Sumário
Com base nas condições de trabalho do moinho semiautógeno do cliente, Maquinaria Qiming pesquisa ligas de aços resistentes à corrosão e à abrasão para revestimentos de moinhos semi-autógenos.
Os revestimentos de moinhos semi-autógenos estão sob condições de abrasão de impacto e sérias condições de desgaste corrosivo. Hoje em dia, o aço com alto teor de manganês tem sido amplamente utilizado como o Forro do moinho SAG chapas no mercado interno e externo, mas a curta vida útil das chapas de aço com alto teor de manganês sob abrasão fez com que o custo de produção aumentasse e esse material devesse ser deslocado. A fim de melhorar a vida útil e reduzir o custo de produção das placas de revestimento do moinho SAG, o desenvolvimento de novos aços de liga resistentes ao desgaste tem significado acadêmico e valor econômico. Neste contexto, um novo tipo de aço de baixa liga de alto carbono foi desenvolvido e pesquisado, ao mesmo tempo, uma nova placa de forro de aço bainita, uma nova placa de forro de composto de aço de alto manganês e uma placa de forro de aço perlita foram desenvolvidos em Qiming Máquinas. O efeito do processo de tratamento térmico na composição química, microestrutura, dureza, tenacidade ao impacto, teste de tração, resistência à corrosão e resistência ao desgaste abrasivo por corrosão ao impacto do aço de baixa liga de alto carbono foi pesquisado com o microscópio metalográfico Leica, forno mufla, testador de dureza , testador de impacto instrumentado, máquina de teste de tração, corrosão por impacto 、 máquina de teste de abrasão, difusão de raios X, microscopia eletrônica de varredura e outros instrumentos e meios de pesquisa. Ao mesmo tempo, a microestrutura e as propriedades abrangentes de três novas placas de revestimento resistentes à abrasão foram exploradas.
Em primeiro lugar, quatro tratamentos térmicos diferentes foram feitos para aço resistente ao desgaste de baixa liga e alto carbono com a composição de C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, N 0.10%. O efeito dos processos de tratamento térmico na microestrutura e nas propriedades de baixo teor de carbono da liga foi discutido. Os resultados mostram que a microestrutura do aço de baixa liga de alto carbono recozido com 1000 ° C recozido, 950 ° C normalizado e 250 ° C revenido é perlita, e sua energia de absorção de impacto Charpy V-entalhe é mais alta (8.37 J). O alongamento com os mesmos processos de tratamento térmico é máximo (14.31%), enquanto a resistência à tração, o limite de elasticidade e a dureza são 1005 MPa, 850 MPa e 43.8 HRC. O aço de baixa liga de alto carbono com 1000 ° C recozido, 950 ° C normalizado e 250 ° C revenido tem as melhores propriedades abrangentes.
Os resultados do estudo dos três novos tipos de placas de revestimento desenvolvidos são os seguintes. A dureza das placas de revestimento de aço bainita é 51.7 HRC. Após o endurecimento de trabalho, a dureza das placas de revestimento aumenta em 50HV, e sua energia de absorção de impacto Charpy V-entalhe é de 7.50 J, cuja dureza e tenacidade combinam bem. As placas de forro composto de matriz de aço com alto teor de manganês são um material composto com austenita como matriz e carboneto como segunda fase. A dureza das placas de revestimento de compósito com matriz de aço de alto manganês é de 26.5 HRC. Após trabalho de endurecimento, a dureza das placas de revestimento aumenta para 667 HV (58.7 HRC), e sua energia de absorção de impacto Charpy U é 87.70J. O alongamento das placas do liner com boa tenacidade é de 9.20%, enquanto a resistência à tração e o limite de elasticidade são 743 MPa e 547 MPa. A dureza das placas de revestimento perlítico é 31.3 HRC. Depois de trabalhar o endurecimento, a dureza das placas de revestimento permanece quase inalterada e sua energia de absorção de impacto Charpy V-notch é de 6.00J. O alongamento das placas de revestimento perlítico é baixo (6.64%), enquanto a resistência à tração e o limite de escoamento são 766 MPa e 420 MPa.
Em condições de energia de impacto de 4.5 J: o peso de perda gasto das placas de revestimento de aço bainita é mínimo, e este material tem o melhor desempenho de resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto nesta condição. Em condições de energia de impacto 9J: o peso de perda de desgaste de aço de baixa liga de alto carbono recozido com 1000 ° C recozido, 950 ° C normalizado e 250 ° C revenido é mínimo, e este material tem o melhor desempenho de resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto em esta condição.
Análises da demanda pelas condições de aplicação, quando a carga de impacto é muito pequena, as placas do liner SAG devem ser feitas pelo aço bainita. quando a carga de impacto é grande, as placas de revestimento SAG devem ser feitas de aço de baixa liga de alto carbono recozido com 1000 ° C recozido, 950 ° C normalizado e 250 ° C revenido.
1.1 Status da pesquisa de materiais de revestimento de moinho semiautomáticos
1.1.1 Moinho Semiautomático
Em 1932, o avanço da tecnologia industrial deu origem ao primeiro moinho autógeno do mundo. Por volta de 1950, o moinho autógeno foi formalmente usado na produção da mina. Depois de 1960, o processo de moagem autógeno completo tornou-se popular em muitas minas metalúrgicas em muitos países. No processo de auto-moagem, minério com um tamanho maior que 100 mm é usado como meio de moagem principal na moagem, mas o tamanho está entre 20 mm e 80 mm
Devido à sua fraca capacidade de moagem, não é fácil ser moído no tamanho apropriado pelo minério de tamanho grande. Para resolver esse problema, os pesquisadores tentam adicionar uma certa quantidade de bola de aço em um moinho autógeno para moer esse tipo de abrasivo. Geralmente, a quantidade de bola de aço adicionada é de 2 a 8% do volume do moinho autógeno. Essa melhoria melhora muito a eficiência da seção de moagem da mina, e o moinho semiautógeno também deve ser produzido.
A Figura 1-1 mostra o diagrama sólido do moinho semiautógeno usado em minas de metal, e a Figura 1-2 mostra a placa de revestimento do moinho semiautógeno a ser montado. Resumindo, o moinho semiautógeno é um tipo de equipamento de produção de mina de metal que usa uma bola de moagem parcialmente e o próprio minério para moer o minério de metal. Embora o moinho semiautógeno seja relativamente alto em consumo de energia, o que não é propício para a utilização eficaz de energia, o moinho semiautógeno inclui: operação de britagem média e fina, operação de peneiramento e transferência de minério, o que reduz muito a produção da mina processo, reduz a poluição de poeira, reduz o custo de produção e reduz o investimento na produção.
O moinho semi-autógeno inclui principalmente a parte de transmissão, rolamento principal, tela do cilindro, parte do cilindro, dispositivo de acionamento lento, motor principal, dispositivo de levantamento, lubrificação, controle elétrico, etc. o forro do moinho é o componente central da parte do cilindro do moinho semi-autógeno e também é a parte que mais perde.
1.1.2 Revestimentos de moinhos semi-autógenos
O cilindro do moinho semiautógeno gira sincronizadamente sob o acionamento do motor. Os materiais (bola de aço e minério de metal) carregados no cilindro giram a uma certa altura com o cilindro. Sob a ação da gravidade, eles são lançados para baixo a uma certa velocidade linear. O minério de metal, a esfera de moagem e a placa de revestimento terão um impacto relativamente grande e grande desgaste. Esses efeitos fazem com que o minério de metal seja moído, e o mais importante é moer o minério de metal. Após a moagem, o material qualificado é expulso do cilindro sob o impacto da água.
1.2 Materiais resistentes ao desgaste para revestimentos de moinhos semi-autógenos
As peças de aço resistentes ao desgaste consumidas pelo desgaste abrasivo é uma das condições de trabalho mais severas das peças de aço resistentes ao desgaste. Em comparação com as condições de desgaste abrasivo seco, as condições de desgaste abrasivo úmido contêm certos fatores de corrosão, portanto, o grau de desgaste é mais complexo e severo. o forros de moinho do moinho semi-autógeno não são apenas submetidos a forte impacto e desgaste por um longo tempo, mas também sujeitos à corrosão de materiais minerais úmidos. Ao mesmo tempo, ele foi submetido à interação de impacto do revestimento, desgaste abrasivo e corrosão eletroquímica por um longo tempo no processo de serviço, o que torna o revestimento a parte mais severa do desgaste e propensa a falhas do moinho SAG .
Ela tem uma longa história de uso de aço com alto teor de manganês como revestimentos de moinhos úmidos no país e no exterior. Até agora, o aço com alto teor de manganês ainda é o material mais usado para revestimento úmido de moinho. Outros aços de liga resistentes ao desgaste e à corrosão, como o revestimento de aço perlita, também são usados no país e no exterior, mas o efeito não é muito satisfatório. É uma necessidade urgente para a indústria de revestimento para moinhos úmidos e uma tarefa importante para a inovação técnica desenvolver um novo tipo de revestimento de aço de baixa liga de alto carbono com boa resistência à abrasão e colocado em aplicação.
1.2.1 Aço manganês austenítico
No aço fundido resistente ao desgaste, o aço manganês austenítico tem sido amplamente utilizado em várias peças de aço resistentes ao desgaste devido às suas propriedades únicas e tem uma longa história. A estrutura metalográfica é principalmente austenita monofásica, ou a austenita contém uma pequena quantidade de carboneto. A estrutura da austenita tem uma forte capacidade de endurecimento por trabalho. Quando a superfície de trabalho é submetida a uma grande força de impacto ou grande tensão de contato, a camada de superfície endurece rapidamente e sua dureza de superfície pode até ser aumentada para 700 HBW, de modo que a resistência ao desgaste é aumentada. Embora a dureza da camada superficial da face de trabalho aumente, a dureza e a tenacidade da estrutura de austenita na camada interna permanecem inalteradas, o que faz com que o aço de alto manganês não só tenha excelente resistência ao desgaste, mas também tenha a capacidade de resistir a grandes impactos carga. Por causa dessa característica, o aço com alto teor de manganês tem um excelente efeito de aplicação em condições de desgaste abrasivo por impacto e desgaste abrasivo de retificação de alta tensão. O aço com alto teor de manganês tem muitas vantagens, mas também muitos defeitos. Quando a força de impacto ou a tensão de contato do aço com alto teor de manganês é muito pequena, o aço não consegue endurecimento suficiente e a resistência ao desgaste é reduzida, portanto, não pode funcionar normalmente. Além disso, verifica-se que a resistência à corrosão do aço de alto manganês é baixa, o que não pode atingir o efeito ideal em um ambiente úmido。
Desde a década de 1960, pesquisadores no país e no exterior começaram a reformar o aço austenítico para melhorar suas propriedades abrangentes. A maioria deles adiciona alguns elementos de liga, como Cr, Mo, Ni, V, etc., e ajusta o teor de C e Mn ao mesmo tempo, e adota a modificação da inoculação para obter melhor resistência ao desgaste do aço manganês austenítico. Até agora, a pesquisa e exploração de liga, modificação e reforço de aços austeníticos e aços austeníticos metaestáveis têm alcançado resultados gratificantes. Alguns países até adicionam aços austeníticos aprimorados aos padrões nacionais. O aço com alto teor de manganês é um material comum para revestimentos úmidos de moinhos no país e no exterior. Quando a carga de impacto do moinho úmido é muito pequena, o trabalho de endurecimento do aço com alto teor de manganês não está completo e sua resistência ao desgaste abrasivo por impacto será fraca. Além disso, devido à fraca resistência à corrosão da estrutura de austenita, a vida útil da resistência à corrosão do aço austenítico é relativamente baixa.
1.2.2 Ferro fundido resistente ao desgaste
Atualmente, o ferro fundido branco de baixa liga e alta liga é amplamente utilizado. Comparado com o ferro fundido branco tradicional e o ferro fundido branco de baixo carbono, o novo ferro fundido resistente ao desgaste representado por ferro fundido branco com baixo teor de cromo e alto teor de cromo tem melhor resistência ao desgaste.
O cromo é o principal elemento de liga do ferro fundido branco com baixo teor de cromo. Os carbonetos em geral do ferro fundido branco com baixo teor de cromo são dispersos no ferro fundido pela rede. Portanto, a fragilidade do ferro fundido branco com baixo teor de cromo é maior e a resistência ao desgaste é menor do que a do ferro fundido branco com liga média e alta. Geralmente, não é adequado para condições de trabalho com alta resistência ao desgaste e requisitos de tenacidade. O ferro fundido branco com alto teor de cromo é amplamente utilizado em muitos tipos de equipamentos e condições de trabalho, devido à ampla faixa de teor de cromo (10% a 30%) do ferro fundido com alto teor de cromo. A tenacidade do ferro fundido Cr12 com baixo teor de carbono em ferro fundido branco com alto cromo é aprimorada devido ao ajuste do teor de cromo, que pode atender aos requisitos de um grande moinho de bolas de cimento com uma grande carga de impacto; após determinado tratamento térmico, o ferro fundido Cr15 pode obter bom desempenho misturado com uma pequena quantidade de carboneto e A estrutura martensítica da austenita retida tem boa resistência ao desgaste, que pode ser usada para moer bolas e materiais de placa de revestimento de moinhos de bolas em fábricas de cimento; Os ferros fundidos Cr20 e Cr26 apresentam uma boa combinação de dureza e tenacidade e alta temperabilidade, podendo ser usados em peças resistentes ao desgaste de paredes espessas. Além disso, os ferros fundidos Cr20 e Cr26 têm forte resistência à corrosão e resistência à oxidação, que também podem ser usados em condições de desgaste por corrosão úmida e alta temperatura.
