya yang rendah, baja bainit dapat digunakan di industri.
Baja fase ganda Austenite Bainite (A / b) menggabungkan kemampuan pengerasan kerja yang kuat dari austenit dan kekerasan dan ketangguhan bainit yang tinggi, sehingga baja fase ganda a / b memiliki kekuatan dan ketangguhan yang baik, serta memiliki ketahanan aus yang sangat baik. Mn Si Austenite Bainite Baja fase ganda yang diperoleh dengan austempering memiliki ketahanan aus yang baik, yang dapat memenuhi banyak kondisi tahan aus. Pada baja fase ganda jenis ini, Mn, Cr, dan elemen lain dengan biaya lebih rendah dipilih untuk meningkatkan kemampuan pengerasan bagian baja. Biaya produksi semakin berkurang dan jenis baja fase ganda Mn Si Austenite Bainite baru dengan sifat komprehensif yang baik diperoleh. Sejenis baja bainitik dengan mikro dan struktur nano dengan austenit yang ditahan yang tersebar dalam matriks bainit diperkenalkan. Baja Bainitik Baru memiliki kekuatan sangat tinggi dan plastisitas serta menunjukkan sifat mekanis yang sangat baik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa baja mikro bainitik dengan retained austenite yang tinggi memiliki nilai kekerasan yang tinggi pada temperatur tempering yang relatif rendah (kurang dari 500 ℃), yang menunjukkan stabilitas temper yang baik.
Meskipun baja bainitik memiliki sifat mekanik yang sangat baik, proses produksinya rumit dan biayanya terlalu tinggi, sehingga membatasi aplikasinya dalam industri pelat lapisan penggilingan basah tambang. Aplikasi industri baja tahan aus seri bainit di tambang logam membutuhkan eksplorasi lebih lanjut.
1.2.3.4 Baja tahan aus perlit
Baja mutiara biasanya diperoleh dengan normalisasi dan temper setelah paduan dengan kromium, mangan, molibdenum, dan elemen lain dalam baja karbon. Baja mutiara memiliki ketangguhan yang baik, ketahanan terhadap benturan, perlakuan panas sederhana, dan tidak ada elemen paduan yang berharga. Biaya produksinya rendah. Ini adalah jenis baja paduan tahan aus dan tahan korosi dengan potensi pengembangan yang besar. Baja paduan tahan aus Cr Mn Mo karbon tinggi memiliki ketangguhan yang baik dan kemampuan pengerasan kerja tertentu, sehingga dapat digunakan dalam lingkungan keausan abrasif korosif dengan beban benturan tertentu.
Komposisi kimia dan sifat mekanik dari perwakilan baja tahan aus perlit Cr Mn Mo karbon tinggi ditunjukkan pada Tabel 1-1.
Tabel 1-1 Komposisi kimia dan sifat mekanik baja tuang perlit tahan aus | |||||||
Komposisi kimia | sifat mekanik | ||||||
C | Mn | Si | Ni | Cr | Mo | PBR | 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 Mekanisme dan model keausan
Keausan mengacu pada fenomena bahwa material dipisahkan dari permukaan kontak karena tekanan tertentu akibat geser relatif material. Mekanisme pelepasan material dari permukaan mungkin berbeda karena perbedaan sifat material, lingkungan kerja, beban, dan mode aksi. Mekanisme keausan dapat dibagi menjadi keausan perekat, keausan abrasif, keausan kelelahan permukaan, keausan fret, dan keausan benturan. Menurut statistik, kerugian ekonomi yang disebabkan oleh keausan abrasif adalah yang terbesar, terhitung sekitar 50% dari total, keausan perekat menyumbang 15% dari total; akun pakaian resah untuk 7%; keausan erosi menyumbang 7% dari total; keausan korosi menyumbang 5% dari total.
1.3.1 Mekanisme keausan abrasif
Keausan baja paduan yang disebabkan oleh keausan abrasif adalah yang terbesar, yang terutama disebabkan oleh 1. Keausan yang disebabkan oleh geser permukaan yang keras dan kasar pada permukaan yang lunak; 2. Keausan yang disebabkan oleh gesekan timbal balik dari partikel keras yang meluncur di antara permukaan kontak. Menurut kondisi keausan yang berbeda, mekanisme keausan abrasif dapat dibagi menjadi dua jenis berikut:
Tipe 1: Mekanisme pemotongan mikro
Di bawah aksi beban eksternal, partikel keausan pada permukaan material menghasilkan gaya pada material. Ketika arah gaya dalam arah normal, partikel keausan pada permukaan material menghasilkan gaya pada material, Ketika arah gaya bersinggungan, partikel abrasif bergerak sejajar dengan permukaan aus karena adanya tangensial. memaksa. Jika hambatan partikel abrasif yang bergerak pada permukaan material kecil maka akan memotong material dan menghasilkan serpihan. Jalur pemotongan partikel abrasif pada permukaan material sempit dan dangkal, serta ukuran pemotongan kecil, sehingga disebut mikro cutting. Jika partikel abrasif tidak memiliki tepi yang tajam atau sudutnya berbeda dari arah jalur pemotongan, atau bahan itu sendiri memiliki plastisitas yang baik, efek pemotongan tidak akan membuat bahan menghasilkan serpihan, tetapi akan didorong ke depan atau kedua sisi oleh partikel abrasif, dan alur akan terbentuk pada permukaan material di sepanjang jalur gerakan partikel abrasif.
Tipe 2: Mekanisme spalling fatik
Mekanisme pelepasan fatik mengacu pada matriks yang berubah bentuk dan mengeras di bawah aksi partikel abrasif, dan retakan dihasilkan pada lapisan bawah permukaan karena tegangan kontak. Retakan meluas ke permukaan dan jatuh dalam bentuk lapisan tipis, dan lubang spalling tidak beraturan terbentuk di permukaan material. Ketika partikel abrasif meluncur di permukaan sampel, akan terbentuk area deformasi plastis yang besar. Setelah deformasi plastik berulang, karena pengerasan kerja, permukaan material akhirnya terkelupas menjadi puing-puing aus. Secara umum, batas fatik berdasarkan ketahanan aus material tidak tepat.
1.3.2 Mekanisme dan model korosi dan keausan
Pabrik basah yang digunakan di tambang metalurgi tidak hanya akan mengalami dampak beban berat dan keausan parah, tetapi juga akan terkorosi oleh bubur cair. Keausan korosi mengacu pada proses kehilangan massa yang disebabkan oleh reaksi elektrokimia atau kimia antara permukaan material dan lingkungan sekitarnya, yang disebut keausan korosi. Kondisi kerja pabrik basah tambang biasanya memakai korosi elektrokimia. Mekanisme promosi timbal balik antara keausan dan korosi membuat kehilangan material melebihi laju keausan tunggal ditambah laju korosi. Untuk mempelajari pengaruh abrasi basah terhadap mekanisme keausan, maka perlu dipelajari mekanisme korosi.
1.3.2.1 Promosi keausan pada korosi
(1) Model pelepasan mekanis. Gambar 1-3 menunjukkan model pelepasan mekanis. Karena adanya media korosif, korosi seragam akan terjadi pada permukaan logam selama korosi dan keausan, dan produk korosi yang dihasilkan dapat menutupi permukaan sampel sepenuhnya. Lapisan produk korosi ini disebut film korosi. Ini dapat mencegah permukaan material dari korosi lebih lanjut, tetapi mudah aus oleh material keras lainnya atau partikel abrasif dalam pergeseran relatif tegangan. Kemudian permukaan logam telanjang mudah terkorosi, jadi keausan meningkatkan korosi. Dalam media korosi tertentu, ketahanan korosi material terutama bergantung pada film pasif. Secara umum, laju keausan korosi logam dengan kemampuan pemulihan film pasif yang buruk akan meningkat sebesar 2 lipat atau bahkan 4 kali lipat dibandingkan dengan laju korosi statis tunggal.
(2) Menurut model elektrokimia, daerah deformasi plastis tertentu akan dihasilkan pada permukaan sampel logam karena gaya geser sudut abrasif. Korosi elektrokimia pada permukaan logam sangat tidak merata, yang selanjutnya akan meningkatkan laju korosi.
1.4 Tujuan, signifikansi, dan isi utama penelitian ini
Biaya operasional pabrik semi-autogenous yang digunakan dalam produksi tambang logam sangat besar, dan bagian paling serius dari keausan dan pengeluaran adalah mill liner. China mengonsumsi sekitar 2.2 juta ton bahan baja tahan aus setiap tahun. Diantaranya, mill liner yang digunakan dalam berbagai kondisi produksi mengkonsumsi baja sebanyak 220000 ton, yang merupakan sekitar sepersepuluh dari total konsumsi suku cadang baja tahan aus.
Kondisi kerja pabrik semi-autogenous yang digunakan di tambang metalurgi buruk. Sebagai bagian pabrik yang paling rusak parah, masa pakai liner terlalu pendek, yang tidak hanya meningkatkan biaya operasi pabrik semi-autogenous tetapi juga sangat mempengaruhi efisiensi produksi tambang logam. Saat ini, baja mangan tinggi biasanya digunakan untuk pelat pelapis pabrik semi-autogenous. Meskipun baja mangan tinggi memiliki kinerja komprehensif yang baik dan kemampuan pengerasan kerja yang baik, kekuatan luluh baja mangan tinggi terlalu rendah, yang mudah berubah bentuk dan gagal, yang tidak dapat memenuhi kondisi layanan mill liner semi-autogenous, dan layanan umur pelat lapisan pendek. Untuk mengatasi masalah di atas, baja paduan tahan aus jenis baru dengan sifat komprehensif yang baik harus dikembangkan sebagai pengganti liner pabrik baja mangan tinggi.
Berdasarkan analisis lingkungan industri dan pertambangan pabrik semi-autogenous dan analisis bahan pelapis dari berbagai pabrik basah, ditemukan bahwa lapisan pabrik semi-autogenous sangat penting. Baja paduan tahan aus untuk pelat harus memiliki kekerasan dan ketangguhan; baja paduan harus berstruktur satu fasa sejauh mungkin, atau struktur multi fasa dengan kekerasan dan ketangguhan yang cocok, seperti struktur matriks + karbida; baja paduan juga harus sesuai dengan kekuatan luluh yang baik dan memiliki kemampuan tertentu untuk menahan deformasi; baja paduan harus memiliki ketahanan aus abrasif dampak korosi yang baik.
Isi utama penelitian adalah sebagai berikut:
(1) Studi tentang perlakuan panas baja paduan rendah karbon tinggi tahan aus.
