Абстрактные
Исходя из условий работы мельницы полусамоизмельчения заказчика, Цимин Машины исследует коррозионно-абразивно-стойкие легированные стали для полусамогенных футеровок мельниц.
Полуавтогенная футеровка мельниц подвергается ударному абразивному износу и серьезному коррозионному износу. В настоящее время высокомарганцовистая сталь широко используется в качестве Мельница SAG листы отечественного и зарубежного производства, но короткий срок службы облицовочных листов из высокомарганцевой стали при истирании привел к увеличению производственных затрат, и этот материал необходимо заменить. Для увеличения срока службы и снижения стоимости производства футеровок мельниц полусамоизмельчения разработка новых износостойких легированных сталей имеет академическое и экономическое значение. В этом контексте был разработан и исследован новый тип высокоуглеродистой низколегированной стали, в то же время в Цимине были разработаны новые пластины футеровки из бейнитной стали, новые композитные пластины футеровки из стали с высоким содержанием марганца и пластины футеровки из перлитной стали. Машины. Влияние процесса термообработки на химический состав, микроструктуру, твердость, ударную вязкость, испытание на растяжение, коррозионную стойкость и сопротивление абразивному износу высокоуглеродистой низколегированной стали было исследовано с помощью металлографического микроскопа Leica, муфельной печи, твердомера. , прибор для испытаний на удар, испытательная машина на растяжение, ударная коррозия, испытательная машина на истирание, рентгеновская диффузия, сканирующая электронная микроскопия и другие исследовательские инструменты и средства. В то же время были исследованы микроструктура и комплексные свойства трех новых износостойких облицовочных плит.
Во-первых, четыре различных термообработки были выполнены для высокоуглеродистой низколегированной износостойкой стали с составом C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, N 0.10%. Обсуждено влияние процессов термообработки на микроструктуру и свойства высокоуглеродистых низколегированных сплавов. Результаты показывают, что микроструктура высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной на 1000 ° C, нормализованной на 950 ° C и отпущенной на 250 ° C, представляет собой перлит, и ее энергия поглощения удара с V-образным надрезом по Шарпи является самой высокой (8.37 Дж). Относительное удлинение при тех же процессах термообработки максимальное (14.31%), а предел прочности на разрыв, предел текучести и твердость составляют 1005 МПа, 850 МПа и 43.8 HRC. Высокоуглеродистая низколегированная сталь, прошедшая отжиг при 1000 ° C, нормализованную до 950 ° C и отпущенную до 250 ° C, обладает лучшими комплексными свойствами.
Результаты исследования трех новых типов разработанных футеровок заключаются в следующем. Твердость облицовочных пластин из бейнитной стали составляет 51.7 HRC. После рабочего упрочнения твердость облицовочных пластин увеличивается на 50HV, а энергия поглощения удара с V-образным надрезом по Шарпи составляет 7.50 Дж, твердость и ударная вязкость которых хорошо совпадают. Плиты футеровки из композита с матрицей из высокомарганцевой стали представляют собой композитный материал с аустенитом в качестве матрицы и карбидом в качестве второй фазы. Твердость облицовочных пластин из высокомарганцовистой стали составляет 26.5 HRC. После рабочего упрочнения твердость футеровки увеличивается до 667 HV (58.7 HRC), а энергия поглощения удара U-образного надреза по Шарпи составляет 87.70 Дж. Удлинение пластин футеровки с хорошей ударной вязкостью составляет 9.20%, а предел прочности на разрыв и предел текучести составляют 743 МПа и 547 МПа. Твердость перлитных гильз - 31.3 HRC. После рабочего закалки твердость облицовочных пластин практически не изменилась, а их энергия поглощения удара V-образным надрезом по Шарпи составляет 6.00 Дж. Относительное удлинение перлитных листов футеровки невелико (6.64%), а предел прочности на разрыв и предел текучести составляют 766 МПа и 420 МПа.
В условиях энергии удара 4.5 Дж: потери массы изношенных листов футеровки из бейнитной стали наименьшие, и этот материал имеет наилучшие характеристики стойкости к ударному коррозионному абразивному износу в этих условиях. В условиях энергии удара 9 Дж: потеря веса изнашивания высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной с отжигом на 1000 ° C, нормализованным на 950 ° C и отпущенным на 250 ° C, является наименьшей, и этот материал обладает лучшими характеристиками стойкости к ударной коррозии и абразивному износу. это состояние.
Анализ требований к условиям применения, когда ударная нагрузка очень мала, пластины футеровки SAG должны быть изготовлены из бейнитной стали. когда ударная нагрузка велика, пластины футеровки из полусамоизмельчения должны быть изготовлены из высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной с отжигом на 1000 ° C, нормализованным на 950 ° C и отпущенным на 250 ° C.
1.1 Состояние исследований материалов футеровки полуавтоматических мельниц
1.1.1 Полуавтоматическая мельница
В 1932 году развитие промышленных технологий привело к появлению первой в мире автогенной мельницы. Около 1950 г. автогенная мельница формально использовался в шахтном производстве. После 1960 года процесс полного автогенного измельчения стал популярным на многих металлургических рудниках многих стран. В процессе самоизмельчения руда размером более 100 мм используется в качестве основной мелющей среды при измельчении, но размер составляет от 20 до 80 мм.