1.2.3 Liga de aço resistente ao desgaste sem manganês
Com o desenvolvimento de mais e mais aços de liga sem manganês com excelente desempenho, verifica-se que a dureza e tenacidade deste tipo de aço de liga podem ser ajustadas em uma ampla faixa, otimizando a proporção de composição ou explorando o tratamento térmico, e pode também tem alta dureza e alta tenacidade ao mesmo tempo. Tem um bom efeito de aplicação em muitas condições de trabalho. O aço de liga sem manganês pode ter alta dureza, alta resistência e boa tenacidade ao mesmo tempo. Sua resistência e dureza são muito superiores às do aço manganês austenítico e seu efeito de aplicação é melhor sob a condição de pequena carga de impacto. Cromo, manganês, níquel, silício, molibdênio e outros elementos de liga são frequentemente adicionados ao aço resistente ao desgaste para melhorar suas propriedades mecânicas e temperabilidade.
1.2.3.1 Aço de liga média-alta resistente ao desgaste
Nos últimos anos, os engenheiros da Qiming Machinery fizeram muitas pesquisas em aço martensítico resistente ao desgaste de liga média e alta (C 0.2 ~ 0.25%, Cr 3 ~ 16%, Ni ≤ 2%, Mo ≤ 1%) placa de revestimento e Algum progresso foi feito.
(1) Projeto de composição química
Elemento carbono
O teor de carbono tem efeito direto sobre a microestrutura, propriedades mecânicas, temperabilidade e outras propriedades do aço de liga. Os resultados mostram que a dureza da amostra diminui com a diminuição do teor de carbono, o que leva à falta de resistência ao desgaste, mas a tenacidade é relativamente melhor; com o aumento do teor de carbono, a dureza da amostra aumenta, a resistência ao desgaste é relativamente melhor, mas a plasticidade e a tenacidade pioram. Os resultados mostram que a dureza do aço liga aumenta com o aumento do teor de carbono, e sua tenacidade plástica diminui. Quando o teor de carbono está em uma certa faixa (0.2 ~ 0.25%), a tenacidade ao impacto (α K) da liga de aço diminui muito lentamente e quase permanece inalterada. Dentro desta faixa de teor de carbono, a microestrutura do aço de liga é martensita em ripas. Os resultados mostram que as propriedades mecânicas dos três tipos de estruturas são boas e a resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto é excelente.
Elemento de cromo
O elemento de cromo pode melhorar a temperabilidade da liga de aço até certo ponto. O aço tem boas propriedades mecânicas abrangentes após o processo de tratamento térmico adequado. Os elementos de cromo podem existir na forma de carboneto contendo cromo no aço cementado, o que pode melhorar ainda mais a resistência ao desgaste das peças de aço até certo ponto. Nossos engenheiros estudaram o efeito do Cr nas propriedades dos aços-liga Cr Ni Mo com um teor de C de 0.15-0.30. Os resultados mostram que a tenacidade ao impacto do aço de liga pode ser melhorada com o aumento do teor de cromo nas condições de têmpera e revenimento. Portanto, no projeto de ligas de aço, podemos ajustar o teor de elemento de cromo para fazer com que as ligas de aço obtenham propriedades mecânicas mais abrangentes, de modo a obter o melhor efeito de resistência ao desgaste.
Nossos engenheiros estudaram a resistência ao desgaste de ligas de aço com diferentes elementos de cromo sob condições ácidas. Verificou-se que com o aumento do teor de cromo (1.5% ~ 18%), a resistência ao desgaste das peças de aço primeiro aumenta e depois diminui. Quando o teor de cromo é de 12.5%, o aço apresenta a melhor resistência ao desgaste e à corrosão. Finalmente, a fração de massa do elemento de liga cromo é. Conclui-se que 10 ~ 12% da liga de aço resistente ao desgaste tem o melhor efeito de resistência ao desgaste.
Elemento de níquel
Ao mesmo tempo, o níquel pode melhorar a temperabilidade do aço de liga para otimizar suas propriedades mecânicas. Os resultados mostram que a dureza do aço de liga é pouco melhorada com a adição de elemento de níquel, mas a energia de absorção de impacto e a tenacidade do aço de liga podem ser melhoradas em grande medida. Ao mesmo tempo, o níquel pode acelerar a passivação do aço de liga Fe Cr e otimizar a resistência à corrosão e oxidação do aço de liga Fe Cr. No entanto, o teor de níquel em ligas de aço resistente ao desgaste não deve ser muito alto (geralmente menos de 2%). Geralmente, um teor muito alto de níquel tornará a zona da fase γ muito grande, o que levará ao aumento da fase de austenita retida no aço de liga, o que torna o aço de liga incapaz de obter boas propriedades abrangentes.
Elemento de molibdênio
O molibdênio pode refinar o tamanho de grão do aço de liga até certo ponto, de modo a otimizar as propriedades abrangentes do aço de liga. O molibdênio pode melhorar a temperabilidade do aço martensítico e melhorar a resistência, dureza e resistência à corrosão do aço martensítico ao mesmo tempo. O conteúdo de silício nas peças de aço é geralmente inferior a 1%.
Elemento de silício
O teor de silício pode afetar a transformação da austenita de ligas de aço. A adição de silício torna a difusão dos átomos de carbono lenta no processo de têmpera, impede a formação de carbonetos em ligas de aço, resultando em alta concentração de carbono. A estabilidade da fase de austenita é melhorada durante a transformação de fase. Ao mesmo tempo, uma certa quantidade de Si pode melhorar a dureza e a resistência ao desgaste do aço de liga por meio do fortalecimento da solução. De um modo geral, o conteúdo de silício no aço é de cerca de 0.3% ~ 0.6%.
(2) Processo de tratamento térmico e estrutura metalográfica
O processo de tratamento térmico afeta diretamente a microestrutura e as propriedades mecânicas das peças de aço. Nossos engenheiros descobriram que o processo de tratamento térmico tem efeito em um aço resistente ao desgaste de baixa liga (composição química é C 0.3%, Mn 0.3%, Cr 1.6%, Ni 0.4%, Mo 0.4%, Si 0.30%, Re 0.4% ) O tratamento térmico é de têmpera (850 ℃, 880 ℃, 910 ℃ e 930 ℃) e revenido (200 ℃ e 250 ℃). Os resultados mostram que quando a temperatura de revenimento é constante, a dureza da amostra aumenta com o aumento da temperatura de têmpera, enquanto a energia absorvida pelo impacto diminui e a tenacidade piora. Mais carbonetos precipitam no aço de liga temperado a 250 ℃, o que aumenta a dureza da matriz. As propriedades mecânicas da amostra temperada a 250 ℃ são melhores do que aquelas temperadas a 200 ℃. A resistência ao desgaste do aço de baixa liga temperado a 890 ℃ e revenido a 250 ℃ é a melhor.
Nossos engenheiros também estudaram o tratamento térmico de aço de baixa liga de carbono médio com uma composição química de C 0.51%, Si 0.13%, Cr 1.52% e Mn 2.4%. Os efeitos do resfriamento a água, resfriamento a ar e resfriamento a ar na microestrutura do aço de liga foram estudados respectivamente. A microestrutura do aço de liga temperado é martensita, e a microestrutura após o resfriamento a ar e resfriamento a ar é martensita e bainita. Após revenido adicional a 200 ℃ , 250 ℃, 300 ℃, 350 ℃ e 400 ℃, a dureza geral das amostras mostra uma tendência de queda. Dentre elas, as amostras resfriadas a ar e resfriadas a ar são estruturas multifásicas contendo a fase bainita, e sua dureza diminui mais lentamente. A perda por desgaste aumenta com o aumento da temperatura de revenimento. Como a textura da bainita tem boa resistência ao amolecimento por revenido e boa tenacidade, a dureza das amostras resfriadas a ar e resfriadas a ar diminui. A resistência ao desgaste da estrutura do compósito com a fase bainita é melhor.
(3) Estudo sobre materiais de revestimento de moinhos de mineração
Nossos engenheiros analisaram o comportamento de falha da placa de revestimento (liga de aço 5cr2nimo) do moinho semiautógeno na mina de magnetita de titânio vanádio. Os resultados mostram que a microestrutura do aço de liga é martensita com austenita retida. Durante o serviço da placa de revestimento, o agregado mineral tem um efeito de desgaste abrasivo por impacto na placa de revestimento, e a placa de revestimento também é corroída pela celulose. Um grande número de poços de corrosão e rachaduras foram observados na superfície desgastada da placa de revestimento em serviço. É considerado que a razão da falha da placa de revestimento é que a carga de impacto sob a condição de trabalho é muito baixa e a placa de revestimento não está suficientemente endurecida, resultando na baixa dureza da superfície de trabalho da placa de revestimento e baixa resistência ao desgaste .
Nossos engenheiros também estudaram a resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto de três tipos de aços de alta liga de baixo carbono com diferentes teores de carbono (C: 0.16%, 0.21%, 0.25%). Os resultados mostram que a dureza do aço liga aumenta com o aumento do teor de carbono, enquanto a energia de absorção de impacto diminui. Os resultados experimentais mostram que o aço-liga com 0.21% de teor de carbono apresenta a menor perda ao desgaste e a melhor resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto.
O efeito do teor de silício (Si: 0.53, 0.97, 1.49, 2.10, 2.60, c0.25%) sobre a microestrutura, propriedades mecânicas e resistência ao desgaste de aço fundido com liga de médio carbono e alto cromo também foram estudados. Os resultados mostram que o aço-liga com teor de silício de 1.49% possui a maior dureza (55.5 HRC) e a melhor tenacidade (energia de absorção de impacto: 27.20 J), e sua microestrutura é a martensita em ripas. O teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto (carga de impacto: 4.5 J) mostra que o aço de liga com um teor de silício de 1.49% tem a menor perda por desgaste e a melhor resistência ao desgaste por corrosão por impacto.
Nossos engenheiros também estudaram o desgaste abrasivo por corrosão por impacto de três tipos de aço de revestimento de moagem úmida de mina. Os três tipos de revestimentos são aço de alta liga de baixo carbono (estrutura em ripa de martensita, dureza: 45 ~ 50 HRC, valor de resistência ao impacto maior que 50 J / cm2), aço de alto manganês (estrutura de austenita monofásica, dureza> 21 HRC, impacto valor de tenacidade superior a 147 J / cm2) e aço de liga de carbono médio (estrutura de martensita temperada contendo uma pequena quantidade de bainita e austenita retida, dureza: 57 ~ 62 HRC, valor de tenacidade ao impacto: 20 ~ 30 J / cm2)。 A carga de impacto é 2.7J e o material de minério é minério de ferro ácido.Os resultados do teste mostram que o revestimento de aço de alta liga de baixo carbono tem a menor perda de peso por abrasão e a melhor resistência ao desgaste por corrosão por impacto.
1.2.3.2 Aço resistente ao desgaste de baixa liga
As vantagens do aço de baixa liga se manifestam principalmente em sua boa temperabilidade, alta dureza e alta tenacidade. Mais e mais pesquisadores começam a estudar a possibilidade de usar aço de baixa liga em vez de aço com alto teor de manganês como revestimentos de laminação a úmido. Geralmente, o aço de baixa liga é transformado em martensita temperada com boas propriedades abrangentes, adicionando elementos como C, Mn, Cr, Si, Mo, B e selecionando o tratamento térmico apropriado.
Nossos engenheiros estudaram a aplicação do aço zg40cr2simnmov nos revestimentos do moinho. O processo de tratamento térmico é de recozimento de 900 ℃ + têmpera de óleo de 890 ℃ + (220 ± 10 ℃) revenimento. Após o tratamento térmico acima, a microestrutura do aço zg40cr2simnmov é martensita temperada monofásica e suas propriedades mecânicas abrangentes são boas: dureza ≥ 50 HRC, resistência ao escoamento ≥ 1200 MPa, tenacidade ao impacto ≥ 18 J / cm2. O aço de liga e o aço com alto manganês (propriedades mecânicas: dureza ≤ 229hb, limite de escoamento ≥ 735mpa, resistência ao impacto ≥ 147j / cm2) foram testados em várias minas, como a fábrica de alumina da Shandong Aluminium Corporation. Os resultados do teste mostram que a placa de revestimento de aço zg40cr2simnmov tem uma longa vida útil em um moinho de bolas úmido e um moinho de bolas seco.
Nossos engenheiros também estudaram o estudo de um aço fundido de baixa liga resistente ao desgaste e o uso de placas de revestimento. Diferentes processos de tratamento térmico foram explorados para o aço de baixa liga, e o processo ideal foi a têmpera a 900 ~ 950 ℃ e revenido a 500 ~ 550 ℃. Após o tratamento térmico, o aço-liga apresentou as melhores propriedades mecânicas, dureza: 46.2 HRC, limite de escoamento: 1500 MPa, tenacidade ao impacto: 55 J / cm2.
Os resultados do desgaste abrasivo por impacto mostram que a resistência ao desgaste do aço de baixa liga temperado a 900 ~ 950 ℃ e revenido a 500 ~ 550 ℃ é melhor do que ZGMn13 nas mesmas condições de teste. Além disso, o aço-liga e o ZGMn13 foram testados no concentrador de Sizhou da mina de cobre Dexing. Os resultados mostram que a vida útil do revestimento de aço de baixa liga de múltiplos elementos é 1.3 vezes mais longa que a da placa de revestimento ZGMn13 comum.