Melalui analisis struktur mikro, sifat mekanik, dan kerusakan abrasif dampak korosi dari baja tahan aus paduan rendah karbon tinggi dengan perlakuan panas yang berbeda, diperoleh jenis baja paduan korosi tahan aus dengan sifat komprehensif yang lebih baik.
Komposisi baja paduan rendah karbon tinggi: C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, N 0.10%.
Perlakuan panas baja paduan rendah karbon tinggi: 1000 × 6h anil + 950 ℃ × 2.5h oil quenching + 570 ℃ × 2.5h tempering; 1000 ℃ × 6j anil + 950 ℃ × 2.5j minyak quenching + 250 ℃ × 2.5h tempering; 1000 ℃ × 6 jam anil + 950 ℃ × 2.5 jam normalisasi + 570 ℃ × 2.5 jam tempering; 1000 ℃ × 6j anil + 950 ℃ × 2.5 jam normalisasi + 250 ℃ × 2.5 jam tempering.
(2) Berdasarkan desain baja paduan karbon tinggi, baja bainitik karbon tinggi tahan aus, komposit matriks baja mangan tinggi, dan baja perlit dirancang masing-masing. Pengecoran dan perlakuan panas liner pabrik diselesaikan di Mesin Qiming dan uji coba pendahuluan dilakukan di tambang logam.
(3) Pengamatan dan penelitian mikrostruktur.
Telah diamati struktur metalografi baja paduan rendah karbon tinggi dalam keadaan perlakuan panas, dan pengaruh proses perlakuan panas yang berbeda terhadap Struktur Mikro baja paduan rendah karbon tinggi dianalisis melalui analisis dan perbandingan. Pada saat yang sama, struktur mikro baja bainitik tahan aus, baja perlit, dan liner komposit matriks baja mangan tinggi juga dianalisis.
(4) Uji dan Penelitian sifat mekanik.
Kekerasan dan energi tumbukan baja paduan rendah karbon tinggi as-cast dan yang diolah panas diuji, dan kekerasan dan ketangguhan impak baja paduan rendah karbon tinggi setelah perlakuan panas yang berbeda dipelajari. Pada saat yang sama, kekerasan dan impak energi yang diserap baja bainitik tahan aus, baja perlit, dan lapisan komposit matriks baja mangan tinggi diuji dan dianalisis. Uji tarik dilakukan pada baja paduan rendah karbon tinggi as-cast dan dengan perlakuan panas untuk mempelajari kekuatan luluh dan sifat lain dari baja paduan rendah karbon tinggi dengan proses perlakuan panas yang berbeda. Pada saat yang sama, kekuatan leleh baja bainitik tahan aus, baja pearlitic, dan liner komposit matriks baja mangan tinggi diuji dan dianalisis.
(5) Kajian karakteristik keausan abrasif akibat korosi benturan
Di bawah energi tumbukan masing-masing 4.5j dan 9j, ketahanan aus abrasif dampak korosi dan mekanisme keausan baja paduan rendah karbon tinggi dengan proses perlakuan panas yang berbeda dipelajari, dan ketahanan aus abrasif dampak korosi dari baja bainitik tahan aus, baja perlit , dan pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi diuji dan dibandingkan. Analisis memberikan dasar untuk aplikasi baja praktis dalam industri.
2.0 Kondisi dan metode pengujian
Pada kondisi medium korosif basah, laju korosi material baja jauh lebih tinggi dibandingkan pada kondisi kering yang beberapa kali kering. Untuk mengembangkan baja paduan tahan aus, tahan korosi, dan tahan benturan, baja tahan aus paduan rendah karbon tinggi, baja bainitik, baja perlit, dan komposit matriks baja mangan tinggi dirancang dalam makalah ini. , dan mikrostruktur serta sifat mekanik baja paduan ini juga dipelajari Uji tarik, uji impak, uji impak korosi dan keausan abrasif dilakukan untuk mendapatkan baja tahan aus dengan kinerja komprehensif yang lebih baik, yang dapat memberikan referensi untuk pemilihan semi -penggiling otomatis.
2.1 Metode pengujian
2.1.1 Uji pengecoran blok
Sampel baja paduan rendah dan karbon tinggi yang digunakan dalam makalah ini dilebur dalam tungku induksi frekuensi menengah lapisan tungku alkali dan dituang ke dalam blok uji berbentuk Y standar, yang ditunjukkan pada Gambar 2-1. Perlakuan panas dan cor baja bainitik karbon tinggi tahan aus, baja perlit, dan pelapis komposit matriks baja mangan tinggi telah diselesaikan di Mesin Qiming, dan penggunaan uji coba pendahuluan telah dilakukan di tambang.
2.1.2 Desain proses perlakuan panas
Proses perlakuan panas memiliki pengaruh yang jelas terhadap struktur mikro, sifat mekanik, dan ketahanan aus baja paduan rendah karbon tinggi. Proses perlakuan panas untuk baja paduan rendah karbon tinggi ini ditunjukkan pada Gambar 2-2.
2.1.3 Persiapan sampel
Spesimen untuk analisis struktur mikro, kekerasan, XRD, uji impak, uji tarik, dan uji keausan abrasif impak korosi dipotong dari blok uji berbentuk Y dari baja paduan rendah karbon tinggi dengan perlakuan panas yang berbeda dan status as-cast. Model mesin pemotong kawat adalah DK77. Potong blok uji dengan mesin gerinda pengolah menjadi kekasaran yang sesuai.
2.1.4 Pengamatan struktur metalografi
Struktur mikro setiap sampel diamati dengan mikroskop optik Lycra. Larutan alkohol asam nitrat 4 vol.% Digunakan sebagai larutan korosi untuk baja paduan rendah karbon tinggi, liner baja perlit, dan pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi dalam berbagai status perlakuan panas. Karena ketahanan korosi yang baik dari baja bainitic, larutan alkohol asam klorida klorida klorida dipilih sebagai larutan korosi pelat lapisan baja bainit. Rumus larutan korosi adalah 1g besi klorida, 2ml asam klorida, dan etanol 100ml.
2.1.5 Uji sifat mekanis
Sifat mekanik bahan, juga dikenal sebagai sifat mekanik bahan, mengacu pada sifat mekanik bahan di bawah berbagai beban eksternal di lingkungan tertentu. Sifat mekanis konvensional dari material logam meliputi kekerasan, kekuatan, ketangguhan impak, dan plastisitas. Proyek ini berfokus pada kekerasan makro, uji benturan, dan uji tarik.
Kekerasan Rockwell (HRC) dari baja paduan rendah karbon tinggi, liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi sebagai heat treatment dan as-cast diuji dengan HBRVU-187.5 Bromwell optical hardness tester. Setiap sampel diukur pada 10 posisi berbeda, dan nilai kekerasan sampel adalah rata-rata aritmatika dari hasil tes.
Mesin uji dampak pendulum logam berinstrumen JBW-300hc digunakan untuk menguji energi penyerapan benturan dari spesimen Charpy V-notch standar dari baja paduan rendah karbon tinggi, pelapis baja perlit, dan pelapis baja bainit sebagai perlakuan panas dan status as-cor masing-masing; Liner komposit matriks baja mangan tinggi diolah menjadi spesimen Charpy u-notch standar sesuai standar, dan energi serap impak diuji. Ukuran tumbukan tiap jenis spesimen berlekuk adalah 10 mm * 10 mm * 50 mm, dan ukuran tumbukan rata-rata tiap spesimen ditunjukkan pada gambar 3 takik.
Dengan menggunakan mesin uji tarik universal elektronik yang dikendalikan komputer mikro WDW-300hc, uji tarik dilakukan pada baja paduan rendah karbon tinggi, liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi sebagai heat treatment dan as-cast di ruangan suhu. Baja paduan rendah karbon tinggi, baja bainitik, baja perlit, dan sampel pelat lapisan matriks baja mangan tinggi sebagai cetakan dan perlakuan panas diproses menjadi batang uji tarik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-5. Kecepatan tarik suhu kamar diatur pada 0.05 mm / menit, dan setiap sampel diuji tiga kali, dan diambil nilai rata-rata.
2.1.6 uji keausan abrasif dampak korosi
Uji keausan abrasif impak korosi dilakukan pada mesin uji keausan abrasif beban dinamis MLD-10a yang dimodifikasi. Diagram skema penguji keausan ditunjukkan pada Gambar 2-6. Setelah modifikasi, mesin uji dapat mensimulasikan kondisi keausan abrasif dampak korosi dari mill liner semi-autogenous sampai batas tertentu. Parameter uji spesifik ditunjukkan pada tabel 2-1.
Tabel 2-1 Parameter teknis mesin uji keausan dampak korosi | |
Nama parameter | Nilai parameter |
Energi tumbukan / J | 4.5 |
Berat palu / kg | 10 |
Waktu / waktu dampak · min-1 | 100 |
Ketinggian jatuh bebas palu / mm | 45 |
Kecepatan putaran sampel yang lebih rendah / R · min-1 | 100 |
Ukuran / mesh abrasif | 60-80 (Pasir kuarsa) |
Rasio massa air terhadap pasir kuarsa | 2:5 |
Massa air / kg | 1 |
Massa pasir kuarsa / kg | 2.5 |
Selama pengujian, sampel atas dipasang pada palu dan sampel bawah dipasang pada spindel. Didorong oleh motor, sampel bawah, dan pisau pencampur pada poros utama berputar dengan motor. Palu tumbukan dinaikkan untuk mengatur ketinggian energi tumbukan yang dibutuhkan dan kemudian jatuh bebas. Didorong oleh palu, sampel atas berulang kali membenturkan sampel bawah dan abrasif (pasir kuarsa basah) antara sampel atas dan bawah dengan pisau pencampur. Dalam jeda waktu persiapan untuk memasuki siklus erosi dampak berikutnya, sampel atas dan bawah serta bahan abrasif akan mengalami pergeseran relatif, dan prosesnya adalah keausan abrasif tiga benda. Baik sampel atas dan bawah mengalami benturan tertentu dan keausan abrasif, yang mengakibatkan penurunan berat sampel, yang merupakan jumlah abrasi sampel.
Sampel yang lebih rendah dari sampel adalah 45 baja setelah quenching dan tempering, dan kekerasannya adalah 50HRC. Sampel atas adalah baja paduan rendah karbon tinggi, liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan bahan komposit matriks baja mangan tinggi sebagai perlakuan panas dan sebagai cor. Di bawah energi tumbukan 4.5j, ukuran sampel atas adalah 10mm * 10mm * 30mm, dan permukaan ujung bawah diproses menjadi permukaan busur dengan diameter 50mm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-7; bagian atas sampel atas dengan energi tumbukan 9j adalah 10mm * 10mm * 20mm, dan bagian bawah adalah 7.07mm * 7.07mm * 10mm, dan permukaan ujung bawah diproses menjadi permukaan busur dengan diameter 50mm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-8.