Из-за его плохой измельчающей способности его нелегко измельчить до подходящего размера с помощью крупной руды. Чтобы решить эту проблему, исследователи пытаются добавить определенное количество стального шара в самогенную мельницу для измельчения этого вида абразивов. Обычно количество добавляемого стального шара составляет 2 ~ 8% от объема самогенной мельницы. Это усовершенствование значительно повышает эффективность измельчающей части шахты, и также необходимо производить полусамоизмельченную мельницу.
На рис. 1-1 показана сплошная диаграмма полусамоизмельченной мельницы, используемой в металлических рудниках, а на рис. 1-2 показана футеровка собираемой полусамоизмельченной мельницы. Короче говоря, полусамоизмельченная мельница - это своего рода оборудование для производства металлических рудников, в котором для измельчения металлической руды частично используется мелющий шар и сама руда. Хотя полусамоизмельченная мельница относительно высока по потреблению энергии, что не способствует эффективному использованию энергии, полусамоизмельченная мельница включает в себя: операцию среднего и мелкого дробления, операцию просеивания и перевалку руды, что значительно сокращает время добычи руды. процесс снижает загрязнение пыли, снижает производственные затраты и снижает производственные инвестиции.
Полусамоизмельченная мельница в основном включает в себя трансмиссионную часть, главный подшипник, экран цилиндра, часть цилиндра, устройство медленного привода, главный двигатель, подъемное устройство, смазку, электрическое управление и т. Д. Футеровка мельницы является основным компонентом цилиндрической части полусамоизмельченная мельница, а также часть с наибольшими потерями.
1.1.2 Полуавтогенная футеровка мельниц
Цилиндр полусамоизмельченной мельницы вращается синхронно под действием двигателя. Материалы (стальной шар и металлическая руда), загруженные в цилиндр, вращаются на определенную высоту вместе с цилиндром. Под действием силы тяжести они сбрасываются с определенной линейной скоростью. Металлическая руда, мелющий шар и футеровка будут иметь относительно большой удар и серьезный износ. Эти эффекты приводят к измельчению металлической руды, и наиболее важным является измельчение металлической руды. После измельчения квалифицированный материал вылетает из цилиндра под воздействием воды.
1.2 Износостойкие материалы для футеровки полусамоизмельченных мельниц
Износостойкие стальные детали, подверженные абразивному износу, являются одним из самых тяжелых условий эксплуатации износостойких стальных деталей. По сравнению с условиями сухого абразивного износа условия мокрого абразивного износа содержат определенные факторы коррозии, поэтому степень износа более сложная и серьезная. В мельничные футеровки мельницы полусамоизмельчения не только длительное время подвержены сильным ударам и износу, но и подвержены коррозии влажных минеральных материалов. В то же время в процессе эксплуатации футеровка в течение длительного времени подвергалась воздействию ударов футеровки, абразивного износа и электрохимической коррозии, что делает футеровку наиболее подверженной износу и поломкам частью мельницы полусамоизмельчения. .
Компания имеет долгую историю использования стали с высоким содержанием марганца в качестве футеровки мельниц мокрой мельницы в стране и за рубежом. До сих пор высокомарганцовистая сталь по-прежнему является наиболее широко используемым материалом для мокрой футеровки мельниц. Другие износостойкие и коррозионно-стойкие легированные стали, такие как футеровка из перлитной стали, также используются в стране и за рубежом, но эффект не очень удовлетворительный. Разработка и внедрение нового типа футеровки из высокоуглеродистой низколегированной стали с хорошей стойкостью к истиранию является насущной необходимостью для индустрии мокрых футеровок мельниц и важной задачей для технических инноваций.
1.2.1 Аустенитная марганцовистая сталь
В литой износостойкой стали аустенитная марганцовистая сталь широко используется в различных износостойких стальных деталях благодаря своим уникальным свойствам и имеет долгую историю. Металлографическая структура представляет собой в основном однофазный аустенит, или аустенит содержит небольшое количество карбида. Структура аустенита обладает высокой способностью к деформации. Когда рабочая поверхность подвергается большой ударной силе или большому контактному напряжению, поверхностный слой будет быстро закаливаться, и его поверхностная твердость может быть даже увеличена до 700 HBW, поэтому износостойкость повышается. Хотя твердость поверхностного слоя рабочей поверхности увеличивается, твердость и ударная вязкость аустенитной структуры во внутреннем слое остаются неизменными, благодаря чему сталь с высоким содержанием марганца не только обладает отличной износостойкостью, но и способна противостоять большим ударам. нагрузка. Благодаря этим характеристикам сталь с высоким содержанием марганца отлично подходит для ударно-абразивного износа и абразивного износа при шлифовании под высоким напряжением. У высокомарганцовистой стали много преимуществ, но есть и недостатки. Когда ударная сила или контактное напряжение стали с высоким содержанием марганца слишком мала, сталь не может получить достаточного наклепа, и износостойкость снижается, поэтому она не может нормально работать. Кроме того, обнаружено, что коррозионная стойкость стали с высоким содержанием марганца является низкой, что не позволяет достичь идеального эффекта во влажной среде。
С 1960-х годов исследователи в стране и за рубежом начали реформировать аустенитную сталь, чтобы улучшить ее комплексные свойства. Большинство из них добавляют некоторые легирующие элементы, такие как Cr, Mo, Ni, V и т. Д., И одновременно регулируют содержание C и Mn, а также применяют модификацию модификации для получения более износостойкой аустенитной марганцевой стали. На сегодняшний день исследования и исследования легирования, модификации и упрочнения аустенитных сталей и метастабильных аустенитных сталей дали положительные результаты. Некоторые страны даже добавляют улучшенные аустенитные стали к национальным стандартам. Сталь с высоким содержанием марганца - распространенный материал для мокрых футеровок мельниц в стране и за рубежом. Когда ударная нагрузка мокрой мельницы слишком мала, деформационное упрочнение стали с высоким содержанием марганца не завершается, и ее сопротивление ударному абразивному износу будет слабым. Кроме того, из-за плохой коррозионной стойкости аустенитной структуры срок службы аустенитной стали по стойкости к коррозии относительно невелик.