Na condição de moagem úmida em minas de metal, as limitações do tradicional revestimento de aço com alto manganês, amplamente utilizado atualmente, são cada vez mais proeminentes, e é tendência geral que sua posição dominante seja substituída. O aço martensítico de baixa liga resistente ao desgaste desenvolvido atualmente tem boa resistência ao desgaste, mas sua tenacidade é pobre, o que resulta em sua resistência ao impacto incapaz de atender às condições de trabalho da placa de revestimento de minas de metal. Situação semelhante existe em outras ligas de aço, o que dificulta a renovação do revestimento do moinho da mina. Ainda é uma tarefa difícil desenvolver uma nova liga de aço resistente ao desgaste que possa substituir os tradicionais revestimentos de aço com alto teor de manganês.
1.2.3.3 Aço Bainite resistente ao desgaste
As propriedades mecânicas gerais do aço bainítico são boas, e o aço bainita inferior tem alta dureza, alta tenacidade, baixa sensibilidade de entalhe e sensibilidade a fissuras. O método tradicional de produção de aço bainítico é adicionar Mo, Ni e outros metais preciosos e adotar um processo de têmpera isotérmica. Isso não apenas torna o custo de produção do aço bainítico muito alto, mas também leva facilmente à instabilidade da qualidade do aço devido à dificuldade de controle do processo. A aplicação industrial do aço bainítico também é seriamente limitada. Com a posterior exploração e exploração de aço bainítico, o aço bainita bainita foi desenvolvido, como o aço bainita bainita de austenita, aço bainita e austenita reforçado eutético, aço bainita bainita martensita, etc. devido ao seu baixo custo de produção, o aço bainita pode ser usado na indústria.
Austenita Bainita (A / b) aço de fase dupla combina a forte capacidade de endurecimento por trabalho da austenita e a alta dureza e tenacidade da bainita, portanto, o aço de fase dupla a / b tem alta resistência e boa tenacidade e excelente resistência ao desgaste. Mn Si Austenita Bainita O aço bifásico obtido por austêmpera tem boa resistência ao desgaste, que pode atender a muitas condições de resistência ao desgaste. Nesse tipo de aço bifásico, Mn, Cr e outros elementos de menor custo são selecionados para melhorar a temperabilidade das peças de aço. O custo de produção é reduzido ainda mais e um novo tipo de aço Mn Si Austenita Bainita de fase dupla com boas propriedades abrangentes é obtido. É apresentado um tipo de aço bainítico com micro e nanoestrutura com austenita retida e dispersa na matriz de bainita. O Novo Aço Bainítico tem ultra-alta resistência e plasticidade e apresenta excelentes propriedades mecânicas. Os resultados mostram que o aço microbainítico com alta austenita retida tem um alto valor de dureza em temperatura de revenido relativamente baixa (menos de 500 ℃), o que mostra boa estabilidade de revenido.
Embora o aço bainítico tenha excelentes propriedades mecânicas, seu processo de produção é complexo e seu custo muito alto, o que limita sua aplicação na indústria de placas de revestimento de moagem úmida de minas. A aplicação industrial do aço resistente ao desgaste da série bainita em minas de metal precisa de mais exploração.
1.2.3.4 Aço perlita resistente ao desgaste
O aço perlítico é geralmente obtido por normalização e revenido após a liga com cromo, manganês, molibdênio e outros elementos do aço carbono. O aço perlítico tem boa tenacidade, resistência à fadiga por impacto, tratamento térmico simples e nenhum elemento de liga valioso. Seu custo de produção é baixo. É um tipo de aço-liga resistente ao desgaste e à corrosão com grande potencial de desenvolvimento. O aço de liga de alto carbono Cr Mn Mo resistente ao desgaste tem boa tenacidade e certa capacidade de endurecimento por trabalho, portanto, pode ser usado em ambiente de desgaste abrasivo corrosivo com certa carga de impacto.
A composição química e as propriedades mecânicas do aço perlita resistente ao desgaste com alto teor de carbono Cr Mn Mo são mostradas na Tabela 1-1.
Tabela 1-1 Composição química e propriedades mecânicas do aço fundido perlita resistente ao desgaste | |||||||
Composição química | propriedades mecânicas | ||||||
C | Mn | Si | Ni | Cr | Mo | H.B.W. | KV2 / J |
0.55 | 0.6 | 0.3 | 0 | 2 | 0.3 | 275 | / |
0.65 | 0.9 | 0.7 | 0.2 | 2.5 | 0.4 | 325 | 9.0-13.0 |
0.65 | 0.9 | 0.3 | 0 | 2 | 0.3 | 321 | / |
0.75 | 0.9 | 0.7 | 0.2 | 2.5 | 0.4 | 363 | 8.0-12.0 |
0.75 | 0.6 | 0.3 | 0 | 2 | 0.3 | 350 | / |
0.85 | 0.9 | 0.7 | 0.2 | 2.5 | 0.4 | 400 | 6.0-10.0 |
1.3 Mecanismo de desgaste e modelo
Desgaste se refere ao fenômeno de que o material é separado da superfície de contato devido a certa tensão devido ao deslizamento relativo do material. O mecanismo de desprendimento do material da superfície pode ser diferente devido às diferentes propriedades dos materiais, ambiente de trabalho, carga e modo de ação. O mecanismo de desgaste pode ser dividido em desgaste adesivo, desgaste abrasivo, desgaste por fadiga superficial, desgaste por atrito e desgaste por impacto. Segundo as estatísticas, a perda econômica causada pelo desgaste abrasivo é a maior, representando cerca de 50% do total, o desgaste adesivo representa 15% do total; desgaste por atrito é responsável por 7%; o desgaste por erosão representa 7% do total; o desgaste por corrosão representa 5% do total.
1.3.1 Mecanismo de desgaste abrasivo
O desgaste do aço-liga causado pelo desgaste abrasivo é o maior, que resulta principalmente de 1. O desgaste causado pelo deslizamento da superfície dura e áspera sobre a superfície macia; 2. O desgaste causado pelo atrito mútuo de partículas duras deslizando entre as superfícies de contato. De acordo com as diferentes condições de desgaste, o mecanismo de desgaste abrasivo pode ser dividido nos seguintes dois tipos:
Tipo 1: mecanismo de micro corte
Sob a ação de cargas externas, as partículas de desgaste na superfície do material produzem uma força no material. Quando a direção da força está na direção normal, as partículas de desgaste na superfície do material produzem uma força no material. Quando a direção da força é tangencial, as partículas abrasivas se movem paralelamente à superfície de desgaste devido à tangencial força. Se a resistência das partículas abrasivas que se movem na superfície do material for pequena, ela cortará o material e produzirá cavacos. O caminho de corte das partículas abrasivas na superfície do material é estreito e raso, e o tamanho do corte é pequeno, por isso é chamado de micro-corte. Se as partículas abrasivas não tiverem arestas vivas ou os ângulos forem diferentes da direção do caminho de corte, ou o próprio material tiver boa plasticidade, o efeito de corte não fará com que o material produza cavacos, mas será empurrado para a frente ou para os dois lados pelo partículas abrasivas e um sulco será formado na superfície do material ao longo do caminho de movimento das partículas abrasivas.
Tipo 2: Mecanismo de fragmentação por fadiga
O mecanismo de fragmentação por fadiga refere-se ao fato de que a matriz é deformada e endurecida sob a ação de partículas abrasivas, e trincas são geradas na camada subsuperficial devido à tensão de contato. As rachaduras se estendem até a superfície e caem na forma de uma camada fina, e cavidades irregulares de fragmentação são formadas na superfície do material. Quando as partículas abrasivas deslizam na superfície da amostra, uma grande área de deformação plástica será formada. Após a deformação plástica repetida, devido ao endurecimento por trabalho, a superfície do material finalmente se desprende e se transforma em resíduos de desgaste. Em geral, o limite de fadiga com base na resistência ao desgaste do material está incorreto.
1.3.2 Mecanismo e modelo de corrosão e desgaste
O moinho úmido usado em minas metalúrgicas não só sofrerá com o impacto de cargas pesadas e desgaste severo, mas também será corroído pela lama líquida. O desgaste por corrosão refere-se ao processo de perda de massa causada pela reação eletroquímica ou química entre a superfície do material e o ambiente circundante, que é denominado desgaste por corrosão. A condição de trabalho do moinho úmido da mina é geralmente desgaste por corrosão eletroquímica. O mecanismo de promoção mútua entre desgaste e corrosão faz com que a perda de materiais exceda a taxa de desgaste única mais a taxa de corrosão. Para estudar o efeito da abrasão úmida sobre o mecanismo de desgaste, é necessário estudar o mecanismo de corrosão.
1.3.2.1 Promoção de desgaste na corrosão
(1) Modelo de remoção mecânica. A Figura 1-3 mostra o modelo de remoção mecânica. Devido à existência de um meio corrosivo, uma corrosão uniforme ocorrerá na superfície do metal durante a corrosão e o desgaste, e os produtos de corrosão gerados podem cobrir completamente a superfície da amostra. Essa camada de produto de corrosão é chamada de filme de corrosão. Pode prevenir a corrosão adicional da superfície do material, mas é fácil de ser desgastado por outros materiais duros ou partículas abrasivas no deslizamento relativo do estresse. Assim, a superfície de metal desencapada é fácil de corroer, então o desgaste promove a corrosão. Em um meio de corrosão específico, a resistência à corrosão dos materiais depende principalmente do filme passivo. Geralmente, a taxa de desgaste por corrosão do metal com baixa capacidade de recuperação do filme passivo aumentará em 2 ordens de magnitude ou mesmo 4 ordens de magnitude em comparação com a taxa de corrosão estática única.
(2) De acordo com o modelo eletroquímico, uma certa área de deformação plástica será produzida na superfície da amostra de metal devido à força de cisalhamento angular do abrasivo. A corrosão eletroquímica da superfície do metal é muito irregular, o que leva a um novo aumento na taxa de corrosão.
1.4 O objetivo, significado e conteúdo principal desta pesquisa
O custo operacional de um moinho semiautógeno usado na produção de minas de metal é enorme, e a parte mais séria do desgaste e das despesas é o revestimento do moinho. A China consome cerca de 2.2 milhões de toneladas de materiais de aço resistentes ao desgaste todos os anos. Entre eles, o revestimento de moinho usado em várias condições de produção consome até 220000 toneladas de aço, o que é cerca de um décimo do consumo total de peças de aço resistentes ao desgaste.
A condição de trabalho das usinas semiautógenas usadas na mina metalúrgica é ruim. Como a parte mais seriamente danificada do moinho, a vida útil do revestimento é muito curta, o que não apenas aumenta o custo de operação do moinho semiautógeno, mas também afeta seriamente a eficiência de produção da mina de metal. Atualmente, o aço com alto teor de manganês é normalmente usado para a placa de revestimento do moinho semi-autógeno. Embora o aço com alto manganês tenha um bom desempenho abrangente e boa capacidade de endurecimento por trabalho, a resistência ao escoamento do aço com alto manganês é muito baixa, o que é fácil de deformar e falhar, o que não pode atender às condições de serviço do liner de moinho semiautógeno, e o serviço a vida útil da placa de revestimento é curta. A fim de melhorar os problemas acima, um novo tipo de liga de aço resistente ao desgaste com boas propriedades abrangentes deve ser desenvolvido como um substituto para revestimentos de aço com alto teor de manganês.
Com base na análise do ambiente industrial e de mineração do moinho semiautógeno e na análise dos materiais de revestimento de vários moinhos úmidos, verifica-se que o revestimento do moinho semiautógeno é de grande importância. O aço-liga resistente ao desgaste para placa deve ter dureza e tenacidade; o aço de liga deve ser, tanto quanto possível, uma estrutura monofásica, ou deve ser uma estrutura multifásica com a boa combinação de dureza e tenacidade, como estrutura de matriz + carboneto; o aço de liga também deve corresponder a uma boa resistência ao escoamento e ter uma certa capacidade de resistir à deformação; o aço de liga deve ter boa resistência ao desgaste abrasivo e corrosão por impacto.
Os principais conteúdos da pesquisa são os seguintes:
(1) Estudo sobre o tratamento térmico de aço de alta liga de alto carbono resistente ao desgaste.
Através da análise da microestrutura, propriedades mecânicas e desgaste abrasivo por corrosão por impacto de aço de baixa liga e alto carbono resistente ao desgaste com diferentes tratamentos térmicos, foi obtido um tipo de aço de liga de corrosão resistente ao desgaste com melhores propriedades abrangentes.
A composição do aço de baixa liga de alto carbono: C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, N 0.10%.
Tratamento térmico de aço de baixa liga de alto carbono: 1000 ℃ × 6h recozimento + 950 ℃ × 2.5h têmpera a óleo + 570 ℃ × 2.5h revenimento; Têmpera a óleo 1000 ℃ × 6h + 950 ℃ × 2.5h têmpera a óleo + 250 ℃ × 2.5h têmpera; 1000 ℃ × 6h recozimento + 950 ℃ × 2.5h normalização + 570 ℃ × 2.5h revenimento; Recozimento 1000 ℃ × 6h + 950 ℃ × 2.5h normalização + 250 ℃ × 2.5h revenimento.
(2) Com base no projeto de aço de alta liga de carbono, aço bainítico com alto teor de carbono resistente ao desgaste, composto de matriz de aço com alto manganês e aço perlita foram projetados, respectivamente. A fundição e o tratamento térmico dos revestimentos do moinho foram concluídos na Maquinaria Qiming e o ensaio preliminar foi feito em minas de metal.
(3) Observação e pesquisa microestrutural.
Foi observada a estrutura metalográfica do aço baixo-liga de alto carbono no estado de tratamento térmico, e a influência de diferentes processos de tratamento térmico na microestrutura do aço baixo-liga de alto carbono foi analisada por meio de análise e comparação. Ao mesmo tempo, a microestrutura do aço bainítico resistente ao desgaste, do aço perlita e do liner de compósito com matriz de aço de alto manganês é analisada.
(4) Teste e pesquisa sobre propriedades mecânicas.