Sebelum uji keausan, sampel harus diarde selama 30 menit untuk menghilangkan pengaruh kesalahan pemasangan sampel dan faktor lainnya. Setelah pra-penggilingan, pertama-tama bersihkan puing-puing dan kotoran lain yang menempel pada permukaan yang aus dengan sikat lembut, lalu bersihkan sampel dengan ultrasonik etanol absolut, segera keringkan, dan timbang dengan timbangan analitik elektronik (timbang tiga kali setiap kali, dan ambil nilai rata-ratanya sebagai kualitas sampel). Pada awal uji keausan, timbang setiap 15 menit, lalu ulangi operasi penimbangan di atas.
2.1.7 Pengamatan terhadap fraktur impak, fraktur tarik, dan morfologi keausan korosi
Sampel sampel diamati fraktur impak, fraktur tarik, dan keausan korosi dibawah pembesaran 500 dan 2000 kali menggunakan mikroskop elektron pemindai phenom prox. Spesimen yang akan diamati dibersihkan dan dikeringkan dengan etanol, dan morfologi permukaan sampel diamati di bawah mikroskop elektron scanning, dan mekanisme retakan dan mekanisme keausan baja paduan tahan aus dianalisis.
3.0 Pengaruh perlakuan panas pada Struktur Mikro dan sifat mekanik dari liner pabrik baja paduan rendah karbon rendah tahan aus
Perlakuan panas memiliki pengaruh yang besar terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja paduan rendah karbon tinggi. Dalam bab ini, efek perlakuan panas yang berbeda pada baja paduan rendah karbon tinggi tahan aus dengan komposisi tertentu dipelajari, dan proses perlakuan panas dioptimalkan untuk mendapatkan baja paduan tahan benturan dan tahan aus yang optimal.
Komposisi kimia baja paduan rendah karbon tinggi tahan aus ditunjukkan pada tabel 3-1.
Tabel 3-1 Komposisi kimia baja paduan rendah karbon tinggi berkorosi-abrasi (% berat) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
0.655 | 0.542 | 0.976 | 0.025 | 0.023 | 2.89 | 0.75 | 0.352 |
Berdasarkan proses perlakuan panas yang ditunjukkan pada Gambar 2-2, blok uji berbentuk Y diberi perlakuan panas dan ditandai sebagai sampel 1, 2, 3, dan 4, dan status as-cast ditandai sebagai sampel 5. Setelah perlakuan panas, sampel untuk pengamatan struktur mikro, uji kekerasan, uji impak, uji tarik, dan uji aus abrasif impak korosi dipotong dengan mesin pemotong kawat.
3.1 Pengaruh proses perlakuan panas pada Mikrostruktur dan sifat mekanik baja paduan rendah karbon tinggi
3.1.1 Mikro
Gambar 3-1 menunjukkan struktur mikro baja paduan rendah karbon tinggi dengan status perlakuan panas yang berbeda, dan Gambar 3-1 (a) (b) menunjukkan struktur metalografi sampel 1. Setelah anil pada 1000 ℃ dan normalisasi pada 950 ℃ dan tempering pada suhu tinggi (570 ℃), mikro sampel adalah perlit. Gambar. 3-1 (c) (d) menunjukkan struktur metalografi sampel 2. Setelah anil pada 1000 ℃ dan normalisasi pada 950 dan temper pada suhu rendah (250), struktur mikro sampel juga perlit. Gambar. 3-2 (a) (b) menunjukkan mikrostruktur daya tinggi yang diambil oleh SEM. Pada mikro sampel 1 (Gbr. 3-2 (a)), perlit lamelar dengan bolak-balik terang dan gelap dapat diamati, dan mikrostruktur sampel 2 (Gbr. 3-2 (b)) juga dapat diamati dengan jelas lamellar perlit, Dengan perbesaran yang sama, struktur perlit dari baja paduan rendah karbon tinggi (1 × 10) yang ditempa pada suhu 570 ℃ cenderung berbentuk sferoid. Gambar. 3-1 (E) (f) menunjukkan struktur metalografi sampel 3. Setelah anil pada 1000 ℃, pendinginan oli pada 950 dan temper pada suhu tinggi (570), struktur mikro sampel adalah sorbite temper dengan martensit orientasi. Gambar. 3-1 (g) (H) menunjukkan struktur metalografi sampel 4. Setelah anil pada 1000 ℃, pendinginan oli pada 950 dan temper pada suhu rendah (250), struktur mikro sampel mengalami temper suhu rendah martensit. Ketika sampel dipadamkan dalam minyak pada suhu 950 dan ditempa pada suhu rendah, atom C berdifusi terlebih dahulu dan mengendapkan karbida terdispersi dari larutan padat α jenuh. Dengan meningkatnya suhu tempering, endapan karbida dalam baja paduan meningkat, dan karbida secara bertahap berubah menjadi sementit dan tumbuh secara bertahap. Seiring berjalannya waktu, austenit yang tertahan mulai membusuk dan sementit mengendap pada saat yang bersamaan. Ketika suhu temper meningkat menjadi 570, atom C jenuh sepenuhnya mengendap dari larutan padat α jenuh, dan agregat sementit halus dan kasar, menunjukkan sorbit temper yang mempertahankan orientasi martensit.
Gambar 3-3 menunjukkan pola difraksi XRD dari baja paduan rendah karbon tinggi dalam berbagai keadaan perlakuan panas. Hal ini dapat dilihat dari pola bahwa sampel pada kondisi perlakuan panas yang berbeda hanya memiliki fasa α atau fasa α super jenuh dan fasa sementit, tanpa fasa lain.
3.1.2 Sifat mekanis
Gambar 3-4 menunjukkan kekerasan baja paduan rendah karbon tinggi dalam berbagai perlakuan panas dan status as-cast. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: nilai kekerasan baja paduan rendah karbon tinggi (sampel 4) yang dianil pada 1000 ℃ dan oli yang di-quenching pada 950 250 dan temper pada 1 adalah yang tertinggi. Nilai kekerasan sampel 2, sampel 3, dan sampel 4 sangat dekat dan secara signifikan lebih rendah dari sampel 2, dan sampel 1 sedikit lebih tinggi dari sampel 3 dan sampel 2. Karena semakin tinggi suhu temper, semakin rendah kekerasannya dari baja paduan. Kekerasan dari sampel 10 × 250 yang ditempa pada suhu rendah (1) sedikit lebih tinggi dari pada sampel 10 × 570 yang ditempa pada suhu tinggi (4 ℃), dan kekerasan sampel 10 × 250 yang ditempa pada suhu rendah (3) adalah lebih tinggi dari sampel 10 × 1. 2 # sampel dan 1 # sampel adalah baja paduan rendah karbon tinggi setelah perlakuan normalisasi dan temper. Temperatur temper memiliki pengaruh yang kecil terhadap nilai kekerasan baja, dan perbedaannya kecil, sehingga nilai kekerasan sampel 2 # dan sampel 3 # memiliki perbedaan yang kecil. 4 # sampel dan 4 # sampel adalah baja paduan rendah karbon tinggi setelah perawatan quenching dan tempering. Temperatur temper memiliki pengaruh yang besar terhadap nilai kekerasan sampel. Kekerasan sampel 3 # yang ditempa pada suhu rendah jauh lebih tinggi daripada kekerasan sampel XNUMX # setelah pengerasan suhu tinggi.
Dampak energi yang diserap dari perlakuan panas yang berbeda dan baja paduan rendah karbon tinggi as-cast ditunjukkan pada Gambar 3-5. Hasil penelitian menunjukkan bahwa energi serap impak sampel 1, 2, 3, dan 4 menurun secara bergantian. Energi serapan impak baja paduan rendah karbon tinggi (sampel 1) yang dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 ℃, dan temper pada 570 secara signifikan lebih tinggi daripada sampel lainnya. Ini karena setelah perawatan normalisasi, derajat larutan padat dari setiap elemen dalam baja paduan di austenit ditingkatkan, pemisahan elemen paduan dalam struktur pengecoran ditingkatkan, tingkat homogenisasi struktur pengecoran ditingkatkan, dan ketangguhan benturan dari baja ditingkatkan. Setelah normalisasi dan perlakuan panas tempering, 1 dan 2 sampel berstruktur perlit dengan ketangguhan yang baik. Struktur perlit pada sampel 1 bersifat pasif dan cenderung spheroidisasi. Oleh karena itu, ketangguhan sampel 1 lebih baik daripada sampel 2, dan energi impak sampel 1 lebih tinggi. Setelah pendinginan minyak dan perlakuan suhu rendah, struktur mikro akhir dari baja paduan adalah martensit temper. Sampel mempertahankan kekerasan tinggi dan ketangguhan rendah saat dipadamkan, sehingga baja paduan tetap mempertahankan kekerasan tinggi dan ketangguhan rendah. Setelah minyak quenching dan temper pada temperatur tinggi, martensit mulai membusuk dan sejumlah besar sorbite terbentuk. Kekerasan sampel 3 menurun secara signifikan dan ketangguhan meningkat secara signifikan. Oleh karena itu, ketangguhan sampel 3 lebih baik dari pada sampel 4. Energi serapan impak baja paduan rendah karbon tinggi as-cast paling rendah dan ketangguhan paling buruk.
Hasil tarik baja paduan rendah karbon tinggi dalam perlakuan panas yang berbeda dan status as-cor ditunjukkan pada tabel 3-2, Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik Rm: 3 # > 1 # > 2 # > 4 # > 5 #; Kekuatan luluh Rel: 3 # > 1 # > 2 # > 4 # 、 5 #. Dengan kata lain, kekuatan baja paduan rendah karbon tinggi (3 #) dianil pada 1000 ℃, minyak padam pada 950 ℃ dan temper pada 570 ℃ memiliki kekuatan tertinggi, dan baja paduan rendah karbon tinggi (4 #) dianil pada 1000 ℃, oli yang dipadamkan pada 950 ℃ dan temper pada 250 memiliki kekuatan terendah. Perpanjangan setelah fraktur δ: 1 # > 2 # > 3 # > 4 # > 5 #, yaitu, baja paduan rendah karbon tinggi (1 #) dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 ℃, dan ditempa pada 570 ℃ memiliki plastisitas terbaik, 1 #, 2 #, 3 #, dan 4 # adalah rekahan campuran, Hasil penelitian menunjukkan bahwa plastisitas baja paduan rendah karbon tinggi (# 4) dianil pada 1000 ℃, minyak padam pada 950 250 dan temper pada 5 ℃ adalah yang terburuk, yaitu patah tulang rapuh. Kekuatan dan plastisitas baja paduan rendah karbon tinggi as-cast (# XNUMX) lebih buruk dibandingkan dengan sampel perlakuan panas, yaitu fraktur getas.