1.2.2 Износостойкий чугун
В настоящее время широко используется белый низколегированный и высоколегированный чугун. По сравнению с традиционным белым чугуном и белым чугуном с низким содержанием углерода, новый износостойкий чугун, представленный белым чугуном с низким и высоким содержанием хрома, имеет лучшую износостойкость.
Хром является основным легирующим элементом белого чугуна с низким содержанием хрома. Карбиды в общем белом чугуне с низким содержанием хрома распределены в чугуне сеткой. Следовательно, хрупкость белого чугуна с низким содержанием хрома выше, а износостойкость ниже, чем у среднего и высоколегированного белого чугуна. Как правило, он не подходит для условий работы с высокими требованиями к износостойкости и прочности. Белый чугун с высоким содержанием хрома широко используется во многих типах оборудования и рабочих условиях, что связано с широким диапазоном содержания хрома (10% ~ 30%) в белом чугуне с высоким содержанием хрома. Вязкость низкоуглеродистого чугуна Cr12 в белом чугуне с высоким содержанием хрома повышается за счет регулирования содержания хрома, которое может удовлетворить требования большой шаровой мельницы для цемента с большой ударной нагрузкой; после определенной термообработки чугун Cr15 может получить хорошие характеристики, смешанный с небольшим количеством карбида. Мартенситная структура остаточного аустенита имеет хорошую износостойкость, что может использоваться для измельчения материалов шаров и футеровки шаровых мельниц на цементном заводе; Чугун Cr20 и Cr26 имеет хорошее соответствие твердости и вязкости, а также высокую закаливаемость, что позволяет использовать его в толстостенных износостойких деталях. Кроме того, чугун Cr20 и Cr26 обладает высокой коррозионной стойкостью и стойкостью к окислению, что также может использоваться в условиях влажной коррозии и высокотемпературного износа.
1.2.3 Немарганцевые износостойкие легированные стали
С развитием все большего количества немарганцевых легированных сталей с превосходными характеристиками было обнаружено, что твердость и ударная вязкость этого типа легированной стали можно регулировать в широком диапазоне путем оптимизации соотношения состава или изучения термической обработки, и это может также обладают высокой твердостью и одновременно высокой прочностью. Обладает хорошим действием при многих рабочих условиях. Немарганцевые легированные стали могут иметь одновременно высокую твердость, высокую прочность и хорошую вязкость. Его прочность и твердость намного выше, чем у аустенитной марганцевой стали, а эффективность применения лучше в условиях небольшой ударной нагрузки. Хром, марганец, никель, кремний, молибден и другие легирующие элементы часто добавляют в износостойкую сталь для улучшения ее механических свойств и прокаливаемости.
1.2.3.1 Средне-высоколегированная износостойкая сталь
В последние годы инженеры Qiming Machinery провели множество исследований футеровки из средне- и высоколегированной мартенситной износостойкой стали (C 0.2 ~ 0.25%, Cr 3 ~ 16%, Ni ≤ 2%, Mo ≤ 1%) и некоторый прогресс был достигнут.
(1) Расчет химического состава
Углеродный элемент
Содержание углерода напрямую влияет на микроструктуру, механические свойства, прокаливаемость и другие свойства легированной стали. Результаты показывают, что твердость образца уменьшается с уменьшением содержания углерода, что приводит к отсутствию износостойкости, но вязкость относительно выше; с увеличением содержания углерода увеличивается твердость образца, относительно улучшается износостойкость, но ухудшаются пластичность и ударная вязкость. Результаты показывают, что твердость легированной стали увеличивается с увеличением содержания углерода, а ее пластическая вязкость снижается. Когда содержание углерода находится в определенном диапазоне (0.2 ~ 0.25%), ударная вязкость (α K) легированной стали снижается очень медленно и почти не изменяется. В этом диапазоне содержания углерода микроструктура легированной стали представляет собой реечный мартенсит. Результаты показывают, что композитные механические свойства трех типов структур хорошие, а устойчивость к ударной коррозии и абразивному износу является превосходной.
Элемент хрома
Элемент хрома может в определенной степени улучшить прокаливаемость легированной стали. После надлежащей термообработки сталь обладает хорошими комплексными механическими свойствами. Хромовые элементы могут присутствовать в науглероженной стали в форме хромсодержащего карбида, что может в некоторой степени дополнительно улучшить износостойкость стальных деталей. Наши инженеры изучили влияние Cr на свойства сталей из сплава Cr Ni Mo с содержанием C 0.15–0.30. Результаты показывают, что ударную вязкость легированной стали можно улучшить путем увеличения содержания хрома в условиях закалки и отпуска. Таким образом, при проектировании легированной стали мы можем регулировать содержание элемента хрома, чтобы легированная сталь имела лучшие комплексные механические свойства, чтобы добиться наилучшего износостойкого эффекта.