A dureza e a energia de impacto do aço de baixa liga de alto carbono como fundido e tratado termicamente foram testadas, e a dureza e a tenacidade ao impacto do aço de baixa liga de alto carbono após diferentes tratamentos térmicos foram estudadas. Ao mesmo tempo, a dureza e a energia absorvida ao impacto do aço bainítico resistente ao desgaste, do aço perlita e do liner composto de matriz de aço com alto manganês foram testados e analisados. Os testes de tração foram realizados em aços de alta liga de alto carbono e tratados termicamente para estudar o limite de escoamento e outras propriedades de aços de baixa liga de alto carbono com diferentes processos de tratamento térmico. Ao mesmo tempo, o limite de escoamento do aço bainítico resistente ao desgaste, do aço perlítico e do liner composto de matriz de aço com alto manganês foi testado e analisado.
(5) Estudo sobre as características de desgaste abrasivo de corrosão por impacto
Sob a energia de impacto de 4.5j e 9j respectivamente, a resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto e o mecanismo de desgaste do aço de baixo teor de carbono com diferentes processos de tratamento térmico foram estudados, e a resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto do aço bainítico resistente ao desgaste, aço perlita , e placas de revestimento compostas com matriz de aço com alto teor de manganês foram testadas e comparadas. A análise fornece a base para a aplicação industrial prática do aço.
2.0 Condições e métodos de teste
Na condição de meio corrosivo úmido, a taxa de corrosão do material de aço é muito maior do que na condição seca, que é várias vezes em estado seco. A fim de desenvolver aço de liga resistente ao desgaste, resistente à corrosão e ao impacto, aço-liga de alto carbono e baixa liga resistente ao desgaste, aço bainítico, aço perlita e compósitos de matriz de aço com alto manganês são projetados neste artigo , e a microestrutura e propriedades mecânicas desses aços de liga também são estudados. Ensaios de tração, teste de impacto, corrosão por impacto e testes de desgaste abrasivo foram realizados para obter aço resistente ao desgaste com melhor desempenho abrangente, que pode fornecer uma referência para a seleção de semi - forros de moinho autógenos.
2.1 Método de teste
2.1.1 Fundição de bloco de teste
As amostras de aço de alto carbono e baixa liga usadas neste artigo foram fundidas em forno de indução de média frequência de revestimento de forno alcalino e fundidas em bloco de teste em forma de Y padrão, que é mostrado na Fig. 2-1. A fundição e o tratamento térmico de aço bainítico com alto teor de carbono resistente ao desgaste, aço perlita e revestimentos de moinhos compostos de matriz de aço com alto manganês foram concluídos na Maquinaria Qiming e o uso de teste preliminar foi realizado na mina.
2.1.2 Projeto do processo de tratamento térmico
O processo de tratamento térmico tem uma influência óbvia na microestrutura, nas propriedades mecânicas e na resistência ao desgaste do aço com alto teor de carbono e baixa liga. O processo de tratamento térmico desse tipo de aço com alto teor de carbono e baixa liga é mostrado na Fig. 2-2.
2.1.3 Preparação de amostras
Os corpos de prova para análise de microestrutura, dureza, XRD, teste de impacto, teste de tração e teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto foram cortados de blocos de teste em forma de Y de aço de baixa liga de alto carbono com tratamento térmico diferente e estados fundidos. O modelo da máquina de corte de fio é DK77. Corte o bloco de teste com o processamento da retificadora na rugosidade apropriada.
2.1.4 Observação da estrutura metalográfica
A microestrutura de cada amostra foi observada por microscópio óptico Lycra. Solução de álcool de ácido nítrico 4% vol. Foi usada como uma solução de corrosão para aço de baixa liga de alto carbono, revestimento de aço perlita e placa de revestimento composto de matriz de aço com alto manganês em diferentes estados de tratamento térmico. Devido à boa resistência à corrosão do aço bainítico, a solução de álcool de ácido clorídrico de cloreto férrico é selecionada como a solução de corrosão da placa de revestimento de aço bainita. A fórmula da solução de corrosão é 1g de cloreto férrico, 2ml de ácido clorídrico e 100ml de etanol.
2.1.5 Teste de propriedade mecânica
As propriedades mecânicas dos materiais, também conhecidas como propriedades mecânicas dos materiais, referem-se às propriedades mecânicas dos materiais sob várias cargas externas em um determinado ambiente. As propriedades mecânicas convencionais dos materiais metálicos incluem dureza, resistência, resistência ao impacto e plasticidade. Este projeto foca em macro dureza, testes de impacto e testes de tração.
A dureza Rockwell (HRC) do aço de baixa liga de alto carbono, liner de aço bainita, liner de aço perlita e placa de revestimento composto de matriz de aço de alto manganês como tratada termicamente e como fundida foram testadas pelo testador de dureza óptica HBRVU-187.5 Bromwell. Cada amostra foi medida em 10 posições diferentes, e o valor de dureza da amostra foi a média aritmética dos resultados do teste.
A máquina de teste de impacto de pêndulo de metal instrumentada JBW-300hc foi usada para testar a energia de absorção de impacto de amostras padrão Charpy V de aço de baixa liga de alto carbono, revestimento de aço perlita e revestimento de aço bainita como tratado termicamente e no estado fundido, respectivamente; O liner composto de matriz de aço com alto teor de manganês foi processado em amostra Charpy U padrão de acordo com o padrão e a energia de absorção de impacto foi testada. O tamanho do impacto de cada tipo de amostra entalhada é 10 mm * 10 mm * 50 mm, e o tamanho médio do impacto de cada amostra é mostrado no desenho de 3 entalhes.
Usando a máquina de teste de tração universal eletrônica controlada por microcomputador WDW-300hc, os testes de tração foram realizados em aço de baixa liga de alto carbono, forro de aço bainita, forro de aço perlita e placa de forro composto de matriz de aço com alto manganês como tratado termicamente e fundido na sala temperatura. Amostras de placas de revestimento de aço com baixo teor de carbono, aço bainítico, aço perlita e aço com alto manganês, fundidas e tratadas termicamente, são processadas em barras de teste de tração, conforme mostrado na Fig. 2-5. A velocidade de tração à temperatura ambiente é definida em 0.05 mm / min e cada amostra é testada três vezes, e o valor médio é obtido.
2.1.6 teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto
O teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto é realizado na máquina de teste de desgaste abrasivo de carga dinâmica MLD-10a modificada. O diagrama esquemático do testador de desgaste é mostrado na Fig. 2-6. Após a modificação, a máquina de teste pode simular a condição de desgaste abrasivo por corrosão por impacto do revestimento de moinho semiautógeno até certo ponto. Os parâmetros de teste específicos são mostrados na tabela 2-1.
Tabela 2-1 Os parâmetros técnicos da máquina de teste de desgaste por corrosão por impacto | |
Nome do parâmetro | Valor do parâmetro |
Energia de impacto / J | 4.5 |
Peso do martelo / kg | 10 |
Tempos / tempo de impacto · min-1 | 100 |
Altura de queda livre do martelo / mm | 45 |
Velocidade de rotação da amostra inferior / R · min-1 | 100 |
Tamanho / malha do abrasivo | 60-80 (areia de quartzo) |
Razão da massa de água para areia de quartzo | 2:5 |
Massa de água / kg | 1 |
Massa de areia de quartzo / kg | 2.5 |
Durante o teste, a amostra superior é instalada no martelo e a amostra inferior é colocada no fuso. Acionada pelo motor, a amostra inferior e a lâmina de mistura no eixo principal giram com o motor. O martelo de impacto é levantado para definir a altura necessária de energia de impacto e, em seguida, cai livremente. Impulsionada pelo martelo, a amostra superior impacta repetidamente a amostra inferior e o abrasivo (areia de quartzo úmida) entre as amostras superior e inferior pela lâmina de mistura. No intervalo de tempo de preparação para entrar no próximo ciclo de erosão por impacto, as amostras superior e inferior e abrasivos terão deslizamento relativo e o processo é o desgaste abrasivo de três corpos. Ambas as amostras superior e inferior estão sujeitas a certo impacto e desgaste abrasivo, resultando em uma perda de peso da amostra, que é a quantidade de abrasão da amostra.
As amostras inferiores das amostras são 45 aço após têmpera e revenido, e a dureza é 50HRC. As amostras superiores são de aço de baixa liga de alto carbono, revestimento de aço bainita, revestimento de aço perlita e placa de revestimento de material composto de matriz de aço de alto manganês como tratado termicamente e fundido. Sob a energia de impacto de 4.5j, o tamanho da amostra superior é 10 mm * 10 mm * 30 mm, e a face da extremidade inferior é processada em uma superfície de arco com um diâmetro de 50 mm, conforme mostrado na Fig. 2-7; a parte superior da amostra superior com 9j de energia de impacto é 10 mm * 10 mm * 20 mm e a parte inferior é 7.07 mm * 7.07 mm * 10 mm, e a face da extremidade inferior é processada em uma superfície de arco com um diâmetro de 50 mm, como mostrado na Figura 2-8.
Antes do teste de desgaste, a amostra deve ser pré-moída por 30 minutos para eliminar a influência do erro de instalação da amostra e outros fatores. Após a pré-moagem, primeiro remova os detritos e outros detritos presos à superfície desgastada com uma escova macia, em seguida, limpe a amostra com etanol absoluto ultrassônico, seque-a imediatamente e pese-a com balança analítica eletrônica (pese três vezes cada vez, e tome seu valor médio como a qualidade da amostra). No início do teste de desgaste, pese a cada 15 minutos e repita a operação de pesagem acima.
2.1.7 Observação de fratura por impacto, fratura por tração e morfologia de desgaste por corrosão
A fratura por impacto, a fratura por tração e a morfologia do desgaste por corrosão das amostras foram observadas com uma ampliação de 500 e 2000 vezes usando microscópio eletrônico de varredura phenom prox. Os corpos de prova a serem observados foram limpos e secos com etanol, e a morfologia da superfície das amostras foi observada ao microscópio eletrônico de varredura, e o mecanismo de fratura e mecanismo de desgaste de ligas de aço resistente ao desgaste foram analisados.
3.0 Efeito do tratamento térmico na microestrutura e nas propriedades mecânicas de revestimentos de moinho SAG de aço de baixa liga e alto carbono resistentes ao desgaste
O tratamento térmico tem grande influência na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço de alto carbono e baixa liga. Neste capítulo, o efeito de diferentes tratamentos térmicos no aço de baixa liga de alto carbono resistente ao desgaste com uma determinada composição é estudado, e o processo de tratamento térmico é otimizado para obter o aço de liga resistente ao impacto e ao desgaste ideal.
A composição química do aço de baixa liga e alto carbono resistente ao desgaste é mostrada na tabela 3-1.
Tabela 3-1 A composição química de aços de baixa liga de alto carbono e corrosão por abrasão (% em peso) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
0.655 | 0.542 | 0.976 | 0.025 | 0.023 | 2.89 | 0.75 | 0.352 |
De acordo com o processo de tratamento térmico mostrado na Fig. 2-2, o bloco de teste em forma de Y foi tratado termicamente e marcado como amostras 1, 2, 3 e 4, e o estado como fundido foi marcado como amostra 5. Depois tratamento térmico, as amostras para observação da microestrutura, teste de dureza, teste de impacto, teste de tração e teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto foram cortados por máquina de corte de fio.
3.1 Efeito do processo de tratamento térmico na microestrutura e propriedades mecânicas de aço de baixo teor de carbono e alto carbono
3.1.1 Microestrutura
A Figura 3-1 mostra a microestrutura do aço de baixa liga de alto carbono com diferentes estados de tratamento térmico, e a Figura 3-1 (a) (b) mostra a estrutura metalográfica da amostra 1. Após o recozimento a 1000 ℃ e normalização a 950 ℃ e revenido em alta temperatura (570 ℃), a microestrutura da amostra é perlita. A Fig. 3-1 (c) (d) mostra a estrutura metalográfica da amostra 2. Após o recozimento a 1000 ℃ e normalização a 950 ℃ e revenido a baixa temperatura (250 ℃), a microestrutura da amostra também é perlita. A Fig. 3-2 (a) (b) mostra a microestrutura de alta potência obtida por SEM. Na microestrutura da amostra 1 (Fig. 3-2 (a)), perlita lamelar com luz e escuridão alternadas pode ser observada, e a microestrutura da amostra 2 (Fig. 3-2 (b)) também pode ser observada com óbvio Perlita lamelar, sob a mesma ampliação, a estrutura de perlita de aço de baixa liga de alto carbono (1 × 10) temperado a 570 ℃ tende a ser esferoidizada. Fig. 3-1 (E) (f) mostra a estrutura metalográfica da amostra 3. Após o recozimento a 1000 ℃, têmpera a óleo a 950 ℃ e revenido a alta temperatura (570 ℃), a microestrutura da amostra é sorbita temperada com martensita orientação. Fig. 3-1 (g) (H) mostra a estrutura metalográfica da amostra 4. Após o recozimento a 1000 ℃, têmpera a óleo a 950 ℃ e revenido a baixa temperatura (250 ℃), a microestrutura da amostra é revenida a baixa temperatura martensita. Quando a amostra é temperada em óleo a 950 ℃ e temperada em baixa temperatura, os átomos de C se difundem primeiro e precipitam carbonetos dispersos da solução sólida α supersaturada. Com o aumento da temperatura de revenido, o carboneto precipita no aumento de aço de liga, e o carboneto gradualmente se transforma em cementita e cresce gradualmente. Conforme o tempo passa, a austenita retida começa a se decompor e a cementita precipita ao mesmo tempo. Quando a temperatura de revenimento aumenta para 570 ℃, os átomos de C supersaturados precipitam completamente da solução sólida α supersaturada, e os agregados finos de cementita e engrossam, mostrando a sorbita temperada que mantém a orientação da martensita.