Tabel 3-2 Hasil uji tarik baja paduan rendah karbon tinggi pada proses perlakuan panas yang berbeda | |||
Item No | Kekuatan tarik / Mpa | Perpanjangan setelah patah /% | Kekuatan luluh / 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 analisis fraktur benturan
Gambar 3-6 menunjukkan morfologi fraktur impak dari perlakuan panas yang berbeda dan baja paduan rendah karbon tinggi as-cast. Gambar 3-6 (a) (b) menunjukkan morfologi fraktur impak dari baja paduan rendah karbon tinggi (sampel 1) yang dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 ℃, dan ditempa pada 570 ℃. Hasil pengamatan SEM menunjukkan bahwa permukaan rekahan relatif datar menurut pengamatan makroskopis (lihat Gambar 3-6 (a)) 3-6 (b)) pengamatan menunjukkan adanya lesung pipi kecil pada permukaan rekahan, dan tampak bening. pola lidah bisa dilihat. Sampel ini menunjukkan ketangguhan yang lebih baik daripada sampel lainnya. Gambar 3-6 (c) (d) menunjukkan morfologi fraktur impak baja paduan rendah karbon tinggi (sampel 2) yang dianil pada 1000, dinormalisasi pada 950 ℃, dan ditempa pada 250. Dapat dilihat dari pengamatan pada perbesaran rendah (lihat Gambar 3-6 (c)) bahwa permukaan rekahan relatif datar, dan dari pengamatan daya tinggi (lihat Gambar 3-6 (d)), permukaan rekahan relatif jumlah lesung pipit dapat diamati pada fraktur, dan pola seperti lidah dan tepi air mata yang jelas dapat diamati. Karakteristik belahan dada terungkap. Gambar 3-6 (E) (f) menunjukkan morfologi fraktur impak baja paduan rendah karbon tinggi (sampel 3) yang dianil pada 1000 ℃, minyak dipadamkan pada 950 ℃ dan ditempa pada 570. Patahan relatif datar menurut pengamatan pada perbesaran rendah (lihat Gambar 3-6 (E)), dan terdapat beberapa lesung pipit dan sejumlah kecil tepi robek pada patahan yang diamati pada perbesaran tinggi (lihat Gambar 3-6). 3 (f)). Gambar 6-4 (g) (H) menunjukkan morfologi fraktur impak baja paduan rendah karbon tinggi (1000 #) yang dianil pada 950, dinormalisasi pada 570 ℃ dan ditempa pada 3 ℃. Fraktur adalah fraktur intergranular yang diamati pada perbesaran rendah (lihat Gambar 6-3 (g)), dan terdapat beberapa tepi robek dan morfologi fraktur quasi cleavage pada perbesaran tinggi (lihat Gambar 6-3 (H)). Gambar 6-5 (I) (J) menunjukkan morfologi fraktur impak dari baja paduan rendah karbon tinggi as-cast (XNUMX #). Rekahan menunjukkan pola sungai, yang merupakan rekahan getas yang khas, dan ketangguhan sampel as-cast adalah yang terburuk.
3.1.4 Analisis fraktur tarik
Morfologi fraktur tarik baja paduan rendah karbon tinggi dengan perlakuan panas yang berbeda dan status as-cast ditunjukkan pada Gambar 3-7. Gambar 3-7 (a) (b) menunjukkan morfologi fraktur tarik baja paduan rendah karbon tinggi (# 1) yang dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 ℃, dan ditempa pada 570 ℃. Lesung pipit kecil dapat diamati, dan area rekahannya besar, yang termasuk dalam rekahan ulet dengan ketangguhan tinggi. Gbr. 3-7 (c) (d) menunjukkan morfologi fraktur tarik baja paduan rendah karbon tinggi (# 2) yang dianil pada 1000, dinormalisasi pada 950 ℃ dan temper pada 250 ℃, Lesung kecil dan alur halus sebagian diamati di perbesaran tinggi (Gbr. 3-7 (d)). Tidak ada retakan yang ditemukan pada alur, yang termasuk dalam rekahan ulet. Lesung pipit lebih kecil dan lebih dangkal, dan ketangguhan sampel lebih buruk dari pada # 1. Gambar 3-7 (E) (f) menunjukkan morfologi fraktur tarik dari baja paduan rendah karbon tinggi (# 3) yang dianil pada 1000 ℃, minyak dipadamkan pada 950 ℃ dan ditempa pada 570. Sebagian besar pola belahan dada dan sejumlah kecil lesung pipit dapat diamati. Area pola pembelahan lebih besar, area serat lebih kecil, dan sampel # 3 adalah rekahan campuran. Gambar 3-7 (g) (h) Morfologi fraktur tarik dari baja paduan rendah karbon tinggi (# 4) dianil pada 1000 ℃, minyak dipadamkan pada 950 dan temper pada 250 menunjukkan pola sungai yang jelas dan karakteristik rekahan belahan. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 3-7 (H)), sejumlah kecil lesung pipit diamati di pusat rekahan, tetapi sampelnya masih termasuk dalam rekahan getas. Gambar 3-7 (I) (J) menunjukkan morfologi fraktur tarik dari baja paduan rendah karbon tinggi as-cast (# 5) dengan pola sungai yang jelas dan karakteristik rekahan yang jelas. Itu termasuk fraktur getas, dan ketangguhan sampelnya adalah yang terburuk.
Baja paduan tahan aus paduan rendah karbon tinggi dengan komposisi c0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75% dan N 0.10% dilakukan empat perlakuan panas yang berbeda. Pengaruh perlakuan panas yang berbeda pada Mikrostruktur dan sifat mekanik baja paduan rendah karbon tinggi dipelajari. Metode perlakuan panas dari baja paduan rendah karbon tinggi adalah sebagai berikut: 1000 × 6 jam anil + 950 ℃ × 2.5 jam normalisasi + 570 × 2.5 jam tempering; 1000 ℃ × 6 jam anil + 950 ℃ × 2.5 jam normalisasi + 250 ℃ × 2.5 jam tempering; 1000 ℃ × 6j anil + 950 ℃ × 2.5h minyak quenching + 570 ℃ × 2.5h tempering; 1000 ℃ × 6j anil + 950 ℃ × 2.5j minyak quenching + 250 ℃ × 2.5h tempering. Hasilnya menunjukkan bahwa:
- Struktur mikro baja paduan rendah karbon tinggi (# 1) dianil pada 1000 950, dinormalisasi pada 570 dan temper pada 2 ℃ adalah perlit. Struktur mikro baja paduan rendah karbon tinggi (# 1000) dianil pada 950 ℃, dinormalisasi pada 250 dan temper pada 1 juga perlit. Namun, struktur perlit # 2 bersifat pasif dan cenderung spheroidized, dan sifat komprehensifnya lebih baik daripada # 3. Struktur mikro baja paduan rendah karbon tinggi (sampel 1000) dianil pada 950 ℃, minyak padam pada 570 ℃ dan temper pada 4 adalah sorbite temper dengan orientasi martensit. Struktur mikro dari baja paduan rendah karbon tinggi (# 1000) dianil pada 950 ℃, minyak padam pada 250 dan temper pada XNUMX adalah martensit temper.
- Kekerasan baja paduan rendah karbon tinggi (# 4) yang dianil pada 1000 ℃, minyak dipadamkan pada 950 ℃ dan temper pada 250 memiliki kekerasan Rockwell tertinggi yaitu 57.5 HRC. Kekerasan dari tiga jenis baja paduan rendah karbon tinggi lainnya lebih rendah dari pada sampel 4, dan nilai kekerasannya mendekati. Kekerasan sampel 1,2,3 adalah 43.8 HRC, 45.3 HRC, dan 44.3 HRC.
- Uji ketangguhan impak takik V menunjukkan bahwa baja paduan rendah karbon tinggi (# 1) yang dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 ℃, dan ditempa pada 570 ℃ memiliki energi penyerapan impak tertinggi (8.37 J) dan ketangguhan terbaik. Hasil uji tarik juga menunjukkan bahwa perpanjangan after baja paduan rendah karbon tinggi (# 1) dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 dan temper pada 570 ℃ memiliki perpanjangan maksimum setelah rekahan (14.31%), dan rekahan adalah fraktur ulet.
- Hasil uji tarik menunjukkan bahwa baja paduan rendah karbon tinggi (# 3) yang dianil pada 1000 ℃, oli quenching pada 950 ℃ dan temper pada 570 ℃ memiliki kekuatan terbaik (Rm: 1269mpa, Rel: 1060mpa), kekuatan # 1, # 2, # 3, dan # 4 adalah Rm: 1005 MPa, Rel: 850 MPa; Rm: 947 MPa, Rel: 740 MPa; Rm: 671 MPa.
- Sifat mekanis baja paduan rendah karbon tinggi as-cast (# 5) lebih buruk daripada sampel yang diberi perlakuan panas. Perlakuan panas meningkatkan sifat komprehensif baja paduan rendah karbon tinggi.
4.0 Struktur mikro dan sifat mekanik baja bainitik tahan aus, baja perlit, dan pelapis pabrik komposit matriks baja mangan tinggi
Untuk membandingkan dan mempelajari baja paduan tahan aus dan tahan korosi untuk pelat pelapis pabrik semi-autogenous, dengan menggunakan baja paduan karbon tinggi sebagai orientasi dasar, pabrik kami merancang tiga jenis baja paduan karbon tinggi dan bahan komposit mereka dan membuat pelat pelapis. Pengecoran dan perlakuan panas telah selesai di pabrik kami, dan uji coba pendahuluan dilakukan di tambang logam.
Komposisi kimia dari baja bainitik, baja perlit, dan pelapis penggilingan komposit matriks baja mangan tinggi ditunjukkan pada Tabel 4-1, Tabel 4-2, dan Tabel 4-3.