Наши инженеры изучили износостойкость легированной стали с различными элементами хрома в кислотных условиях. Установлено, что с увеличением содержания хрома (1.5% ~ 18%) износостойкость стальных деталей сначала увеличивается, а затем уменьшается. Когда содержание хрома составляет 12.5%, сталь имеет лучшую износостойкость и коррозионную стойкость. Наконец, массовая доля легированного элемента хрома составляет 10 ~ 12% износостойкой легированной стали имеет лучший износостойкий эффект.
Никелевый элемент
В то же время никель может улучшить закаливаемость легированной стали и оптимизировать ее механические свойства. Результаты показывают, что твердость легированной стали немного улучшается за счет добавления никелевого элемента, но энергия поглощения удара и ударная вязкость легированной стали могут быть улучшены в значительной степени. В то же время никель может ускорить пассивацию легированной стали Fe Cr и оптимизировать стойкость к коррозии и окислению легированной стали Fe Cr. Однако содержание никеля в износостойкой легированной стали не должно быть слишком высоким (обычно менее 2%). Как правило, слишком высокое содержание никеля делает зону γ-фазы слишком большой, что приводит к увеличению количества остаточной аустенитной фазы в легированной стали, что не позволяет легированной стали получить хорошие общие свойства.
Элемент молибдена
Молибден может в определенной степени улучшить размер зерна легированной стали, чтобы оптимизировать комплексные свойства легированной стали. Молибден может улучшить закаливаемость мартенситной стали и в то же время улучшить прочность, твердость и коррозионную стойкость мартенситной стали. Содержание кремния в стальных деталях обычно менее 1%.
Кремний элемент
Содержание кремния может повлиять на аустенитное превращение легированной стали. Добавление кремния замедляет диффузию атомов углерода в процессе закалки, препятствует образованию карбидов в легированной стали, что приводит к высокой концентрации углерода. Стабильность аустенитной фазы улучшается во время фазового превращения. В то же время определенное количество Si может улучшить твердость и износостойкость легированной стали за счет упрочнения раствора. Вообще говоря, содержание кремния в стали составляет примерно 0.3% ~ 0.6%.
(2) Процесс термообработки и металлографическая структура
Процесс термической обработки напрямую влияет на микроструктуру и механические свойства стальных деталей. Наши инженеры обнаружили, что процесс термообработки влияет на низколегированную износостойкую сталь (химический состав: C 0.3%, Mn 0.3%, Cr 1.6%, Ni 0.4%, Mo 0.4%, Si 0.30%, Re 0.4%. ). Термическая обработка включает закалку (850 ℃, 880 ℃, 910 ℃ и 930 ℃) и отпуск (200 и 250 ℃). Результаты показывают, что при постоянной температуре отпуска твердость образца увеличивается с увеличением температуры закалки, тогда как поглощенная энергия удара уменьшается, а ударная вязкость ухудшается. Больше карбидов осаждается в легированной стали, отпущенной при 250 ℃, что увеличивает твердость матрицы. Механические свойства образца, отпущенного при 250 ℃, лучше, чем у образца, отпущенного при 200 ℃. Износостойкость низколегированной стали, отпущенной при 890 ℃ и отпущенной при 250 ℃, является наилучшей.
Наши инженеры также изучили термическую обработку среднеуглеродистой низколегированной стали с химическим составом C 0.51%, Si 0.13%, Cr 1.52% и Mn 2.4%. Влияние водяного охлаждения, воздушного охлаждения и воздушного охлаждения на микроструктуру легированной стали было соответственно изучено. Микроструктура закаленной легированной стали представляет собой мартенсит, а микроструктура после охлаждения на воздухе и воздушного охлаждения представляет собой как мартенсит, так и бейнит После дальнейшего отпуска при 200 ℃ , 250 ℃, 300 ℃, 350 ℃ и 400 ℃, общая твердость образцов имеет тенденцию к снижению. Среди них образцы с воздушным охлаждением и с воздушным охлаждением представляют собой многофазные структуры, содержащие фазу бейнита, и их твердость снижается медленнее. Убыток от износа увеличивается с повышением температуры отпуска. Поскольку текстура бейнита имеет хорошее сопротивление размягчению при отпуске и хорошую вязкость, твердость образцов с воздушным охлаждением и с воздушным охлаждением снижается. Износостойкость композитной структуры с фазой бейнита лучше.
(3) Исследование материалов футеровки горных мельниц.
Наши инженеры проанализировали поведение при разрушении футеровки (легированная сталь 5cr2nimo) полусамоизмельчения мельницы ванадий-титано-магнетитового рудника. Результаты показывают, что микроструктура легированной стали представляет собой мартенсит с остаточным аустенитом. Во время эксплуатации футеровочной плиты минеральный заполнитель оказывает на футеровочную плиту эффект ударного абразивного износа, и футеровка также подвергается коррозии из-за пульпы. На изношенной поверхности плиты футеровки в эксплуатации наблюдалось большое количество коррозионных ямок и трещин. Считается, что причиной выхода из строя плиты футеровки является то, что ударная нагрузка в рабочем состоянии слишком мала, а плита футеровки недостаточно закалена, что приводит к низкой твердости рабочей поверхности плиты футеровки и плохой износостойкости. .