A Figura 3-3 mostra os padrões de difração de XRD do aço de baixa liga com alto teor de carbono em diferentes estados de tratamento térmico. Pode-se observar pelo padrão que as amostras em diferentes estados de tratamento térmico possuem apenas fase α ou fase α supersaturada e fase de cementita, sem outras fases.
3.1.2 Propriedades mecânicas
A Fig. 3-4 mostra a dureza de aços com alto teor de carbono e baixa liga em diferentes tratamentos térmicos e estados fundidos. Os resultados mostram que: o valor de dureza do aço de baixa liga de alto carbono (amostra 4) recozido a 1000 ℃ e temperado a óleo a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ é o mais alto. Os valores de dureza da amostra 1, amostra 2 e amostra 3 são muito próximos e significativamente menores do que a amostra 4, e a amostra 2 é ligeiramente mais alta do que a amostra 1 e a amostra 3. Porque quanto mais alta a temperatura de revenimento, menor a dureza de liga de aço é. A dureza de 2 × 10 amostras revenidas em baixa temperatura (250 ℃) é ligeiramente maior do que 1 × 10 amostras revenidas em alta temperatura (570 ℃), e 4 × 10 amostras revenidas em baixa temperatura (250 ℃) é superior ao de 3 × 10 amostras. 1 # amostra e 2 # amostras são aço de baixa liga com alto teor de carbono após tratamento de normalização e revenimento. A temperatura de revenimento tem pouco efeito no valor de dureza do aço e a diferença é pequena, então o valor de dureza da amostra 1 # e da amostra 2 # tem pouca diferença. 3 # amostra e 4 # amostra são aços com alto teor de carbono e baixa liga após tratamento de têmpera e revenimento. A temperatura de revenimento tem uma grande influência no valor de dureza da amostra. A dureza da amostra 4 # revenida em baixa temperatura é muito maior do que a da amostra 3 # após revenida em alta temperatura.
A energia absorvida pelo impacto de diferentes tratamentos térmicos e aços de baixa liga com alto teor de carbono como fundidos são mostrados na Fig. 3-5. Os resultados mostram que a energia de absorção de impacto das amostras 1, 2, 3 e 4 diminui sucessivamente. A energia de absorção de impacto do aço de baixa liga de alto carbono (amostra 1) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ é significativamente maior do que em outras amostras. Isso ocorre porque após o tratamento de normalização, o grau de solução sólida de cada elemento na liga de aço na austenita é aprimorado, a segregação dos elementos de liga na estrutura de fundição é melhorada, o grau de homogeneização da estrutura de fundição é melhorado e a tenacidade ao impacto do o aço é melhorado. Após a normalização e o tratamento térmico de revenido, 1 e 2 amostras são de estrutura perlita com boa tenacidade. A estrutura perlítica da amostra 1 é passivada e tende a esferoidizar. Portanto, a tenacidade da amostra 1 é melhor do que a da amostra 2 e a energia de impacto da amostra 1 é maior. Após a têmpera em óleo e o tratamento de revenimento em baixa temperatura, a microestrutura final do aço de liga é martensita revenida. A amostra mantém alta dureza e baixa tenacidade quando temperada, de modo que o aço de liga ainda mantém alta dureza e baixa tenacidade. Após a têmpera em óleo e revenido em altas temperaturas, a martensita começou a se decompor e uma grande quantidade de sorbita foi formada. A dureza da amostra 3 diminuiu significativamente e a tenacidade aumentou significativamente. Portanto, a tenacidade da amostra 3 foi melhor do que a da amostra 4. A energia de absorção de impacto do aço de baixa liga com alto teor de carbono como fundido é a mais baixa e a tenacidade é a pior.
Os resultados de tração de aços de baixa liga de alto carbono em diferentes tratamentos térmicos e estados de fundição são mostrados na tabela 3-2. Os resultados mostram que a resistência à tração Rm: 3 # > 1 # > 2 # > 4 # > 5 #; Força de escoamento Rel: 3 # > 1 # > 2 # > 4 # 、 5 #. Em outras palavras, a resistência do aço de baixa liga de alto carbono (3 #) recozido a 1000 ℃, o óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem a maior resistência e o aço de baixa liga de alto carbono (4 #) recozido a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ tem a resistência mais baixa. Alongamento após a fratura δ: 1 # > 2 # > 3 # > 4 # > 5 #, ou seja, o aço de baixa liga de alto carbono (1 #) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem o melhor plasticidade, 1 #, 2 #, 3 # e 4 # são fraturas mistas, Os resultados mostram que a plasticidade do aço de baixa liga de alto carbono (# 4) recozido a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ é o pior, que é uma fratura frágil. A resistência e a plasticidade do aço de baixa liga com alto teor de carbono fundido (# 5) são piores do que as da amostra de tratamento térmico, que é uma fratura frágil.
Tabela 3-2 Resultados do teste de tração de aços de baixa liga com alto teor de carbono nos diferentes processos de tratamento térmico | |||
Item número. | Resistência à tração / Mpa | Alongamento após fratura /% | Força de rendimento / 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 análise de fratura por impacto
A Fig. 3-6 mostra a morfologia da fratura por impacto de diferentes tratamentos térmicos e aços de baixa liga com alto teor de carbono como fundidos. A Fig. 3-6 (a) (b) mostra a morfologia da fratura por impacto do aço de baixa liga de alto carbono (amostra 1) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃. Os resultados de observação de SEM mostram que a superfície de fratura é relativamente plana de acordo com a observação macroscópica (ver Fig. 3-6 (a)) 3-6 (b)) a observação mostra que existem pequenas covinhas na superfície de fratura e uma imagem padrão de língua pode ser visto. Esta amostra mostra melhor tenacidade do que outras amostras. A Fig. 3-6 (c) (d) mostra a morfologia da fratura por impacto do aço de baixa liga de alto carbono (amostra 2) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃. Pode ser visto a partir da observação em baixa ampliação (ver Fig. 3-6 (c)) que a superfície da fratura é relativamente plana, e da observação de alta potência (ver Fig. 3-6 (d)), um pequeno pode ser observado um número de covinhas na fratura, e um padrão óbvio em forma de língua e uma borda de rasgo podem ser observados. As características da quase clivagem são reveladas. A Fig. 3-6 (E) (f) mostra a morfologia da fratura por impacto de aço de baixa liga de alto carbono (amostra 3) recozido a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃. A fratura é relativamente plana de acordo com a observação em baixa ampliação (ver Fig. 3-6 (E)), e existem algumas covinhas e um pequeno número de bordas de rasgo na fratura observada em alta ampliação (ver Fig. 3- 6 (f)). A Fig. 3-6 (g) (H) mostra a morfologia da fratura por impacto de aço de baixa liga de alto carbono (4 #) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃. A fratura é uma fratura intergranular observada em baixa ampliação (ver Fig. 3-6 (g)), e há algumas bordas rasgadas e morfologia de fratura de quase clivagem em alta ampliação (ver Fig. 3-6 (H)). A Fig. 3-6 (I) (J) mostra a morfologia da fratura por impacto do aço de alto carbono e baixa liga como fundido (5 #). A fratura mostra um padrão de rio, que é uma fratura frágil típica, e a tenacidade da amostra fundida é a pior.
3.1.4 Análise de fratura por tração
A morfologia da fratura de tração do aço de alto carbono e baixa liga com diferentes tratamentos térmicos e estado de fundição é mostrada na Fig. 3-7. A Fig. 3-7 (a) (b) mostra a morfologia da fratura de tração do aço de baixa liga de alto carbono (# 1) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃. Podem ser observadas pequenas covinhas, e a área de fratura é grande, o que pertence à fratura dúctil com alta tenacidade. A Fig. 3-7 (c) (d) mostra a morfologia de fratura de tração do aço de baixa liga de alto carbono (# 2) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃. Pequenos covinhas e sulcos parcialmente lisos são observados em alta ampliação (Fig. 3-7 (d)). Não são encontradas rachaduras nas ranhuras, que pertencem à fratura dúctil. As covinhas são menores e mais rasas, e a dureza da amostra é pior do que a do # 1. A Fig. 3-7 (E) (f) mostra a morfologia da fratura de tração do aço de baixa liga de alto carbono (# 3) recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃ e revenido a 570 ℃. A maioria dos padrões de clivagem e um pequeno número de pequenas covinhas podem ser observados. A área do padrão de clivagem é maior, a área da fibra é menor e a amostra # 3 é uma fratura mista. Figura 3-7 (g) (h) A morfologia de fratura de tração do aço de baixa liga de alto carbono (# 4) recozido a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ mostra padrão de rio óbvio e características de fratura de clivagem. Em grande ampliação (Fig. 3-7 (H)), um pequeno número de covinhas superficiais são observadas no centro da fratura, mas as amostras ainda pertencem à fratura frágil. A Fig. 3-7 (I) (J) mostra a morfologia da fratura de tração do aço de baixa liga de alto carbono como fundido (# 5) com padrão de rio óbvio e características de fratura de clivagem óbvias. Ele pertence à fratura frágil e a dureza da amostra é a pior.
Os aços-liga de alto carbono com baixa liga resistente ao desgaste com composição de c0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75% e N 0.10% foram submetidos a quatro tratamentos térmicos diferentes. Foram estudados os efeitos de diferentes tratamentos térmicos na microestrutura e nas propriedades mecânicas de aços de alto carbono e baixa liga. Os métodos de tratamento térmico de aço de baixa liga com alto teor de carbono são os seguintes: recozimento 1000 ℃ × 6h + 950 ℃ × 2.5h normalização + 570 ℃ × 2.5h revenimento; 1000 ℃ × 6h recozimento + 950 ℃ × 2.5h normalização + 250 ℃ × 2.5h revenimento; Têmpera a óleo 1000 ℃ × 6h + 950 ℃ × 2.5h têmpera a óleo + 570 ℃ × 2.5h têmpera; Têmpera a óleo 1000 ℃ × 6h + 950 ℃ × 2.5h têmpera a óleo + 250 ℃ × 2.5h têmpera. Os resultados mostram que:
- A microestrutura do aço de baixa liga de alto carbono (# 1) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ é perlita. A microestrutura do aço de baixa liga de alto carbono (# 2) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ também é perlita. No entanto, a estrutura perlita de # 1 é passivada e tende a ser esferoidizada, e suas propriedades abrangentes são melhores do que a de # 2. A microestrutura do aço de baixa liga de alto carbono (amostra 3) recozida a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e temperado a 570 ℃ é sorbita temperada com orientação martensita. A microestrutura do aço de baixa liga de alto carbono (# 4) recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ é martensita temperada.
- A dureza do aço de baixa liga de alto carbono (# 4) recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ tem a dureza Rockwell mais alta de 57.5 HRC. A dureza dos outros três tipos de aço com alto teor de carbono e baixa liga é menor do que a da amostra 4 e os valores de dureza são próximos. A dureza das amostras 1,2,3 é 43.8 HRC, 45.3 HRC e 44.3 HRC.
- O teste de resistência ao impacto com entalhe em V mostra que o aço de baixa liga de alto carbono (# 1) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem a energia de absorção de impacto mais alta (8.37 J) e a melhor tenacidade. Os resultados do teste de tração também mostram que o alongamento após a fratura δ de aço de baixa liga de alto carbono (# 1) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem o alongamento máximo após a fratura (14.31%) e a fratura é uma fratura dúctil.
- Os resultados do teste de tração mostram que a resistência do aço de baixa liga de alto carbono (# 3) recozido a 1000 ℃, o óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem a melhor resistência (Rm: 1269mpa, Rel: 1060mpa), o força de # 1, # 2, # 3 , e # 4 é Rm: 1005 MPa, Rel: 850 MPa; Rm: 947 MPa, Rel: 740 MPa; Rm: 671 MPa.
- As propriedades mecânicas do aço de baixa liga com alto teor de carbono fundido (# 5) são piores do que as das amostras tratadas termicamente. O tratamento térmico melhora as propriedades abrangentes do aço de baixa liga com alto teor de carbono.
4.0 Microestrutura e propriedades mecânicas de aço bainítico resistente ao desgaste, aço perlita e revestimentos de moinhos compostos de matriz de aço de alto manganês
A fim de comparar e estudar a liga de aço resistente ao desgaste e à corrosão para a placa de revestimento da usina semiautógena, tomando a liga de aço de alto carbono como orientação básica, nossa fábrica projetou três tipos de aço de liga de alto carbono e seus materiais compostos e placas de revestimento feitas. A fundição e o tratamento térmico foram concluídos em nossa fábrica, e o ensaio preliminar foi feito em minas de metal.
A composição química do aço bainítico, do aço perlita e dos revestimentos para moinhos de compósito com matriz de aço com alto manganês é mostrada na tabela 4-1, Tabela 4-2 e Tabela 4-3.
Tabela 4-1 A composição química das placas de revestimento de aço bainita (% em peso) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni |
0.687 | 1.422 | 0.895 | 0.053 | 0.029 | 4.571 | 0.424 | 0.269 |
Tabela 4-2 A composição química das placas de revestimento de aço perlita (% em peso) | |||||||
C | Si | Mn | Al | W | Cr | Cu | Ni |
0.817 | 0.43 | 0.843 | 0.028 | 0.199 | 3.103 | 0.111 | 0.202 |
Tabela 4-3 A composição química das placas de revestimento de compósito com matriz de aço de alto manganês (% em peso) | |||||||
C | Si | Mn | Al | Cr | V | Ti | Ni |
1.197 | 0.563 | 20.547 | 0.271 | 0.143 | 0.76 | 0.232 | 0.259 |
Após o liner de aço bainita, liner de aço perlita e liner composto de matriz de aço com alto manganês serem removidos, as amostras para observação da microestrutura, teste de dureza, teste de impacto, teste de tração e teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto são cortadas por máquina de corte de fio.