Tabel4-1 Komposisi kimia pelat pelapis baja bainit (wt.%) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni |
0.687 | 1.422 | 0.895 | 0.053 | 0.029 | 4.571 | 0.424 | 0.269 |
Tabel 4-2 Komposisi kimia pelat pelapis baja perlit (% berat) | |||||||
C | Si | Mn | Al | W | Cr | Cu | Ni |
0.817 | 0.43 | 0.843 | 0.028 | 0.199 | 3.103 | 0.111 | 0.202 |
Tabel 4-3 Komposisi kimia pelat pelapis komposit matriks baja mangan tinggi (wt.%) | |||||||
C | Si | Mn | Al | Cr | V | Ti | Ni |
1.197 | 0.563 | 20.547 | 0.271 | 0.143 | 0.76 | 0.232 | 0.259 |
Setelah liner baja bainit, liner baja perlit, dan liner komposit matriks baja mangan tinggi dilepas, sampel untuk pengamatan struktur mikro, uji kekerasan, uji impak, uji tarik, dan uji keausan abrasif impak korosi dipotong dengan mesin pemotong kawat.
4.1 Struktur mikro dan sifat mekanik baja bainitik, baja perlit, dan pelapis penggilingan komposit matriks baja mangan tinggi
4.1.1 Mikro
Gambar 4-1 menunjukkan struktur metalografi pelat pelapis baja bainit, dan Gambar 4-1 (a) (b) menunjukkan struktur metalografi dari permukaan non-aus. Struktur bainit bawah seperti jarum hitam (lihat panah pada Gambar 4-1 (b)), struktur bainit atas seperti bulu (lihat lingkaran Gambar 4-1 (b)), dan beberapa austenit putih yang tertahan dapat diamati. Gambar 4-1 (c) (d) menunjukkan struktur metalografi permukaan aus. Struktur bainit bawah seperti jarum hitam dan beberapa austenit putih yang tertahan dapat diamati. Bainit bawah seperti jarum hitam pada permukaan non-aus lebih halus dari permukaan aus.
Gambar 4-2 menunjukkan pola difraksi XRD pelat pelapis baja bainit. Pola difraksi sampel baja bainitik menunjukkan puncak difraksi fasa α dan fasa, dan tidak ada puncak difraksi karbida yang jelas pada diagram.
Gambar 4-3 menunjukkan struktur metalografi pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi, Gbr. 4-3 (a) menunjukkan makrograf, Gbr. 4-3 (b) menunjukkan diagram perbesaran tinggi, dan Gambar 4-3 (b) menunjukkan sejumlah besar karbida pada batas butir austenit. Pada permukaan sampel pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi yang dipoles dan terkorosi, masing-masing diambil 10 gambar metalografi dengan perbesaran 100 kali (lihat Gambar 4-4). Analisis fraksi luas karbida bidang penglihatan menggunakan software Las phase expert software mikroskop metalografi Lycra, dan diambil nilai rata-rata aritmatika. Berdasarkan hasil perhitungan, kandungan karbida pada lapisan komposit matriks baja mangan tinggi adalah 9.73%. Karbida terdispersi dalam austenit sebagai fase kedua, yang meningkatkan ketahanan aus dan kekuatan luluh material. Material liner komposit matriks baja mangan tinggi merupakan material komposit dengan struktur austenit sebagai matriks dan karbida sebagai fasa kedua.
Gambar 4-4 menunjukkan pola difraksi XRD pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi, di mana terdapat puncak difraksi fasa γ dan karbida, tetapi tidak ada puncak difraksi martensit.
Gambar 4-6 menunjukkan struktur mikro dari lapisan baja perlit, dan Gambar 4-6 (a) (b) menunjukkan struktur metalografi yang diambil dengan mikroskop metalografi Lycra. Dapat diamati bahwa struktur perlit berwarna hitam dan putih (lihat Gambar 4-6 (b) lingkaran hitam). Area putih adalah ferit dan yang hitam adalah sementit. Gambar 4-6 (c) menunjukkan mikrostruktur SEM berdaya tinggi. Pearlite dengan fase terang dan gelap dapat dilihat. Bagian yang lebih terang adalah sementit dan bagian yang lebih gelap adalah ferit.
Gambar 4-7 menunjukkan pola difraksi XRD dari liner pabrik baja perlit. Terdapat puncak difraksi dari fasa α dan fasa Fe3C dalam pola difraksi dari pelapis pabrik perlit, dan tidak ada puncak sisa austenit yang terlihat jelas.
4.1.2 Sifat mekanis
Tabel 4-4 menunjukkan hasil pengujian kekerasan dan ketangguhan impak dari liner baja bainit, liner komposit matriks baja mangan tinggi, dan liner baja perlit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa liner baja bainit memiliki sifat kekerasan dan ketangguhan yang cocok; komposit matriks baja mangan tinggi memiliki kekerasan yang buruk tetapi ketangguhan yang baik tanpa pengerasan kerja; ketangguhan baja perlit buruk.
Tabel 4-4 Kekerasan Rockwell dan ketangguhan impak dari tiga jenis lapisan pabrik baja paduan | |
Barang | Hasil |
Kekerasan liner pabrik baja paduan bainitik (HRC) | 51.7 |
Kekerasan lapisan baja paduan komposit baja mangan tinggi (HRC) | 26.5 |
Kekerasan liner pabrik baja paduan perlit (HRC) | 31.3 |
Energi penyerapan benturan V-notch dari liner pabrik baja paduan bainitik (J) | 7.5 |
Energi penyerapan benturan U-notch dari lapisan baja paduan komposit matriks baja mangan tinggi (J) | 87.7 |
Energi penyerapan benturan dari liner pabrik baja paduan perlit dengan V-notch (J) | 6 |
Gambar 4-8 merupakan perbandingan distribusi kekerasan pada area hardened layer dari tiga jenis material liner, yaitu liner baja bainit, liner komposit dasar baja mangan tinggi, dan liner baja perlit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelat pelapis komposit berbahan dasar baja mangan tinggi dan pelapis baja bainit memiliki fenomena pengerasan yang nyata setelah dilakukan uji coba di tambang. Kedalaman pengerasan pemrosesan dari liner komposit berbasis baja mangan tinggi adalah 12 mm, dan kekerasan pelat pelapis ditingkatkan menjadi 667 HV (58.7 HRC); kedalaman pengerasan pemrosesan dari lapisan baja bainit adalah 10 mm, kekerasan HVS meningkat hampir 50% dengan pengerasan mesin, dan tidak ada fenomena pengerasan yang jelas pada lapisan baja perlit.
Tabel 4-5 menunjukkan hasil uji tarik liner pabrik komposit matriks baja mangan tinggi dan liner pabrik baja perlit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik lapisan penggiling komposit matriks baja perlit setara dengan yang dimiliki oleh lapisan penggilingan bahan komposit matriks baja mangan tinggi, tetapi pelat pelapis bahan komposit matriks baja mangan tinggi memiliki kekuatan luluh yang lebih tinggi daripada pelapis penggilingan baja perlit. Pada saat yang sama, perpanjangan setelah rekahan liner baja perlit lebih tinggi dari pada komposit matriks baja mangan, dan liner material komposit matriks baja mangan tinggi memiliki ketangguhan yang lebih baik.
Tabel 4-5 Hasil uji tarik dari berbagai liner pabrik baja paduan | |||
Item No | Kekuatan tarik / Mpa | Perpanjangan setelah patah /% | Kekuatan luluh / Mpa |
Liner komposit matriks baja mangan tinggi | 743 | 9.2 | 547 |
Lapisan baja perlit | 766 | 6.7 | 420 |
4.1.3 Analisis benturan benturan
Gambar 4-9 menunjukkan morfologi patahan impak dari liner baja bainit, liner komposit matriks baja mangan tinggi, dan liner baja perlit. Gambar 4-9 (a) (b) menunjukkan morfologi fraktur impak material liner baja bainit. Permukaan rekahan relatif datar dengan sedikit tepi sobek dan perbesaran tinggi (Gbr. 4-9 (a)) Ketangguhan rekahan pada lesung pipi (B-9) dangkal, tetapi energi rekahan kecil. Gambar 4-9 (c) (d) menunjukkan morfologi patahan impak material liner komposit matriks baja mangan tinggi. Dari perbesaran rendah (Gbr. 4-9 (c)), deformasi plastis terlihat jelas pada permukaan rekahan, dan lesung pipit muncul pada penampang melintang. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 4-9 (d)), lesung pipit besar dan kecil dapat diamati pada saat yang bersamaan, dan lesung pipit besar dalam, dan lesung pipit terjerat satu sama lain. Gambar 4-9 (E) (f) menunjukkan morfologi fraktur tumbukan material liner baja perlit. Permukaan rekahan relatif datar dengan perbesaran rendah (Gambar 4-9 (E)), sedangkan pola sungai dapat diamati pada perbesaran tinggi (Gambar 4-9 (f)). Pada saat yang sama, sejumlah kecil lesung pipit dapat diamati di tepi pola sungai. Sampel adalah rekahan getas pada tampilan makro dan rekahan plastis pada bagian lokal pada tampilan mikro.
4.1.4 Analisis fraktur tarik
Gambar 4-10 menunjukkan morfologi fraktur tarik pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi dan pelat lapisan baja perlit dan Gambar 4-10 (a) (b) menunjukkan morfologi fraktur tarik material pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi. Dari daya rendah (Gbr. 4-10 (a)), retakan memiliki deformasi plastis yang jelas, sedikit tepi sobek, dan perbesaran tinggi (Gbr. Sejumlah kecil lesung dangkal dan sejumlah besar langkah pembelahan dapat diamati dalam 4-10 (b). Spesimen termasuk dalam mode rekahan campuran. Gambar 4-10 (c) (d) menunjukkan morfologi rekahan tarik material liner baja perlit Permukaan rekahan relatif datar bila diamati pada perbesaran rendah ( Gambar 4-10 (c)) Pola sungai dan tepi sobek yang jelas dapat diamati pada perbesaran tinggi (Gambar 4-10 (d)) Sampel termasuk dalam rekahan getas.
4.2 Hasilnya
- Struktur mikro dari liner pabrik baja paduan bainitik menunjukkan bainit bawah seperti jarum hitam dan bagian dari bainit atas seperti bulu, dengan kekerasan 51.7 HRC. Setelah mill liner diuji di tambang, ia memiliki kedalaman pengerasan kerja 10 mm. Kekerasan mill liner ditingkatkan sebesar 50 HV. Energi impak yang diserap oleh V-notch pada liner baja bainit adalah 7.50 J, dan permukaan rekahan merupakan rekahan ulet. Pelapis pabrik baja paduan bainit memiliki sifat mekanik komprehensif yang baik.