Наши инженеры также изучили ударную коррозионную стойкость к абразивному износу трех видов низкоуглеродистых высоколегированных сталей с различным содержанием углерода (C: 0.16%, 0.21%, 0.25%). Результаты показывают, что твердость легированной стали увеличивается с увеличением содержания углерода, тогда как энергия поглощения удара уменьшается. Результаты экспериментов показывают, что легированная сталь с содержанием углерода 0.21% имеет наименьшие потери на износ и лучшую стойкость к ударно-коррозионному абразивному износу.
Также изучали влияние содержания кремния (Si: 0.53, 0.97, 1.49, 2.10, 2.60, c0.25%) на микроструктуру, механические свойства и износостойкость литой стали из среднеуглеродистого высокохромистого сплава. Результаты показывают, что легированная сталь с содержанием кремния 1.49% имеет наивысшую твердость (55.5 HRC) и лучшую ударную вязкость (энергия поглощения удара: 27.20 Дж), а ее микроструктура представляет собой реечный мартенсит. Испытание на ударную коррозию и абразивный износ (ударная нагрузка: 4.5 Дж) показывает, что легированная сталь с содержанием кремния 1.49% имеет наименьшие потери на износ и лучшую стойкость к ударному коррозионному износу.
Наши инженеры также изучили ударно-абразивный износ трех видов футеровочной стали для мокрого шлифования. Эти три вида футеровки: низкоуглеродистая высоколегированная сталь (реечная мартенситная структура, твердость: 45 ~ 50 HRC, значение ударной вязкости более 50 Дж / см2), высокомарганцовистая сталь (однофазная структура аустенита, твердость> 21 HRC, ударная вязкость значение ударной вязкости более 147 Дж / см2) и среднеуглеродистой легированной стали (закаленная мартенситная структура, содержащая небольшое количество бейнита и остаточного аустенита, твердость: 57 ~ 62 HRC, значение ударной вязкости: 20 ~ 30 Дж / см2)。 Ударная нагрузка составляет 2.7 Дж, а рудный материал представляет собой кислую железную руду. Результаты испытаний показывают, что футеровка из низкоуглеродистой высоколегированной стали имеет наименьшую потерю веса при истирании и лучшую стойкость к ударному коррозионному износу.
1.2.3.2 Низколегированная износостойкая сталь
Преимущества низколегированной стали проявляются в основном в ее хорошей прокаливаемости, твердости и вязкости. Все больше и больше исследователей начинают изучать возможность использования низколегированной стали вместо стали с высоким содержанием марганца в качестве футеровки мельницы мокрой мельницы. Как правило, низколегированная сталь превращается в отпущенный мартенсит с хорошими комплексными свойствами путем добавления таких элементов, как C, Mn, Cr, Si, Mo, B, и выбора подходящей термообработки.
Наши инженеры изучили применение стали zg40cr2simnmov в футеровках мельниц. Процесс термообработки: отжиг 900 ℃ + закалка в масле 890 ℃ + отпуск (220 ± 10 ℃). После указанной выше термообработки микроструктура стали zg40cr2simnmov представляет собой мартенсит однофазного отпуска, а ее комплексные механические свойства хорошие: твердость ≥ 50 HRC, предел текучести ≥ 1200 МПа, ударная вязкость ≥ 18 Дж / см2. Легированная сталь и сталь с высоким содержанием марганца (механические свойства: твердость ≤ 229hb, предел текучести ≥ 735 МПа, ударная вязкость ≥ 147 Дж / см2) были испытаны на нескольких рудниках, таких как глиноземный завод Shandong Aluminium Corporation. Результаты испытаний показывают, что стальная футеровка из стали zg40cr2simnmov имеет длительный срок службы в шаровой мельнице с мокрым покрытием и мельнице с сухим шаром.
Наши инженеры также изучили исследование низколегированной износостойкой литой стали и использование плит футеровки. Для низколегированной стали были изучены различные процессы термообработки, и оптимальным процессом была закалка при 900 ~ 950 ℃ и отпуск при 500 ~ 550 ℃. Легированная сталь после термообработки имела лучшие механические свойства, твердость: 46.2 HRC, предел текучести: 1500 МПа, ударную вязкость: 55 Дж / см2.
Результаты ударно-абразивного износа показывают, что износостойкость низколегированной стали, закаленной при 900 ~ 950 ℃ и отпущенной при 500 ~ 550 ℃, лучше, чем у ZGMn13 при тех же условиях испытаний. Кроме того, легированная сталь и ZGMn13 были испытаны на обогатительной фабрике Sizhou медного рудника Dexing. Результаты показывают, что срок службы футеровки из многоэлементной низколегированной стали в 1.3 раза больше, чем у обычной футеровки из ZGMn13.
В условиях мокрого измельчения на металлических рудниках ограничения традиционной футеровки из высокомарганцевой стали, которая широко используется в настоящее время, становятся все более заметными, и общая тенденция заключается в замене ее доминирующего положения. Разработанная в настоящее время низколегированная мартенситная износостойкая сталь имеет хорошую износостойкость, но ее вязкость низкая, что приводит к тому, что ее ударопрочность не может соответствовать условиям эксплуатации металлической плиты футеровки шахты. Аналогичная ситуация существует и с другими легированными сталями, что затрудняет обновление футеровки мельницы. По-прежнему остается сложной задачей разработка новой износостойкой легированной стали, которая могла бы заменить традиционные футеровки станов с высоким содержанием марганца.