4.1 Microestrutura e propriedades mecânicas de aço bainítico, aço perlita e revestimentos de moinhos compostos de matriz de aço de alto manganês
4.1.1 Microestrutura
A Figura 4-1 mostra a estrutura metalográfica da placa de revestimento de aço bainita e a Figura 4-1 (a) (b) mostra a estrutura metalográfica da superfície antidesgaste. A estrutura da bainita inferior em forma de agulha preta (veja a seta na Figura 4-1 (b)), a estrutura da bainita superior em forma de pena (veja o círculo da Figura 4-1 (b)) e alguma austenita retida branca podem ser observadas. A Fig. 4-1 (c) (d) mostra a estrutura metalográfica da superfície de desgaste. A estrutura de bainita inferior em forma de agulha preta e alguma austenita retida branca podem ser observadas. A bainita preta em forma de agulha inferior na superfície antidesgaste é mais fina do que a superfície antidesgaste.
A Figura 4-2 mostra o padrão de difração de XRD da placa de revestimento de aço bainita. O padrão de difração da amostra de aço bainítico mostra os picos de difração da fase α e da fase γ, e não há pico de difração óbvio de carboneto no diagrama.
A Fig. 4-3 mostra a estrutura metalográfica da placa de revestimento de compósito com matriz de aço de alto manganês, a FIG. 4-3 (a) mostra a macrografia, a FIG. 4-3 (b) mostra um diagrama de alta ampliação, e a Fig. 4-3 (b) mostra um grande número de carbonetos no contorno do grão de austenita. Na superfície da amostra de placa de revestimento composto de matriz de aço com alto teor de manganês polida e corroída, foram tiradas 10 fotos metalográficas com a ampliação de 100 vezes, respectivamente (ver Fig. 4-4). A fração da área de carbonetos no campo de visão foi analisada usando o software Las phase expert software do microscópio metalográfico Lycra, e o valor médio aritmético foi obtido. De acordo com o cálculo, o teor de carboneto no revestimento compósito com matriz de aço de alto manganês é de 9.73%. Os carbonetos são dispersos na austenita como segunda fase, o que melhora a resistência ao desgaste e o limite de escoamento do material. O material de revestimento composto de matriz de aço com alto teor de manganês é um material composto com estrutura de austenita como matriz e carboneto como segunda fase.
A Fig. 4-4 mostra o padrão de difração de XRD da placa de revestimento de compósito com matriz de aço de alto manganês, na qual há picos de difração de fase γ e carboneto, mas nenhum pico de difração de martensita.
A Fig. 4-6 mostra a microestrutura do revestimento de aço perlita, e a Fig. 4-6 (a) (b) mostra a estrutura metalográfica obtida pelo microscópio metalográfico Lycra. Pode-se observar que a estrutura da perlita é preta e branca (ver Fig. 4-6 (b) círculo preto). A área branca é ferrita e a preta é cementita. A Fig. 4-6 (c) mostra a microestrutura de alta potência do SEM. Perlita com fases claras e escuras podem ser vistas. A parte mais clara é a cementita e a parte mais escura é a ferrita.
A Figura 4-7 mostra o padrão de difração de XRD dos revestimentos de aço perlita. Existem picos de difração da fase α e da fase Fe3C no padrão de difração dos liners do moinho de perlita, e nenhum pico de austenita residual óbvio aparece.
4.1.2 Propriedades mecânicas
A Tabela 4-4 mostra os resultados dos testes de dureza e resistência ao impacto do revestimento de aço bainita, revestimento de compósito com matriz de aço de alto manganês e revestimento de aço perlita. Os resultados mostram que o revestimento de aço bainita tem boas propriedades de combinação de dureza e tenacidade; o composto de matriz de aço com alto manganês tem dureza pobre, mas boa tenacidade sem endurecimento por trabalho; a tenacidade do aço perlita é pobre.
Tabela 4-4 Dureza Rockwell e resistência ao impacto de três tipos de revestimentos para usinas de aço de liga | |
item | Resultado |
Dureza de revestimentos de aço de liga bainítica (HRC) | 51.7 |
Dureza de revestimentos de aço-liga de compósito com matriz de aço com alto manganês (HRC) | 26.5 |
Dureza de revestimentos de aço de liga de perlita (HRC) | 31.3 |
Energia de absorção de impacto de entalhe em V de revestimentos de aço de liga bainítica (J) | 7.5 |
Energia de absorção de impacto de entalhe U de revestimentos de aço de liga de composto de matriz de aço com alto manganês (J) | 87.7 |
Energia de absorção de impacto de revestimentos de aço de liga de perlita com entalhe em V (J) | 6 |
A Figura 4-8 é uma comparação da distribuição de dureza na área da camada endurecida de três tipos de materiais de revestimento, ou seja, revestimento de aço bainita, placa de revestimento composta de base de aço de alto manganês e revestimento de aço perlita. Os resultados mostram que a placa de revestimento composta à base de aço de alto manganês e o revestimento de aço bainita apresentam um fenômeno de endurecimento óbvio após um teste na mina. A profundidade de endurecimento de processamento do revestimento composto à base de aço de alto manganês é de 12 mm, e a dureza da placa de revestimento é aumentada para 667 HV (58.7 HRC); a profundidade de endurecimento de processamento do revestimento de aço bainita é de 10 mm, a dureza do HVS foi aumentada em quase 50% pelo endurecimento por usinagem e não houve nenhum fenômeno de endurecimento óbvio no revestimento de aço perlita.
A Tabela 4-5 mostra os resultados do teste de tração de revestimentos para moinhos de composto com matriz de aço de alto manganês e revestimentos para moinhos de aço perlita. Os resultados mostram que a resistência à tração dos revestimentos para moinhos de compósito com matriz de aço perlita é equivalente àquela dos revestimentos para moinhos de material compósito com matriz de aço de alto manganês, mas a placa de revestimento de material compósito com matriz de aço de alto manganês tem maior resistência ao escoamento do que revestimentos para moinhos de aço perlita. Ao mesmo tempo, o alongamento após a fratura do revestimento de aço perlita é maior do que o do compósito com matriz de aço manganês, e o revestimento do material compósito com matriz de aço com alto manganês tem melhor tenacidade.
Tabela 4-5 Resultados do teste de tração de diferentes revestimentos de aço de liga | |||
Item número. | Resistência à tração / Mpa | Alongamento após fratura /% | Força de rendimento / Mpa |
Forro composto de matriz de aço de alto manganês | 743 | 9.2 | 547 |
Forro de aço perlita | 766 | 6.7 | 420 |
4.1.3 Análise de fratura por impacto
A Fig. 4-9 mostra a morfologia da fratura por impacto do liner de aço bainita, liner composto de matriz de aço de alto manganês e liner de aço perlita. A Fig. 4-9 (a) (b) mostra a morfologia da fratura por impacto do material de revestimento de aço bainita. A superfície da fratura é relativamente plana, com um pequeno número de bordas de rasgo e alta ampliação (Fig. 4-9 (a)) A resistência à fratura das covinhas (B-9) é rasa, mas a energia da fratura é pequena. A Fig. 4-9 (c) (d) mostra a morfologia da fratura por impacto do material de revestimento composto de matriz de aço com alto teor de manganês. Pela baixa ampliação (Fig. 4-9 (c)), uma deformação plástica óbvia é observada na superfície da fratura, e covinhas aparecem na seção transversal. Em grande ampliação (Fig. 4-9 (d)), covinhas grandes e pequenas podem ser observadas ao mesmo tempo, e as grandes covinhas são profundas, e as covinhas estão emaranhadas umas nas outras. A Figura 4-9 (E) (f) mostra a morfologia da fratura por impacto do material de revestimento de aço perlita. A superfície da fratura é relativamente plana sob baixa ampliação (Fig. 4-9 (E)), enquanto o padrão do rio pode ser observado em alta ampliação (Fig. 4-9 (f)). Ao mesmo tempo, um pequeno número de covinhas pode ser observado na borda do padrão do rio. A amostra apresenta fratura frágil na visão macro e fratura plástica na parte local na visão micro.
4.1.4 Análise de fratura por tração
A Figura 4-10 mostra a morfologia da fratura por tração da placa de revestimento de compósito com matriz de aço de alto manganês e a placa de revestimento de aço perlita e a figura 4-10 (a) (b) mostra a morfologia da fratura de tração do material da placa de revestimento de compósito com matriz de aço de alto manganês. A partir da baixa potência (Fig. 4-10 (a)), a fratura tem deformação plástica óbvia, uma pequena quantidade de borda de rasgo e grande ampliação (Fig. Um pequeno número de covinhas superficiais e um grande número de etapas de clivagem podem ser observadas em 4-10 (b). A amostra pertence ao modo de fratura mista. A Fig. 4-10 (c) (d) mostra a morfologia da fratura de tração do material de revestimento de aço perlita. A superfície da fratura é relativamente plana quando observada em baixa ampliação ( Fig. 4-10 (c). O padrão óbvio do rio e a borda do rasgo podem ser observados em grande ampliação (Fig. 4-10 (d)). A amostra pertence a uma fratura quebradiça.
4.2 Os resultados
- A microestrutura dos revestimentos de aço de liga bainítica mostra bainita inferior preta em forma de agulha e parte de bainita superior em forma de pena, com dureza de 51.7 HRC. Após o revestimento do moinho ter sido testado em minas, ele tem uma certa profundidade de endurecimento por trabalho de 10 mm. A dureza do revestimento do moinho é aumentada em 50 HV. A energia de impacto absorvida pelo entalhe em V do liner de aço bainita é de 7.50 J e a superfície de fratura é uma fratura dúctil. Os revestimentos de aço de liga de bainita têm boas propriedades mecânicas abrangentes.
- A microestrutura do liner para moinho de compósito com matriz de aço de alto manganês é a estrutura de austenita. Existem muitos carbonetos no contorno do grão de austenita e o teor de carboneto é de 9.73%. O material do forro de material compósito de matriz de aço com alto teor de manganês é um material compósito com estrutura de austenita como matriz e carboneto como segunda fase. A dureza do liner de compósito com matriz de aço de alto manganês é de 26.5 HRC sem endurecimento por trabalho. Depois de ser usado em minas, ocorre um óbvio endurecimento por trabalho. A profundidade de endurecimento por trabalho é de 12 mm. A dureza mais alta é 667 HV (58.7 HRC). A energia absorvida pelo impacto do entalhe em U padrão do liner composto de matriz de aço com alto manganês é 87.70 J e a fratura por impacto é uma fratura dúctil. O alongamento após a fratura por tração do liner composto de matriz de aço com alto manganês é de 9.20%, e a fratura por tração é uma fratura mista. O revestimento do moinho composto de matriz de aço de alto manganês tem boa tenacidade. A resistência à tração e ao escoamento de revestimentos para moinhos de compósito com matriz de aço de alto manganês são 743 MPa e 547 MPa.
- Os resultados mostram que a microestrutura dos revestimentos de aço de liga de perlita são tipicamente de perlita preta e branca com uma dureza de 31.3hrc, e não há fenômeno óbvio de endurecimento após o uso experimental em minas. A energia de absorção de impacto do entalhe em V padrão do liner de aço perlita é 6.00j, e a superfície de fratura é uma fratura plástica microlocal e fratura macro frágil. O alongamento do revestimento de aço perlita após a fratura por tração é de 6.70%, a fratura por tração é uma fratura frágil, a tenacidade é alta e o revestimento do compósito com matriz de aço manganês é pobre. A resistência à tração e o limite de escoamento do revestimento de aço perlita são 766 MPa e 420 MPa.
5.0 Resistência ao desgaste abrasivo e corrosão ao impacto de revestimentos de aço de liga de moinho semiautógeno
Os revestimentos do moinho semiautógeno não são apenas impactados e desgastados pela lama, mas também corroídos pela lama no tambor, o que reduz muito a vida útil do revestimento. O teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto pode simular bem a condição de desgaste da placa de revestimento do moinho semiautógeno. No momento, a pesquisa sobre resistência ao desgaste e desempenho de corrosão de materiais é principalmente para medir a perda de peso de abrasão de materiais em teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto sob condições de desgaste de três corpos e, em seguida, observar a morfologia de desgaste de amostras por microscópio eletrônico de varredura, e em seguida, analise o mecanismo de desgaste. Neste capítulo, a resistência ao desgaste e o mecanismo de desgaste de diferentes amostras são analisados através da perda por desgaste abrasivo por corrosão por impacto e morfologia do aço resistente à corrosão de alta liga de alto carbono tratado termicamente, revestimento de aço bainita, revestimento de aço perlita e aço de alto manganês forro composto de matriz.
5.1 Características de desgaste abrasivo de corrosão de impacto em energia de impacto de 4.5 J
5.1.1 resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto
Sob o efeito da energia de impacto de 4.5j, a perda de peso de desgaste de aço resistente à corrosão de baixa liga de alto carbono, revestimento de aço bainita, revestimento de aço perlita e placa de revestimento composto de matriz de aço com alto manganês em diferentes estados de tratamento térmico com desgaste abrasivo de corrosão de impacto o tempo é mostrado na Figura 5-1.