- Struktur mikro dari penggiling komposit matriks baja mangan tinggi adalah struktur austenit. Terdapat banyak karbida di batas butir austenit, dan kandungan karbida 9.73%. Material liner dari material komposit matriks baja mangan tinggi merupakan material komposit dengan struktur austenit sebagai matriks dan fase kedua karbida. Kekerasan dari liner komposit matriks baja mangan tinggi adalah 26.5 HRC tanpa pengerasan kerja. Setelah digunakan di tambang, terjadi pengerasan kerja yang nyata. Kedalaman pengerasan kerja adalah 12 mm. Kekerasan tertinggi adalah 667 HV (58.7 HRC). Energi impak yang diserap dari standar u-notch pada liner komposit matriks baja mangan tinggi adalah 87.70 J, dan rekahan impak merupakan rekahan ulet. Perpanjangan setelah fraktur tarik pada liner komposit matriks baja mangan tinggi adalah 9.20%, dan fraktur tarik merupakan rekahan campuran. Liner komposit matriks baja mangan tinggi memiliki ketangguhan yang baik. Kekuatan tarik dan kekuatan luluh liner komposit matriks baja mangan tinggi adalah 743 MPa dan 547 MPa.
- Hasil penelitian menunjukkan bahwa mikrostruktur liner pabrik baja paduan perlit biasanya berstruktur perlit hitam dan putih dengan kekerasan 31.3 jam, dan tidak ada fenomena pengerasan kerja yang jelas setelah uji coba digunakan di tambang. Energi serapan impak dari standar V-notch dari liner baja perlit adalah 6.00j, dan permukaan rekahannya adalah rekahan plastik mikrolokal dan rekahan getas makro. Perpanjangan liner baja perlit setelah patah tarik adalah 6.70%, retak tarik adalah patah getas, ketangguhannya tinggi, dan lapisan komposit matriks baja mangan jelek. Kekuatan tarik dan kekuatan luluh dari liner baja perlit adalah 766 MPa dan 420 MPa.
5.0 Dampak korosi dan ketahanan aus abrasif dari liner pabrik baja paduan pabrik semi-autogenous
Liner mill dari mill semi-autogenous tidak hanya terkena dampak dan aus oleh bubur tetapi juga terkorosi oleh bubur di dalam drum, yang sangat mengurangi masa pakai liner. Uji keausan abrasif impak korosi dapat dengan baik mensimulasikan kondisi keausan pelat lapisan dari pabrik semi-autogenous. Saat ini, penelitian tentang ketahanan aus dan kinerja korosi material terutama untuk mengukur penurunan berat abrasi material dalam uji keausan abrasif impak dalam kondisi keausan tiga tubuh, dan kemudian mengamati morfologi keausan sampel dengan memindai mikroskop elektron, dan kemudian analisis mekanisme keausan. Dalam bab ini, ketahanan aus dan mekanisme keausan dari sampel yang berbeda dianalisis melalui kehilangan keausan abrasif dampak korosi, dan morfologi baja tahan korosi paduan rendah karbon tinggi yang diolah panas, liner baja bainit, liner baja perlit, dan baja mangan tinggi. kapal komposit matriks.
5.1 Karakteristik keausan abrasif dari korosi impak pada energi impak 4.5 J.
5.1.1 dampak ketahanan aus abrasif korosi
Di bawah pengaruh energi tumbukan 4.5j, penurunan berat keausan baja tahan korosi paduan rendah karbon tinggi, liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi dalam kondisi perlakuan panas yang berbeda dengan keausan abrasif dampak korosi waktu ditunjukkan pada Gambar 5-1.
- Hasilnya menunjukkan bahwa penurunan berat setiap sampel meningkat seiring waktu, dan laju keausan stabil;
- Ketahanan aus setiap sampel adalah sebagai berikut: pelat liner baja bainit > 1000 ℃ anil +950 ℃ normalisasi +570 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi tempered > 1000 ℃ anil +950 ℃ pendinginan oli +250 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi tempered> liner baja perlit > 1000 ℃ anil +950 ℃ normalisasi +250 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper > 1000 ℃ anil +950 qu minyak quenching +570 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper> baja paduan tinggi mangan tinggi dasar komposit pabrik.
5.1.2 Analisis mekanisme abrasi
Ada dua mekanisme keausan utama dari keausan abrasif impak: satu adalah keausan yang disebabkan oleh pemotongan dan pemahatan abrasif; yang lainnya adalah keausan kelelahan yang disebabkan oleh deformasi lubang berulang di bawah gaya tumbukan. Di bawah kondisi penggilingan basah, keausan abrasif benturan terutama merupakan hilangnya keausan abrasif dan disertai dengan korosi elektrokimia, yang saling mendorong dan mempercepat laju keausan material.
Gambar 5-2 menunjukkan morfologi permukaan keausan dari baja tahan korosi paduan rendah karbon tinggi dan liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan bahan komposit matriks baja mangan tinggi di bawah status perlakuan panas yang berbeda.
Gambar. 5-2 (a) (b) menunjukkan morfologi keausan sampel 1R, yaitu baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃ dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 570. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-2 (a)), permukaan keausan sampel relatif datar. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 5-2 (b)), alur pemotongan dapat diamati, dan sejumlah kecil lubang penumpahan kelelahan muncul pada permukaan yang aus. Spesimen ini terutama merupakan mekanisme pemotongan mikro. Sampel adalah perlit dengan nilai kekerasan 43.7 HRC dan memiliki ketahanan pemotongan tertentu. Pada saat yang sama, sampel memiliki ketangguhan yang kuat. Selama proses keausan abrasif dampak korosi, dapat menghasilkan deformasi plastik yang besar. Sebelum keletihan kelelahan deformasi plastik, itu berubah menjadi baji deformasi plastik dan punggungan plastik di bawah aksi gaya benturan dan pasir kuarsa. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar. 5-2 (c) (d) menunjukkan morfologi keausan sampel 2R, yaitu baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 950 dan dinormalisasi pada 250 dan ditempa pada 5℃. Pada perbesaran rendah (Gbr. 2-5 (c)), permukaan keausan sampel relatif datar. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 2-XNUMX (d)), alur pemotongan yang lebar dan dangkal dapat diamati, dan irisan deformasi plastis yang jelas, bubungan plastik, dan beberapa serpihan pemotongan yang disebabkan oleh deformasi plastis dapat dilihat, Pada saat yang sama, a sejumlah kecil lubang pengelupasan muncul, yang sebagian besar merupakan mekanisme pemotongan mikro, disertai dengan sejumlah kecil penumpahan kelelahan deformasi plastik. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar. 5-2 (E) (f) menunjukkan morfologi keausan sampel 3R, yaitu baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃, dipadamkan pada 950 ℃ dan ditempa pada 570 ℃. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-2 (E)), permukaan keausan sampel relatif rata dengan beberapa serpihan. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 5-2 (f)), sejumlah besar spalling pit tidak beraturan dapat diamati. Mekanisme keausan sampel adalah mekanisme spalling fatik plastik. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar. 5-2 (g) (H) menunjukkan morfologi keausan sampel 4R, yaitu baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 dan dipadamkan pada 950 ℃ dan ditempa pada 250 ℃. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-2 (g)), permukaan keausan sampel relatif datar. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 5-2 (H)), alur dangkal dan jalan pintas dapat diamati. Karena sampelnya adalah martensit temper, kekerasannya mencapai 57.5 HRC memiliki ketahanan pemotongan yang kuat. Sejumlah besar spalling pits tidak beraturan dapat diamati pada saat yang sama pada permukaan yang aus. Plastisitas sampel rendah. Di bawah aksi tegangan periodik, terjadi deformasi plastis berulang, membentuk sumber konsentrasi tegangan, retak fatik, dan akhirnya spalling kelelahan. Mekanisme keausan sampel adalah spalling fatik plastik. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar 5-2 (I) (J) menunjukkan morfologi abrasi dari sampel 5R, yaitu material liner baja bainit. Pada perbesaran rendah (Gambar 5-2 (J)) dapat diamati bahwa alur pemotongan panjang dan alur jalan pintas ada pada saat yang sama, dan sejumlah kecil lubang penumpahan tidak beraturan dapat dilihat. Mekanisme pemotongan mikro dari sampel sebagian besar adalah pemotongan mikro. Sampel berstruktur bainitik, memiliki kesesuaian kekerasan yang baik, nilai kekerasan tinggi (51.3 HRC), dan ketahanan pemotongan tertentu; pada saat yang sama, sampel memiliki ketangguhan yang kuat, yang dapat menghasilkan deformasi plastis besar dan sejumlah kecil lubang pengelupasan dalam proses keausan abrasif benturan. Oleh karena itu, ketahanan aus abrasif dampak korosi pada sampel adalah yang terbaik. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar 5-2 (k) (L) menunjukkan morfologi abrasi sampel 6R, yaitu material liner komposit matriks baja mangan tinggi, dengan perbesaran rendah (Gbr. 5-2) (k) (permukaan aus sampel relatif datar, sejumlah kecil alur pemotongan dapat diamati, dan alur pemotongan yang panjang dan dalam serta bagian dari puing-puing aus dapat diamati pada waktu-waktu tinggi (Gbr. 5-2 (L)), yang menunjukkan bahwa kemampuan anti-pemotongan sampel buruk, dan sejumlah besar spalling pit tidak beraturan dapat diamati pada permukaan yang aus, dan mekanisme pemotongan mikro adalah mekanisme utama sampel. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi sampel baik. Kekerasan sampel rendah tanpa pengerasan kerja. Tidak bisa mendapatkan kekerasan pengerasan kerja yang cukup di bawah energi tumbukan 4.5j. Oleh karena itu, ketahanan pemotongan sampel buruk, dan dampak ketahanan aus abrasif korosi adalah yang terburuk.
Gambar 5-2 (m) (n) menunjukkan morfologi abrasi dari sampel 7R, yaitu material liner baja perlit. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-2 (m)), permukaan abrasi sampel relatif datar, dan sejumlah kecil spalling pit dapat diamati. Pada perbesaran tinggi (Gambar 5-2 (n)) dapat mengamati alur pemotongan dalam dan serpihan keausan, dan kemampuan anti pemotongan sampel buruk. Beberapa lubang spalling yang tidak teratur dapat diamati di sekitar alur pemotongan dan puing-puing. Mekanisme pemotongan mikro dan proporsi spalling kelelahan sampel serupa. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Kesimpulannya, dalam uji keausan abrasif tumbukan korosi di bawah energi tumbukan 4.5j, beberapa sampel sebagian besar merupakan mekanisme keausan pemotongan mikro, beberapa sampel sebagian besar merupakan mekanisme keausan spalling lelah, dan beberapa sampel diberi tekanan yang sama pada dua mekanisme keausan. Daya tahan benda uji terhadap erosi ditentukan oleh dua mekanisme yaitu kekerasan dan ketangguhan. Menurut hasil pengujian, baja bainitik memiliki kesesuaian terbaik dalam kekerasan dan ketangguhan serta ketahanan benturan dan abrasi terbaik. Ketahanan aus liner komposit matriks baja mangan tinggi adalah yang terburuk karena tidak mendapatkan pengerasan kerja yang cukup. Hasil ini sesuai dengan hasil penurunan berat badan abrasi.