1.2.3.3 Бейнитная износостойкая сталь
Общие механические свойства бейнитной стали хорошие, а нижняя бейнитная сталь имеет высокую твердость, высокую вязкость, низкую чувствительность к надрезам и чувствительность к трещинам. Традиционный метод производства бейнитной стали заключается в добавлении Mo, Ni и других драгоценных металлов и применении процесса изотермической закалки. Это не только делает стоимость производства бейнитной стали слишком высокой, но также легко приводит к нестабильности качества стали из-за сложности управления процессом. Промышленное применение бейнитной стали также серьезно ограничено. В результате дальнейших исследований и разведки бейнитной стали была разработана двухфазная бейнитная сталь, такая как аустенитно-бейнитная двухфазная сталь, эвтектическая армированная аустенитно-бейнитная сталь, мартенситно-бейнитная двухфазная сталь и т. Д. Из-за ее низкой стоимости производства. Бейнитная сталь может использоваться в промышленности.
Двухфазная сталь аустенит-бейнит (A / b) сочетает в себе высокую способность к деформационному упрочнению аустенита и высокую твердость и ударную вязкость бейнита, поэтому двухфазная сталь a / b имеет высокую прочность, хорошую вязкость и отличную износостойкость. Mn Si Austenite Bainite Двухфазная сталь, полученная аустенитным отпуском, имеет хорошую износостойкость, которая может соответствовать многим условиям износостойкости. В этой двухфазной стали выбираются Mn, Cr и другие элементы с более низкой стоимостью, чтобы улучшить закаливаемость стальных деталей. Стоимость производства дополнительно снижается, и получается новый тип двухфазной стали Mn Si Austenite Bainite с хорошими комплексными свойствами. Вводится разновидность бейнитной стали с микро- и наноструктурой с остаточным аустенитом, диспергированным в бейнитной матрице. Новая бейнитная сталь обладает сверхвысокой прочностью и пластичностью, а также демонстрирует отличные механические свойства. Результаты показывают, что микробейнитная сталь с высоким содержанием остаточного аустенита имеет высокий показатель твердости при относительно низкой температуре отпуска (менее 500 ℃), что показывает хорошую стабильность при отпуске.
Хотя бейнитная сталь обладает превосходными механическими свойствами, процесс ее производства сложен, а стоимость слишком высока, что ограничивает ее применение в производстве плит футеровки для мокрого измельчения. Промышленное применение износостойкой стали бейнита в металлургических рудниках требует дальнейшего изучения.
1.2.3.4 Перлитная износостойкая сталь
Перлитную сталь обычно получают путем нормализации и отпуска после легирования углеродистой стали хромом, марганцем, молибденом и другими элементами. Перлитная сталь имеет хорошую ударную вязкость, сопротивление ударной усталости, простую термообработку и не содержит ценных легирующих элементов. Стоимость его изготовления невысока. Это разновидность износостойкой и коррозионно-стойкой легированной стали с большим потенциалом развития. Высокоуглеродистая износостойкая легированная сталь Cr Mn Mo имеет хорошую вязкость и определенную способность к деформационному упрочнению, поэтому ее можно использовать в среде с агрессивным абразивным износом с определенной ударной нагрузкой.
Химический состав и механические свойства типичной высокоуглеродистой перлитной износостойкой стали Cr Mn Mo показаны в Таблице 1-1.
Таблица 1-1 Химический состав и механические свойства перлитной износостойкой литой стали | |||||||
Химический состав | механические свойства | ||||||
C | Mn | Si | Ni | Cr | Mo | HBW | КВ2 / Дж |
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 Механизм и модель износа
Износ относится к явлению, когда материал отделяется от контактной поверхности из-за определенного напряжения из-за относительного скольжения материала. Механизм отрыва материала от поверхности может быть разным из-за разных свойств материалов, рабочей среды, нагрузки и режима действия. Механизм износа можно разделить на адгезионный износ, абразивный износ, поверхностный усталостный износ, истирающий износ и ударный износ. По статистике, экономические потери от абразивного износа являются самыми большими, составляя около 50% от общего объема, адгезионный износ составляет 15% от общего объема; фреттинг-износ составляет 7%; эрозионный износ составляет 7% от общего количества; коррозионный износ составляет 5% от общего количества.
1.3.1 Механизм абразивного износа
Износ легированной стали, вызванный абразивным износом, является самым большим, что в основном является результатом: 1. Износ, вызванный скольжением твердой и шероховатой поверхности по мягкой поверхности; 2. Износ, вызванный взаимным трением твердых частиц, скользящих между контактными поверхностями. По разным условиям износа механизм абразивного износа можно разделить на два типа:
Тип 1: Микро режущий механизм
Под действием внешней нагрузки частицы износа на поверхности материала создают силу на материале. Когда направление силы в нормальном направлении, частицы износа на поверхности материала создают силу на материале. Когда направление силы тангенциальное, абразивные частицы движутся параллельно поверхности износа из-за тангенциального сила. Если сопротивление абразивных частиц, движущихся по поверхности материала, невелико, они будут разрезать материал и производить стружку. Путь резания абразивных частиц на поверхности материала узкий и неглубокий, а размер резания небольшой, поэтому он называется микрорезанием. Если абразивные частицы не имеют острых краев или углы отличаются от направления траектории резания, или сам материал имеет хорошую пластичность, режущий эффект не приведет к образованию стружки из материала, а будет выталкиваться вперед или с обеих сторон под действием абразивных частиц, и на поверхности материала по пути движения абразивных частиц образуется борозда.