- Os resultados mostram que a perda de peso de cada amostra aumenta com o tempo e a taxa de desgaste é estável;
- A resistência ao desgaste de cada amostra é a seguinte: placa de revestimento de aço bainita > 1000 ℃ recozimento +950 ℃ normalização +570 ℃ temperado alto carbono e aço de baixa liga > 1000 ℃ recozimento +950 ℃ têmpera a óleo +250 ℃ temperado alto carbono baixo liga aço> revestimento de aço perlita > 1000 ℃ recozimento +950 ℃ normalizando +250 ℃ revenido aço de baixa liga de alto carbono > 1000 ℃ recozimento +950 ℃ têmpera a óleo +570 ℃ revenido aço de baixa liga de alto carbono> revestimentos de moinho composto de base de aço de alto manganês.
5.1.2 Análise do mecanismo de abrasão
Existem dois mecanismos principais de desgaste do desgaste abrasivo por impacto: um é o desgaste causado pelo corte e cinzelamento abrasivo; o outro é o desgaste por fadiga causado pela deformação por pite repetida sob a força de impacto. Sob a condição de retificação úmida, o desgaste abrasivo por impacto é principalmente a perda por desgaste abrasivo e acompanhada por corrosão eletroquímica, que promove uma à outra e acelera a taxa de desgaste dos materiais.
A Figura 5-2 mostra a morfologia da superfície de desgaste do aço resistente à corrosão de baixa liga e alto carbono e forro de aço bainita, forro de aço perlita e placa de forro de material composto de matriz de aço com alto manganês sob diferentes estados de tratamento térmico.
A Fig. 5-2 (a) (b) mostra a morfologia de desgaste da amostra 1R, isto é, o aço de baixa liga com alto teor de carbono recozido a 1000 ℃ e normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃. Em baixa ampliação (Fig. 5-2 (a)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana. Em alta ampliação (Fig. 5-2 (b)), sulcos de corte podem ser observados e uma pequena quantidade de pontos de fragmentação de fadiga aparecem na superfície desgastada. O espécime é principalmente um mecanismo de micro-corte. A amostra é perlita com um valor de dureza de 43.7 HRC e tem certa resistência ao corte. Ao mesmo tempo, a amostra possui uma forte tenacidade. Durante o processo de desgaste abrasivo por corrosão por impacto, pode produzir grande deformação plástica. Antes da fragmentação por fadiga de deformação plástica, ela se transforma em uma cunha de deformação plástica e crista plástica sob a ação da força de impacto e areia de quartzo. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-2 (c) (d) mostra a morfologia de desgaste da amostra 2R, ou seja, o aço de baixa liga com alto teor de carbono recozido a 1000 ℃ e normalizado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃. Em baixa ampliação (Fig. 5-2 (c)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana. Em grande ampliação (Fig. 5-2 (d)), sulcos de corte largos e rasos podem ser observados, e uma cunha de deformação plástica óbvia, crista de plástico e algumas aparas de corte causadas por deformação plástica podem ser vistas. Ao mesmo tempo, um pequena quantidade de cavidades de fragmentação aparecem, que é principalmente mecanismo de micro-corte, acompanhada por uma pequena quantidade de fragmentação de fadiga de deformação plástica. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-2 (E) (f) mostra a morfologia de desgaste da amostra 3R, ou seja, o aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃. Em baixa ampliação (Fig. 5-2 (E)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana com alguns detritos. Em grande ampliação (Fig. 5-2 (f)), um grande número de pontos de fragmentação irregular pode ser observado. O mecanismo de desgaste da amostra é o mecanismo de fragmentação por fadiga de plástico. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-2 (g) (H) mostra a morfologia de desgaste da amostra 4R, isto é, o aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃ e temperado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃. Em baixa ampliação (Fig. 5-2 (g)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana. Em grande ampliação (Fig. 5-2 (H)), sulcos rasos e curtos podem ser observados. Como a amostra é martensita temperada, sua dureza chega a 57.5 HRC e tem forte resistência ao corte. Um grande número de poços de fragmentação irregular podem ser observados ao mesmo tempo na superfície desgastada. A plasticidade da amostra é baixa. Sob a ação de tensões periódicas, ocorrem deformações plásticas repetidas, formando fonte de concentração de tensões, trincas por fadiga e, finalmente, fragmentação por fadiga. O mecanismo de desgaste da amostra é a fragmentação por fadiga plástica. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-2 (I) (J) mostra a morfologia de abrasão da amostra 5R, ou seja, material de revestimento de aço bainita. Em baixa ampliação (Fig. 5-2 (J)) pode-se observar que sulcos de corte longos e sulcos de corte curto existem ao mesmo tempo, e uma pequena quantidade de pontos de fragmentação irregulares podem ser vistos. O mecanismo de micro-corte da amostra é principalmente micro-corte. A amostra é de estrutura bainítica, tem boa combinação de tenacidade, alto valor de dureza (51.3 HRC) e certa resistência ao corte; ao mesmo tempo, a amostra tem forte tenacidade, o que pode produzir grande deformação plástica e um pequeno número de poços de fragmentação no processo de desgaste abrasivo por corrosão por impacto. Portanto, a resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto da amostra é a melhor. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-2 (k) (L) mostra a morfologia de abrasão da amostra 6R, ou seja, material de revestimento composto de matriz de aço com alto manganês, em baixa ampliação (Fig. 5-2) (k) (a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana, uma pequena quantidade de sulcos de corte pode ser observada, e sulcos de corte longos e profundos e parte de detritos de desgaste podem ser observados em momentos elevados (Fig. 5-2 (L)), indicando que a capacidade anti-corte da amostra é pobre e um grande número de poços de fragmentação irregulares podem ser observados na superfície desgastada, e o mecanismo de micro-corte é o principal mecanismo da amostra. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que o a resistência à corrosão da amostra é boa. A dureza da amostra é baixa sem endurecimento por trabalho. Não é possível obter dureza por endurecimento por trabalho suficiente sob a energia de impacto de 4.5j. Portanto, a resistência ao corte da amostra é fraca e o impacto de a resistência ao desgaste abrasivo à corrosão é o pior.
A Fig. 5-2 (m) (n) mostra a morfologia de abrasão da amostra 7R, isto é, material de revestimento de aço perlita. Em baixa ampliação (Fig. 5-2 (m)), a superfície de abrasão da amostra é relativamente plana, e um pequeno número de poços de fragmentação pode ser observado. Em alta ampliação (Fig. 5-2 (n)) pode-se observar sulcos de corte profundos e detritos de desgaste, e a capacidade anti-corte da amostra é pobre. Podem ser observados alguns pontos de fragmentação irregulares ao redor do sulco de corte e detritos. O mecanismo de micro corte e a proporção de fragmentação por fadiga da amostra são semelhantes. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
Em conclusão, no teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto sob 4.5j de energia de impacto, algumas amostras são principalmente mecanismos de desgaste de micro-corte, algumas amostras são principalmente mecanismos de desgaste por fragmentação fatigados e algumas amostras são igualmente estressadas nos dois mecanismos de desgaste. A resistência à erosão por impacto das amostras é determinada por dois mecanismos, a saber, dureza e tenacidade. De acordo com os resultados dos testes, o aço bainítico tem a melhor combinação de dureza e tenacidade e a melhor resistência ao impacto e à abrasão. A resistência ao desgaste do liner de compósito com matriz de aço de alto manganês é a pior porque não consegue endurecimento por trabalho suficiente. Este resultado é consistente com o resultado da perda de peso por abrasão.
5.1.3 Efeito de endurecimento de trabalho de aços de liga resistentes ao desgaste sob energia de impacto de 4.5J
A fim de explorar o efeito de endurecimento de diferentes aços de liga resistentes ao desgaste, a curva de mudança gradual de microdureza da camada subsuperficial desgastada de diferentes aços de liga resistentes ao desgaste sob energia de impacto de 4.5j foi medida, isto é, o trabalho de desgaste de impacto curva de endurecimento. A Figura 5-3 mostra as curvas de endurecimento por trabalho de aço resistente à corrosão com alto carbono e baixa liga, revestimento de aço bainita, revestimento de aço perlita e placa de revestimento composto de matriz de aço com alto manganês sob 4.5j de energia de impacto.
Pode ser visto na figura que sob a condição de energia de impacto de 4.5j, diferentes ligas de aço resistentes ao desgaste têm um certo grau de capacidade de endurecimento por trabalho. Quanto mais próximo da superfície de desgaste, melhor é o efeito de endurecimento por trabalho; quanto mais longe da superfície de desgaste, pior é o efeito de endurecimento por trabalho; a taxa de endurecimento do composto de matriz de aço com alto manganês é a maior, e a dureza aumenta em quase 264. Os resultados mostram que a dureza do aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ tem a mais alta dureza. A dureza do aço bainítico perde apenas para a do recozido a 1000 ℃, o óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃. No entanto, a tenacidade do primeiro é melhor do que a do último, e o primeiro tem dureza relativamente alta, então o primeiro tem uma alta dureza de 4.5j. Os resultados mostram que a resistência ao desgaste do aço bainítico é a melhor sob energia de impacto, o que é consistente com o resultado da análise da qualidade do desgaste por corrosão.
5.2 Características de desgaste do abrasivo de corrosão de impacto com energia de impacto de 9J
5.2.1 resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto
Sob o efeito da energia de impacto 9j, a perda de desgaste do aço resistente à corrosão de alta liga de carbono, revestimento de aço bainita, revestimento de aço perlita e placa de revestimento composto de matriz de aço de alto manganês em diferentes estados de tratamento térmico com tempo de desgaste abrasivo de corrosão de impacto é mostrado na Fig. 5-4
- Os resultados mostram que a perda de peso de cada amostra aumenta com o tempo e a taxa de desgaste é estável;
- A resistência ao desgaste e à corrosão das amostras de alto a baixo são 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ normalização + 570 ℃ revenido aço de baixa liga de alto carbono> chapa de revestimento de aço bainítico ≥ 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ têmpera a óleo + 570 ℃ revenido alto carbono aço de baixa liga> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ têmpera a óleo + 250 ℃ revenido aço de alta liga de alto carbono ≥ alto manganês placa de material composto de matriz de aço> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ normalização + 250 ℃ revenido aço de alta liga de alto carbono ≥ aço perlite forro.
5.2.2 Análise do mecanismo de abrasão
A Figura 5-5 mostra a morfologia da superfície desgastada do aço resistente à corrosão com alto teor de carbono e baixa liga, revestimento de aço bainita, revestimento de aço perlita e placa de revestimento de material composto de matriz de aço com alto manganês sob diferentes estados de tratamento térmico.
A Fig. 5-5 (a) (b) mostra a morfologia de abrasão da amostra 1R, ou seja, o aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃ e normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃. Em baixa ampliação (Fig. 5-5 (a)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana. Em grande ampliação (Fig. 5-5 (b)), sulcos de corte óbvios podem ser observados, com sulcos profundos e um pequeno número de pontos de fragmentação por fadiga. A amostra mostra o mecanismo de desgaste de corte O principal fator é a fragmentação por fadiga. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-5 (c) (d) mostra a morfologia de desgaste da amostra 2R, ou seja, recozimento 1000 ℃ + 950 ℃ normalizando + 250 ℃ revenido aço de alta liga de alto carbono. Em baixa ampliação (Fig. 5-5 (c)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana. Em grande ampliação (Fig. 5-5 (d)), sulcos de corte grandes e pequenos podem ser observados ao mesmo tempo, uma pequena quantidade de detritos de corte e uma pequena quantidade de lascamento podem ser observados ao redor do sulco de corte grande. Os resultados mostram que o principal mecanismo do espécime é o corte, acompanhado por uma certa quantidade de mecanismo de fragmentação de fadiga. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-5 (E) (f) mostra a morfologia de abrasão da amostra 3R, ou seja, recozimento 1000 ℃ + têmpera a óleo 950 ℃ + 570 ℃ revenido aço de alta liga de alto carbono. Em baixa ampliação (Fig. 5-5 (E)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana, sem óbvio buraco de fragmentação por fadiga. Em alta ampliação (Fig 5-5 (f)), muitos sulcos de corte óbvios e alguns pontos de fragmentação de fadiga foram observados. O mecanismo de corte da amostra era principalmente um mecanismo de corte e havia um mecanismo de fragmentação por fadiga ao mesmo tempo. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-5 (g) (H) mostra a morfologia de desgaste da amostra 4R, ou seja, recozimento 1000 ℃ + 950 ℃ têmpera a óleo + 250 ℃ revenido aço de alta liga de alto carbono. Em baixa ampliação (Fig. 5-5 (g)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana. Em grande ampliação (Fig. 5-5 (H)), muitos sulcos de corte pequenos e rasos podem ser observados, e um pequeno número de sulcos de corte pequenos e rasos também são encontrados. Os poços de fragmentação de fadiga com tamanhos diferentes são distribuídos na superfície desgastada. O mecanismo de fragmentação por fadiga é o principal mecanismo do espécime e existe uma pequena quantidade de mecanismo de corte ao mesmo tempo. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-5 (I) (J) mostra a morfologia de abrasão da amostra 5R, ou seja, o material de revestimento de aço bainita. Em baixa ampliação (Fig. 5-5 (I)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana, e sulcos de corte óbvios podem ser vistos. Em grande ampliação (Fig 5-5 (J)). Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-5 (k) (L) mostra a morfologia de desgaste da amostra 6R, isto é, material de revestimento composto de matriz de aço com alto teor de manganês. Em baixa ampliação (Fig. 5-5 (k)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana e um sulco de corte óbvio pode ser observado. Em grande ampliação (Fig. 5-5 (L)), o sulco de corte é raso e alguns detritos podem ser observados. Sob esta condição, o sulco de corte da superfície de desgaste é 4.5j. Sob a condição de energia de impacto, a amostra é curta e rasa, o que indica que a amostra tem uma capacidade anti-corte mais forte em desgaste abrasivo corrosivo sob energia de alto impacto. Alguns poços de fragmentação irregulares podem ser observados na superfície desgastada, e o mecanismo de micro-corte é o principal mecanismo da amostra. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
A Fig. 5-5 (m) (n) mostra a morfologia de abrasão da amostra 7R, ou seja, material de revestimento de aço perlita. Em baixa ampliação (Fig. 5-5 (m)), a superfície de desgaste da amostra é relativamente plana, e poços de fragmentação óbvios podem ser observados. Em alta ampliação (Fig. 5-5 (n)), os poços de fragmentação por fadiga apresentam traços de deformação plástica repetida e uma pequena quantidade de sulcos de corte e resíduos de desgaste podem ser observados. O mecanismo de fragmentação por fadiga da amostra é principalmente fragmentação por fadiga. Não há corrosão óbvia na superfície desgastada da amostra, o que indica que a resistência à corrosão da amostra é boa.