5.1.3 Efek pengerasan kerja baja paduan tahan aus di bawah energi tumbukan 4.5J
Untuk mengeksplorasi efek pengerasan kerja dari baja paduan tahan aus yang berbeda, kurva perubahan kekerasan mikro bertahap dari lapisan bawah permukaan yang aus dari baja paduan tahan aus yang berbeda di bawah energi tumbukan 4.5j diukur, yaitu, kerja keausan benturan- kurva pengerasan. Gambar 5-3 menunjukkan kurva pengerasan kerja baja tahan korosi paduan rendah karbon tinggi, liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi di bawah energi impak 4.5j.
Terlihat dari gambar bahwa pada kondisi energi tumbukan 4.5j, baja paduan tahan aus yang berbeda memiliki derajat kemampuan pengerasan kerja tertentu. Semakin dekat ke permukaan keausan, semakin baik efek pengerasan kerja; semakin jauh dari permukaan keausan, semakin buruk efek pengerasan kerja; tingkat pengerasan komposit matriks baja mangan tinggi adalah yang terbesar, dan kekerasan meningkat hampir 264. Hasilnya menunjukkan bahwa kekerasan baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃, minyak yang dipadamkan pada 950 ℃ dan temper pada 250 ℃ memiliki yang tertinggi kekerasan. Kekerasan baja bainitik adalah yang kedua setelah yang dianil pada 1000 ℃, minyak padam pada 950 dan temper pada 250 ℃. Namun, ketangguhan yang pertama lebih baik daripada yang terakhir, dan yang pertama memiliki kekerasan yang relatif tinggi, sehingga yang pertama memiliki kekerasan yang tinggi pada 4.5j. Hasilnya menunjukkan bahwa ketahanan aus baja bainitik adalah yang terbaik di bawah energi tumbukan, yang konsisten dengan hasil analisis kualitas keausan korosi.
5.2 Keausan karakteristik abrasif korosi tumbukan di bawah energi tumbukan 9J
5.2.1 dampak ketahanan aus abrasif korosi
Di bawah pengaruh energi tumbukan 9j, hilangnya keausan baja tahan korosi paduan rendah karbon tinggi, liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi dalam kondisi perlakuan panas yang berbeda dengan waktu keausan abrasif dampak korosi ditampilkan pada Gambar 5-4
- Hasilnya menunjukkan bahwa penurunan berat setiap sampel meningkat seiring waktu, dan laju keausan stabil;
- Ketahanan aus dan ketahanan korosi sampel dari tinggi ke rendah adalah 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 570 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper> pelat liner baja bainitik ≥ 1000 ℃ anil + 950 ℃ pendinginan oli + 570 ℃ karbon tinggi temper baja paduan rendah> 1000 ℃ anil + 950 ℃ pendinginan oli + 250 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper ≥ pelat lapisan bahan komposit matriks baja mangan tinggi> 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 250 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper ≥ baja perlit kapal.
5.2.2 Analisis mekanisme abrasi
Gambar 5-5 menunjukkan morfologi permukaan aus dari baja tahan korosi paduan rendah karbon tinggi, liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan material komposit matriks baja mangan tinggi di bawah status perlakuan panas yang berbeda.
Gambar 5-5 (a) (b) menunjukkan morfologi abrasi sampel 1R, yaitu baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃ dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 570. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-5 (a)), permukaan keausan sampel relatif datar. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 5-5 (b)), alur pemotongan yang jelas dapat diamati, dengan alur yang dalam dan sejumlah kecil lubang penumpahan kelelahan. Spesimen menunjukkan mekanisme keausan pemotongan. Faktor utamanya adalah spalling kelelahan. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar 5-5 (c) (d) menunjukkan morfologi keausan sampel 2R, yaitu 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 250 ℃ temper baja paduan rendah karbon tinggi. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-5 (c)), permukaan keausan sampel relatif datar. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 5-5 (d)), alur pemotongan besar dan kecil dapat diamati pada saat yang sama, sejumlah kecil puing-puing pemotongan dan sejumlah kecil spalling dapat diamati di sekitar alur pemotongan besar. Hasilnya menunjukkan bahwa mekanisme utama spesimen adalah pemotongan, disertai dengan sejumlah mekanisme penumpahan kelelahan. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan yang aus, yang menunjukkan bahwa sampel memiliki ketahanan korosi yang baik.
Gambar 5-5 (E) (f) menunjukkan morfologi abrasi dari sampel 3R, yaitu 1000 ℃ anil + 950 qu oil quenching + 570 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-5 (E)), permukaan keausan sampel relatif datar tanpa lubang spalling fatik yang jelas. Pada perbesaran tinggi (Gambar 5-5 (f)), banyak alur pemotongan yang jelas dan beberapa lubang spalling kelelahan yang diamati. Mekanisme pemotongan sampel utamanya adalah mekanisme pemotongan, dan terdapat mekanisme penumpahan kelelahan pada saat yang bersamaan. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar 5-5 (g) (H) menunjukkan morfologi keausan sampel 4R, yaitu 1000 ℃ anil + 950 ℃ quenching oli + 250 temper baja paduan rendah karbon tinggi. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-5 (g)), permukaan keausan sampel relatif datar. Pada perbesaran tinggi (Gambar 5-5 (H)), banyak alur pemotongan kecil pendek dan dangkal dapat diamati, dan sejumlah kecil alur pemotongan kecil panjang dan dangkal juga ditemukan. Lubang penumpahan kelelahan dengan ukuran berbeda didistribusikan pada permukaan yang aus. Mekanisme penumpahan kelelahan adalah mekanisme utama spesimen, dan sejumlah kecil mekanisme pemotongan ada pada saat yang bersamaan. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar 5-5 (I) (J) menunjukkan morfologi abrasi dari sampel 5R, yaitu material liner baja bainit. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-5 (I)), permukaan keausan sampel relatif datar, dan alur pemotongan yang jelas dapat terlihat. Pada perbesaran tinggi (Gambar 5-5 (J)). Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar 5-5 (k) (L) menunjukkan morfologi keausan dari sampel 6R, yaitu material liner komposit matriks baja mangan tinggi. Pada perbesaran rendah (Gbr. 5-5 (k)), permukaan keausan sampel relatif rata, dan alur pemotongan yang jelas dapat diamati. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 5-5 (L)), alur pemotongan dangkal dan beberapa serpihan dapat diamati. Dengan kondisi ini, alur pemotongan permukaan aus adalah 4.5j Pada kondisi energi tumbukan, sampel pendek dan dangkal, yang menunjukkan bahwa sampel memiliki kemampuan anti-pemotongan yang lebih kuat dalam keausan abrasif korosif di bawah energi benturan tinggi. Beberapa spalling pits tidak beraturan dapat diamati pada permukaan yang aus, dan mekanisme micro-cutting adalah mekanisme utama dari sampel. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Gambar 5-5 (m) (n) menunjukkan morfologi abrasi dari sampel 7R, yaitu material liner baja perlit. Pada perbesaran rendah (Gambar 5-5 (m)), permukaan keausan sampel relatif datar, dan spalling pit yang jelas dapat diamati. Pada perbesaran tinggi (Gbr. 5-5 (n)), lubang penumpahan kelelahan memiliki jejak deformasi plastis berulang, dan sejumlah kecil alur pemotongan dan puing-puing aus dapat diamati. Mekanisme spalling fatik dari sampel terutama spalling fatik. Tidak ada korosi yang jelas pada permukaan sampel yang aus, yang menunjukkan bahwa ketahanan korosi pada sampel baik.
Kesimpulannya, dalam uji keausan abrasif impak korosi di bawah energi tumbukan 9j, beberapa sampel sebagian besar merupakan mekanisme keausan pemotongan mikro, dan beberapa sampel sebagian besar merupakan mekanisme keausan spalling yang lelah. Daya tahan benda uji terhadap erosi ditentukan oleh dua mekanisme yaitu kekerasan dan ketangguhan. Menurut hasil pengujian, baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 570 ℃ memiliki kesesuaian yang baik antara kekerasan dan ketangguhan, dan ketangguhannya adalah yang terbaik, sehingga ketahanan aus benturan adalah yang terbaik . Pelat lapisan material komposit matriks baja mangan yang tinggi dapat memperoleh pengerasan kerja tertentu di bawah energi tumbukan besar, dan ketahanan aus serta ketahanan korosinya ditingkatkan dalam kondisi ini. Hasil ini sesuai dengan hasil penurunan berat abrasi.
5.2.3 Efek pengerasan kerja baja paduan tahan aus di bawah energi tumbukan 9J
Gambar 5-6 menunjukkan kurva keausan dan pengerasan kerja baja tahan korosi paduan rendah karbon tinggi, liner baja bainit, liner baja perlit, dan pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi di bawah energi tumbukan 9j. Terlihat dari gambar bahwa pada kondisi energi tumbukan 9j, baja paduan tahan aus yang berbeda memiliki derajat kemampuan pengerasan kerja tertentu. Semakin dekat ke permukaan keausan, semakin baik efek pengerasan kerja; semakin jauh dari permukaan keausan, semakin buruk efek pengerasan kerja; tingkat pengerasan komposit matriks baja mangan tinggi adalah yang terbesar, dan pengerasan kerja keras Setelah anil pada 1000 ℃, pendinginan oli pada 950 ℃ dan tempering pada 250 ℃, kekerasan baja paduan rendah karbon tinggi adalah yang tertinggi Pengerasan kerja kekerasan baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 570 hanya lebih rendah dari yang dianil pada 1000 oil, minyak padam pada 950 dan temper pada 250 ℃. Namun, yang pertama memiliki ketangguhan yang lebih baik daripada yang kedua, dan yang pertama memiliki kekerasan yang cukup tinggi. Oleh karena itu, yang pertama dianil pada 1000 pada kondisi energi impak 9j + Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketahanan aus baja paduan rendah karbon tinggi dinormalisasi pada 950 ℃ dan temper pada 570 adalah yang terbaik, yang konsisten dengan hasil analisis kualitas keausan korosi.