Тип 2: Механизм усталостного выкрашивания
Механизм усталостного скалывания означает, что матрица деформируется и затвердевает под действием абразивных частиц, а в подповерхностном слое образуются трещины из-за контактного напряжения. Трещины выходят на поверхность и отваливаются тонким слоем, а на поверхности материала образуются ямки отслаивания неправильной формы. Когда абразивные частицы скользят по поверхности образца, образуется большая область пластической деформации. После многократной пластической деформации из-за наклепа поверхность материала окончательно отслаивается на частицы износа. В общем, предел выносливости, основанный на износостойкости материала, неверен.
1.3.2 Механизм и модель коррозии и износа
Мокрый мельница, используемая на металлургических рудниках, не только пострадает от воздействия тяжелых нагрузок и сильного износа, но и подвергнется коррозии из-за жидкого шлама. Коррозионный износ - это процесс потери массы, вызванный электрохимической или химической реакцией между поверхностью материала и окружающей средой, который называется коррозионным износом. Рабочим состоянием шахтной мокрой мельницы обычно является электрохимический коррозионный износ. Механизм взаимного стимулирования износа и коррозии приводит к тому, что потери материалов превышают единичную скорость износа плюс скорость коррозии. Чтобы изучить влияние влажного истирания на механизм износа, необходимо изучить механизм коррозии.
1.3.2.1 Повышение износа вследствие коррозии
(1) Модель механического удаления. На рис. 1-3 показана модель механического удаления. Из-за наличия агрессивной среды на поверхности металла будет происходить равномерная коррозия во время коррозии и износа, и образующиеся продукты коррозии могут полностью покрыть поверхность образца. Этот слой продуктов коррозии называется коррозионной пленкой. Он может предотвратить дальнейшую коррозию поверхности материала, но он легко изнашивается другими твердыми материалами или абразивными частицами при относительном скольжении напряжения. Тогда чистая металлическая поверхность легко подвержена коррозии, поэтому износ способствует коррозии. В конкретной коррозионной среде коррозионная стойкость материалов в основном зависит от пассивной пленки. Как правило, скорость коррозионного износа металла с плохой восстанавливающей способностью пассивной пленки увеличивается на 2 или даже 4 порядка по сравнению со скоростью одиночной статической коррозии.
(2) Согласно электрохимической модели, на поверхности металлического образца будет образовываться определенная область пластической деформации из-за угловой сдвигающей силы абразива. Электрохимическая коррозия металлической поверхности очень неравномерная, что приводит к дальнейшему увеличению скорости коррозии.
1.4 Цель, значение и основное содержание исследования
Эксплуатационные расходы на полусамоизмельченную мельницу, используемую в производстве металлических рудников, огромны, и наиболее серьезной частью износа и расходов является футеровка мельницы. Китай ежегодно потребляет около 2.2 миллиона тонн износостойких стальных материалов. Среди них футеровка мельницы, используемая в различных производственных условиях, потребляет до 220000 тонн стали, что составляет примерно одну десятую от общего расхода деталей из износостойкой стали.
Полусамоизмельченные мельницы металлургического рудника находятся в плохом рабочем состоянии. Срок службы футеровки, как наиболее серьезно поврежденной части мельницы, слишком короткий, что не только увеличивает эксплуатационные расходы полусамоизмельченной мельницы, но также серьезно влияет на эффективность производства на металлическом руднике. В настоящее время для футеровки полусамоформованного стана обычно используется высокомарганцовистая сталь. Несмотря на то, что сталь с высоким содержанием марганца обладает хорошими комплексными характеристиками и хорошей способностью к деформационному упрочнению, предел текучести стали с высоким содержанием марганца слишком низок, что легко деформируется и выходит из строя, что не может соответствовать условиям эксплуатации футеровки полусамоизмельченных мельниц и условиям эксплуатации срок службы подкладочной плиты короткий. Для решения вышеупомянутых проблем необходимо разработать новый тип износостойкой легированной стали с хорошими комплексными свойствами в качестве замены футеровки сталей с высоким содержанием марганца.
На основе анализа промышленной и горнодобывающей среды полусамоизмельченной мельницы и анализа материалов футеровки различных мельниц мокрого типа установлено, что футеровка полусамоизмельченной мельницы имеет большое значение. Износостойкая легированная сталь. ведь плита должна обладать как твердостью, так и твердостью; легированная сталь должна иметь, насколько это возможно, однофазную структуру или должна быть многофазной структурой с хорошим соответствием твердости и вязкости, такой как матричная структура + карбид; легированная сталь также должна соответствовать хорошему пределу текучести и иметь определенную способность противостоять деформации; легированная сталь должна иметь хорошую ударную коррозионную стойкость к абразивному износу.
Основное содержание исследования:
1. Исследование термической обработки износостойкой высокоуглеродистой низколегированной стали.
Путем анализа микроструктуры, механических свойств и ударно-абразивного износа высокоуглеродистой низколегированной износостойкой стали с различной термической обработкой была получена разновидность износостойкой коррозионно-легированной стали с лучшими комплексными свойствами.
Состав высокоуглеродистой низколегированной стали: C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75%, N 0.10%.