Em conclusão, no teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto sob energia de impacto de 9j, algumas amostras são principalmente mecanismos de desgaste de micro-corte, e algumas amostras são principalmente mecanismos de desgaste por fragmentação fatigada. A resistência à erosão por impacto das amostras é determinada por dois mecanismos, a saber, dureza e tenacidade. De acordo com os resultados do teste, o aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem uma boa combinação entre dureza e tenacidade, e a tenacidade é a melhor, então a resistência ao desgaste por impacto é a melhor . A placa de revestimento de material compósito com matriz de aço de alto manganês pode obter um certo endurecimento por trabalho sob grande energia de impacto, e sua resistência ao desgaste e à corrosão são aumentadas sob essa condição. Este resultado é consistente com o resultado da perda de peso por abrasão.
5.2.3 Efeito de endurecimento de trabalho de aços de liga resistentes ao desgaste sob energia de impacto de 9J
A Figura 5-6 mostra as curvas de desgaste e endurecimento por trabalho de aço resistente à corrosão com alto carbono e baixa liga, revestimento de aço bainita, revestimento de aço perlita e placa de revestimento composto de matriz de aço com alto manganês sob energia de impacto de 9j. Pode ser visto na figura que sob a condição de energia de impacto de 9j, diferentes ligas de aços resistentes ao desgaste têm um certo grau de capacidade de endurecimento por trabalho. Quanto mais próximo da superfície de desgaste, melhor é o efeito de endurecimento por trabalho; quanto mais longe da superfície de desgaste, pior é o efeito de endurecimento por trabalho; a taxa de endurecimento do composto de matriz de aço com alto manganês é a maior, e o endurecimento por trabalho é duro. Após recozimento a 1000 ℃, têmpera em óleo a 950 ℃ e revenido a 250 ℃, a dureza do aço de baixa liga de alto carbono é a mais alta. A dureza do aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃ e normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ é apenas inferior à do recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃ e revenido a 250 ℃. No entanto, o primeiro tem uma tenacidade melhor do que o último, e o primeiro tem uma dureza bastante elevada. Portanto, o primeiro é recozido a 1000 ℃ sob a condição de energia de impacto de 9j +. Os resultados mostram que a resistência ao desgaste do aço de baixa liga de alto carbono normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ é a melhor, o que é consistente com o resultado de análise da qualidade do desgaste por corrosão.
5.3 Os resultados
O aço de alto carbono resistente ao desgaste de baixa liga com uma composição de Fe 93.50%, C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75% e N 0.10% foi tratado por quatro diferentes tratamentos térmicos. Os testes de desgaste abrasivo por corrosão por impacto de aço de baixa liga de alto carbono tratado termicamente, liner de aço bainita, liner composto de matriz de aço de alto manganês e liner de aço perlita foram realizados:
- No teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto sob energia de impacto de 4.5J, a resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto do revestimento de aço bainítico é revestimento de aço bainita> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ normalizando + 570 ℃ temperado alto carbono baixa liga de aço> 1000 ℃ recozimento + Têmpera de óleo de 950 ℃ + 250 ℃ aço de alta liga temperado de alto carbono> revestimento de aço perlita> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ normalização + 250 ℃ aço de baixa liga de alto carbono temperado> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ têmpera de óleo + 570 ℃ temperado de alto carbono baixo liga de aço> placa de revestimento composto de matriz de aço com alto teor de manganês. Os resultados mostram que a perda de peso do aço liga aumenta com o tempo, e quase linearmente.
- Sob a energia de impacto de 4.5j, parte das amostras são principalmente mecanismos de desgaste de micro-corte, algumas amostras são principalmente mecanismos de desgaste de fragmentação fatigada e algumas amostras têm ambos os mecanismos de desgaste. Aços de alta liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e normalizados a 950 ℃ e revenidos a 570 ℃, aços de baixa liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e normalizados a 950 ℃ e revenidos a 250 ℃, revestimentos de aço bainita e revestimentos compostos de matriz de aço de alto manganês são principalmente mecanismo de micro-corte, complementado por mecanismo de desgaste por fragmentação por fadiga. O mecanismo de fragmentação de fadiga de aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ e revenido a 1000 ℃ + óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ são principalmente mecanismo de fragmentação de fadiga, complementado pelo mecanismo de micro-corte. O mecanismo de fragmentação por fadiga e micro corte é igualmente importante para o revestimento de aço perlita.
- No teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto sob energia de impacto de 9j, a resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto é a seguinte: recozimento 1000 ℃ + 950 ℃ normalização + 570 ℃ revenido aço de baixa liga de alto carbono> placa de revestimento de aço bainita ≥ 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ têmpera a óleo + 570 ℃ recuperação Aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃ e temperado a 250 ℃ para aço de baixa liga de alto carbono ≥ forro composto de matriz de aço de alto manganês> recozimento 1000 ℃ + 950 ℃ normalização + 250 ℃ revenido de aço de baixa liga de alto carbono ≥ revestimento de aço perlita. Os resultados mostram que a perda de peso do aço liga aumenta com o tempo, e quase linearmente.
- Sob a energia de impacto de 9j, algumas amostras são principalmente mecanismos de desgaste de micro-corte e algumas amostras são mecanismos de desgaste de fragmentação por fadiga. Aços de alta liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e normalizados a 950 ℃ e revenidos a 570 ℃, aços de baixa liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e normalizados a 950 ℃ e revenidos a 250 ℃, aços de alta liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃, revestimentos de aço bainita e revestimentos compostos de matriz de aço com alto manganês são principalmente mecanismo de micro-corte, complementado por mecanismo de desgaste por fragmentação por fadiga. O mecanismo de fragmentação por fadiga de aço de baixa liga de alto carbono e placa de revestimento de aço perlita recozido a 1000 ℃ e temperado a óleo a 950 ℃ e temperado a 250 ℃ é dominado pelo mecanismo de fragmentação por fadiga, complementado por um mecanismo de micro-corte.
- Sob a energia de impacto de 4.5J e 9J, a corrosão de todas as amostras não é óbvia. Sob as condições de teste, a resistência à corrosão dessas amostras é boa.
6.0 Pesquisa de resultados de revestimentos para moinhos SAG de liga de aço resistente à corrosão e abrasão
Neste artigo, a corrosão por impacto e a condição de desgaste abrasivo dos revestimentos do moinho semiautógeno são tomadas como pano de fundo, usando microscópio metalográfico de Lycra, mufla, testador de dureza e XRD. Os efeitos do tratamento térmico na microestrutura, dureza , energia absorvida de impacto, resultados de teste de tração e desgaste abrasivo por corrosão de impacto de aço de baixa liga de alto carbono foram estudados por meio de um difratômetro, máquina de teste de impacto instrumentada, máquina de teste de tração, testador de desgaste abrasivo por corrosão de impacto e microscópio eletrônico de varredura. Ao mesmo tempo, os novos revestimentos para siderúrgicos de liga de bainita, novos revestimentos para moinhos de aço-liga de compósito com matriz de aço de alto manganês e revestimentos para moinhos de aço com liga de perlita também são estudados. As principais conclusões são as seguintes:
- Após o recozimento a 1000 ℃, normalizando a 950 ℃ e revenido a 570 ℃, a microestrutura do aço de baixa liga de alto carbono resistente ao desgaste com uma composição de C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35% , Ni 0.75% e N 0.10% é perlite. O aço de baixa liga com alto teor de carbono recozido a 1000 ℃ e normalizado a 950 ℃ e temperado a 250 ℃ também possui uma estrutura perlita. No entanto, a estrutura perlita do primeiro tende a ser esferoidizada e suas propriedades abrangentes são melhores do que o último. A microestrutura do aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ é sorbita temperada com orientação martensita. O aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ é martensita temperada. O aço de alto carbono e baixa liga recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ tem a dureza Rockwell mais alta (57.5 HRC). O aço de baixa liga com alto teor de carbono recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem a maior energia de absorção de impacto (8.37j) e a melhor tenacidade. Os resultados do teste de tração mostram que a resistência do aço de baixa liga de alto carbono (# 3) recozido a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem a melhor resistência (RM: 1269 MPa). Os resultados do teste de tração também mostram que o alongamento após a fratura δ de aço de baixa liga de alto carbono (# 1) recozido a 1000 ℃, normalizado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ tem o alongamento máximo após a fratura (14.31%) e a fratura é uma fratura dúctil.
- Os resultados mostram que a microestrutura do liner de aço bainítico é bainita inferior em forma de agulha preta e parte de bainita superior em forma de pena, e a dureza é de 51.7 HRC. Após a aplicação experimental, a dureza do liner é aumentada em 50 HV, a profundidade de endurecimento é de 10 mm e a absorção de energia de impacto do entalhe em V é de 7.50 J. O liner composto de matriz de aço de alto manganês é um material composto com austenita estrutura como matriz e carboneto como segunda fase. A dureza do liner é 26.5 HRC, e a dureza mais alta do liner é 667 HV (58.7 HRC), a profundidade de endurecimento é de 12 mm, a energia absorvida pelo impacto do entalhe U padrão é 87.70 J e a fratura por impacto superfície é uma fratura dúctil. O alongamento após a fratura é de 9.20%, e a fratura por tração é uma fratura mista. A resistência à tração e o limite de elasticidade do revestimento são 743 MPa e 547 MPa, respectivamente. A microestrutura do forro de aço perlita é a estrutura perlita preta e branca e a dureza é 31.3 HRC. Não há fenômeno óbvio de endurecimento após o uso experimental. A energia absorvida pelo impacto do entalhe em V padrão do liner de aço perlita é 6.00 J, e a superfície de fratura é uma fratura plástica microlocal e fratura macro frágil. O alongamento após a fratura do liner de aço perlita é de 6.70%, e a fratura por tração é uma fratura frágil. A resistência à tração e o limite de escoamento do revestimento de aço perlita são 766 MPa e 420 MPa.
- Em 4.5j No teste de desgaste abrasivo de corrosão de impacto sob energia de impacto, a resistência ao desgaste abrasivo de corrosão de impacto da placa de revestimento de aço bainítico> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ normalizando + 570 ℃ temperado alto carbono baixo liga de aço> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ óleo têmpera + 250 ℃ temperado de aço de baixa liga de alto carbono> revestimento de aço perlita> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ normalização + 250 ℃ temperado de aço de baixa liga de alto carbono> 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ têmpera de óleo + 570 Aço de baixa liga de alto carbono como estado temperado > Placa de revestimento composto de matriz de aço com alto teor de manganês. Aços de alta liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e normalizados a 950 ℃ e revenidos a 570 ℃, aços de baixa liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e normalizados a 950 ℃ e revenidos a 250 ℃, revestimentos de aço bainita e revestimentos compostos de matriz de aço de alto manganês são principalmente mecanismo de micro-corte, complementado por mecanismo de desgaste por fragmentação por fadiga. O mecanismo de fragmentação de fadiga de aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃ e revenido a 1000 ℃ + óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 250 ℃ são principalmente mecanismo de fragmentação de fadiga, complementado pelo mecanismo de micro-corte. O mecanismo de fragmentação por fadiga e o mecanismo de micro corte são igualmente importantes para o revestimento de aço perlita.
- No teste de desgaste abrasivo por corrosão por impacto sob energia de impacto de 9j, a resistência ao desgaste abrasivo por corrosão por impacto é a seguinte: recozimento 1000 ℃ + 950 ℃ normalização + 570 ℃ revenido aço de baixa liga de alto carbono> placa de revestimento de aço bainita ≥ 1000 ℃ recozimento + 950 ℃ resfriamento de óleo + 570 ℃ recuperação Aço de baixa liga de alto carbono recozido a 1000 ℃, temperado a óleo a 950 ℃, temperado a 250 ℃, aço de baixa liga de alto carbono ≥ placa de revestimento composto de matriz de aço com alto manganês> recozimento 1000 ℃ + 950 ℃ normalização + 250 ℃ revenido com alto teor de carbono e baixa liga de aço ≥ forro de perlita. Aços de alta liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e normalizados a 950 ℃ e revenidos a 570 ℃, aços de baixa liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e normalizados a 950 ℃ e revenidos a 250 ℃, aços de alta liga de alto carbono recozidos a 1000 ℃ e óleo temperado a 950 ℃ e revenido a 570 ℃, revestimentos de aço bainita e revestimentos compostos de matriz de aço com alto manganês são principalmente mecanismo de micro-corte, complementado por mecanismo de desgaste por fragmentação por fadiga. O mecanismo de fragmentação por fadiga de aço de baixa liga de alto carbono e placa de revestimento de aço perlita recozido a 1000 ℃ e temperado a óleo a 950 ℃ e temperado a 250 ℃ é dominado pelo mecanismo de fragmentação por fadiga, complementado por um mecanismo de micro-corte.
- Sob a energia de impacto de 4.5j e 9j, a corrosão de todas as amostras não é óbvia e a resistência à corrosão de todas as amostras é melhor nas condições de teste.