5.3 Hasilnya
Baja tahan aus paduan rendah karbon tinggi dengan komposisi Fe 93.50%, C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, dan N 0.10% diberi perlakuan empat perlakuan berbeda. perawatan panas. Uji keausan abrasif dampak korosi dari baja paduan rendah karbon tinggi yang diolah panas, liner baja bainit, liner komposit matriks baja mangan tinggi, dan liner baja perlit dilakukan:
- Dalam uji keausan abrasif dampak korosi di bawah energi tumbukan 4.5J, ketahanan aus abrasif korosi benturan dari liner baja bainitik adalah lapisan baja bainit> 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 570 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi tempered> 1000 ℃ anil + 950 ℃ pendinginan oli + 250 ℃ Baja paduan rendah karbon tinggi temper> lapisan baja perlit> 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 250 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper> 1000 ℃ anil + 950 ℃ pendinginan oli + 570 ℃ karbon tinggi rendah tempered baja paduan> pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penurunan berat baja paduan meningkat seiring waktu, dan hampir linier.
- Di bawah energi tumbukan 4.5j, sebagian sampel sebagian besar merupakan mekanisme keausan pemotongan mikro, beberapa sampel sebagian besar merupakan mekanisme keausan penumpahan lelah, dan sebagian sampel memiliki kedua mekanisme keausan. Baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000℃ dan dinormalisasi pada 950 dan ditempa pada 570℃, baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000℃ dan dinormalisasi pada 950℃ dan ditempa pada 250℃, lapisan baja bainit dan lapisan komposit matriks baja mangan tinggi adalah mekanisme pemotongan mikro terutama, dilengkapi dengan mekanisme keausan spalling kelelahan. Mekanisme pelepasan fatik dari baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃, oli dipadamkan pada 950 ℃ dan ditempa pada 570 dan dianil pada 1000 ℃ + oli yang dipadamkan pada 950 ℃ dan ditempa pada 250 terutama mekanisme penumpahan kelelahan, ditambah dengan mekanisme pemotongan mikro. Mekanisme spalling fatik dan pemotongan mikro sama pentingnya untuk liner baja perlit.
- Dalam uji keausan abrasif dampak korosi di bawah energi tumbukan 9j, ketahanan aus abrasif korosi benturan adalah sebagai berikut: 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 570 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper> pelat baja bainit liner ≥ 1000 ℃ anil + 950 ℃ pendinginan minyak + 570 ℃ pemulihan Baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 ℃, minyak padam pada 950 ℃ dan ditempa pada 250 ℃ untuk baja paduan rendah karbon tinggi ≥ lapisan komposit matriks baja mangan tinggi> 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 250 ℃ temper baja paduan rendah karbon tinggi ≥ kapal baja perlit. Hasilnya menunjukkan bahwa penurunan berat baja paduan meningkat seiring waktu, dan hampir linier.
- Di bawah energi tumbukan 9j, beberapa sampel sebagian besar merupakan mekanisme keausan pemotongan mikro dan beberapa sampel merupakan mekanisme keausan spalling fatik. Baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 570 ℃, baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 ℃ dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 250, baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 ℃ dan oli dipadamkan pada 950 dan ditempa pada suhu 570 lin, lapisan baja bainit dan lapisan komposit matriks baja mangan tinggi sebagian besar merupakan mekanisme pemotongan mikro, dilengkapi dengan mekanisme keausan penumpahan kelelahan. Mekanisme pelepasan fatik dari baja paduan rendah karbon tinggi dan pelat pelapis baja perlit yang dianil pada 1000 oil dan minyak yang dipadamkan pada 950 dan temper pada 250 didominasi oleh mekanisme pelepasan fatik, dilengkapi dengan mekanisme pemotongan mikro.
- Di bawah energi tumbukan 4.5J dan 9J, korosi semua sampel tidak terlihat jelas. Di bawah kondisi pengujian, ketahanan korosi sampel ini baik.
6.0 Penelitian Hasil Mill Liners SAG Baja Paduan Tahan Korosi-abrasi
Dalam makalah ini, dampak korosi dan keausan abrasif liner pabrik dari pabrik semi-autogen diambil sebagai latar belakang, menggunakan mikroskop metalografi Lycra, muffle furnace, hardness tester, dan XRD. Efek perlakuan panas pada mikrostruktur, kekerasan , energi serap impak, hasil uji tarik, dan keausan abrasif impak korosi baja paduan rendah karbon tinggi dipelajari dengan menggunakan difraktometer, mesin uji impak berinstrumen, mesin uji tarik, tester aus abrasif impak korosi dan mikroskop elektron scanning. Pada saat yang sama, liner pabrik baja paduan bainit baru, liner pabrik baja paduan matriks baja mangan tinggi baru, dan liner pabrik baja paduan perlit juga dipelajari. Kesimpulan utamanya adalah sebagai berikut:
- Setelah anil pada 1000 ℃, normalisasi pada 950 ℃ dan temper pada 570, mikrostruktur baja paduan rendah karbon tahan aus dengan komposisi C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35% , Ni 0.75%, dan N 0.10% perlit. Baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 dan dinormalisasi pada 950 temper dan temper pada 250 juga memiliki struktur perlit. Akan tetapi, struktur perlit yang pertama cenderung berbentuk sferoid dan sifat komprehensifnya lebih baik daripada yang terakhir. Struktur mikro baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000, minyak dipadamkan pada 950 dan temper pada 570 adalah sorbit temper dengan orientasi martensit. Baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000, minyak padam pada 950 dan temper pada 250 adalah martensit temper. Baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃, minyak padam pada 950 temper dan temper pada 250 memiliki kekerasan Rockwell tertinggi (57.5 HRC). Baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 ℃ dan temper pada 570 memiliki energi penyerapan impak tertinggi (8.37j) dan ketangguhan terbaik. Hasil uji tarik menunjukkan bahwa baja paduan rendah karbon tinggi (# 3) yang dianil pada 1000 ℃, oli quenching pada 950 ℃ dan temper pada 570 ℃ memiliki kekuatan terbaik (RM: 1269 MPa). Hasil uji tarik juga menunjukkan bahwa perpanjangan setelah fraktur δ baja paduan rendah karbon tinggi (# 1) yang dianil pada 1000 ℃, dinormalisasi pada 950 ℃ dan temper pada 570 ℃ memiliki perpanjangan maksimum setelah fraktur (14.31%), dan fraktur tersebut merupakan fraktur ulet.
- Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur mikro lapisan baja bainitik adalah bainit bawah berbentuk jarum hitam dan sebagian bainit atas berbentuk bulu dengan kekerasan 51.7 HRC. Setelah aplikasi uji coba, kekerasan liner ditingkatkan 50 HV, kedalaman pengerasan kerja 10 mm, dan penyerapan energi impak V-notch adalah 7.50 J.Lapisan komposit matriks baja mangan tinggi merupakan material komposit dengan austenit. struktur sebagai matriks dan karbida sebagai fase kedua. Kekerasan liner adalah 26.5 HRC, dan kekerasan liner tertinggi adalah 667 HV (58.7 HRC), kedalaman pengerasan kerja adalah 12 mm, energi serap impak standar u-notch 87.70 J, dan benturan patah permukaan adalah fraktur ulet. Perpanjangan setelah fraktur adalah 9.20%, dan fraktur tarik adalah fraktur campuran. Kekuatan tarik dan kekuatan luluh liner masing-masing adalah 743 MPa dan 547 MPa. Struktur mikro dari lapisan baja perlit adalah struktur perlit hitam dan putih, dan kekerasannya adalah 31.3 HRC. Tidak ada fenomena pengerasan kerja yang jelas setelah penggunaan percobaan. Energi impak yang diserap dari standar V-notch dari liner baja perlit adalah 6.00 J, dan permukaan rekahannya merupakan rekahan plastik mikrolokal dan rekahan getas makro. Perpanjangan setelah rekahan liner baja perlit adalah 6.70%, dan rekahan tarik merupakan rekahan getas. Kekuatan tarik dan kekuatan luluh dari liner baja perlit adalah 766 MPa dan 420 MPa.
- Pada 4.5j Dalam uji keausan abrasif dampak korosi di bawah energi tumbukan, ketahanan aus abrasif korosi benturan pelat lapisan baja bainitik> 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 570 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi tempered> 1000 ℃ anil + 950 ℃ minyak quenching + 250 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi tempered> liner baja perlit> 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 250 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi tempered> 1000 ℃ anil + 950 ℃ pendinginan minyak + 570 Baja paduan rendah karbon tinggi sebagai keadaan temper > pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi. Baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 ℃ dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 570 ℃, baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 250, lapisan baja bainit dan lapisan komposit matriks baja mangan tinggi adalah mekanisme pemotongan mikro terutama, dilengkapi dengan mekanisme keausan spalling kelelahan. Mekanisme spalling fatik dari baja paduan rendah karbon tinggi yang dianil pada 1000 ℃, oli padam pada 950 ℃ dan temper pada 570 dan dianil pada 1000 ℃ + oli yang dipadamkan pada 950 ℃ dan temper pada 250 ℃ terutama merupakan mekanisme spalling kelelahan, ditambah dengan mekanisme pemotongan mikro. Mekanisme spalling fatik dan mekanisme pemotongan mikro sama pentingnya untuk liner baja perlit.
- Dalam uji keausan abrasif dampak korosi di bawah energi impak 9j, ketahanan aus abrasif korosi dampak adalah sebagai berikut: 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 570 ℃ baja paduan rendah karbon tinggi temper> pelat baja bainit liner ≥ 1000 ℃ anil + 950 ℃ pendinginan oli + 570 ℃ pemulihan Baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 ℃, minyak padam pada 950 ℃, dilunakkan pada 250 ℃, baja paduan rendah karbon tinggi ≥ pelat lapisan komposit matriks baja mangan tinggi> 1000 ℃ anil + 950 ℃ normalisasi + 250 ℃ temper baja paduan rendah karbon tinggi ≥ perlit kapal. Baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 570 ℃, baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 ℃ dan dinormalisasi pada 950 ℃ dan ditempa pada 250, baja paduan rendah karbon tinggi dianil pada 1000 ℃ dan oli dipadamkan pada 950 dan ditempa pada 570, lapisan baja bainit dan lapisan komposit matriks baja mangan tinggi terutama merupakan mekanisme pemotongan mikro, dilengkapi dengan mekanisme keausan penumpahan kelelahan. Mekanisme pelepasan fatik dari baja paduan rendah karbon tinggi dan pelat pelapis baja perlit yang dianil pada 1000 oil dan minyak yang dipadamkan pada 950 dan temper pada 250 didominasi oleh mekanisme pelepasan fatik, dilengkapi dengan mekanisme pemotongan mikro.
- Di bawah energi tumbukan 4.5j dan 9j, korosi semua sampel tidak terlihat jelas, dan ketahanan korosi semua sampel lebih baik pada kondisi pengujian.