Термическая обработка высокоуглеродистой низколегированной стали: 1000 ℃ × 6 ч отжиг + 950 ℃ × 2.5 ч закалка в масле + 570 ℃ × 2.5 отпуск; 1000 ℃ × 6 ч отжиг + 950 ℃ × 2.5 ч закалка в масле + 250 ℃ × 2.5 ч отпуск; 1000 ℃ × 6 ч отжиг + 950 ℃ × 2.5 ч нормализация + 570 ℃ × 2.5 ч отпуск; 1000 ℃ × 6 ч отжиг + 950 ℃ × 2.5 ч нормализация + 250 ℃ × 2.5 ч отпуск.
(2) На основе конструкции из высокоуглеродистой легированной стали, износостойкой высокоуглеродистой бейнитной стали, матричного композита из высокомарганцевой стали и перлитной стали соответственно. Литье и термообработка футеровок мельниц были завершены на заводе Qiming Machinery, а предварительные испытания были проведены на металлических рудниках.
(3) Наблюдение и исследование микроструктуры.
Наблюдали металлографическую структуру высокоуглеродистой низколегированной стали в состоянии термической обработки, а также анализировали влияние различных процессов термообработки на микроструктуру высокоуглеродистой низколегированной стали путем анализа и сравнения. Одновременно проанализирована микроструктура износостойкой бейнитной стали, перлитной стали и матричной композитной облицовки с высоким содержанием марганца.
(4) Испытания и исследования механических свойств.
Были испытаны твердость и энергия удара литой и подвергнутой термообработке высокоуглеродистой низколегированной стали, а также изучены твердость и ударная вязкость высокоуглеродистой низколегированной стали после различной термической обработки. В то же время были испытаны и проанализированы твердость и поглощенная энергия удара износостойкой бейнитной стали, перлитной стали и матричной композитной футеровки с высоким содержанием марганца. Испытания на растяжение были проведены на литых и подвергнутых термообработке высокоуглеродистых низколегированных сталях для изучения предела текучести и других свойств высокоуглеродистых низколегированных сталей с различными процессами термообработки. В то же время был испытан и проанализирован предел текучести износостойкой бейнитной стали, перлитной стали и композитной облицовки с матричной матрицей с высоким содержанием марганца.
(5) Исследование характеристик абразивного износа при ударной коррозии.
При энергии удара 4.5 Дж и 9 Дж соответственно были изучены ударная коррозионная абразивная износостойкость и механизм износа высокоуглеродистой низколегированной стали с различными процессами термообработки, а также ударная коррозионная абразивная износостойкость износостойкой бейнитной стали, перлитной стали. Были испытаны и сравнены листы футеровки из композита с матричной матрицей из стали с высоким содержанием марганца. Анализ обеспечивает основу для практического промышленного применения стали.
2.0 Условия и методы испытаний
В условиях влажной коррозионной среды скорость коррозии стального материала намного выше, чем в сухом состоянии, что в несколько раз больше, чем в сухом состоянии. Для разработки износостойких, коррозионно-стойких и ударопрочных, износостойких легированных сталей в данной статье разработаны высокоуглеродистые низколегированные износостойкие стали, бейнитная сталь, перлитная сталь и матричные композиты с высоким содержанием марганца. , а также изучаются микроструктура и механические свойства этих легированных сталей. Испытания на растяжение, ударные испытания, испытания на ударную коррозию и абразивный износ были проведены для получения износостойкой стали с лучшими комплексными характеристиками, которые могут служить ориентиром для выбора полуфабриката. -автогенные футеровки мельниц.
2.1 Метод испытаний
2.1.1 Отливка тестового блока
Образцы из высокоуглеродистой и низколегированной стали, использованные в данной статье, были плавлены в индукционной печи средней частоты с футеровкой щелочной печи и отлиты в стандартный Y-образный образец для испытаний, который показан на рис. 2-1. Отливка и термообработка износостойкой высокоуглеродистой бейнитной стали, перлитной стали и футеровки из композиционных материалов с матричной матрицей из марганцевой стали были завершены на заводе Qiming Machinery, а предварительные пробные испытания были проведены на руднике.
2.1.2 Разработка процесса термообработки
Процесс термообработки оказывает очевидное влияние на микроструктуру, механические свойства и износостойкость высокоуглеродистой низколегированной стали. Процесс термической обработки этой высокоуглеродистой низколегированной стали показан на рис. 2-2.
2.1.3 Пробоподготовка
Образцы для анализа микроструктуры, твердости, XRD, испытания на удар, испытания на растяжение и испытания на ударную коррозию и абразивный износ были вырезаны из Y-образных образцов для испытаний из высокоуглеродистой низколегированной стали с различной термической обработкой и в литом состоянии. Модель станка для резки проволоки - DK77. Вырежьте контрольный образец с помощью шлифовального станка до необходимой шероховатости.
2.1.4 Наблюдение за металлографической структурой
Микроструктуру каждого образца наблюдали с помощью оптического микроскопа Lycra. 4 об.% Раствор азотной кислоты в спирте использовали в качестве антикоррозионного раствора для высокоуглеродистой низколегированной стали, футеровки из перлитной стали и композитной футеровки с матричной матрицей из стали с высоким содержанием марганца в различных состояниях термической обработки. Из-за хорошей коррозионной стойкости бейнитной стали спиртовой раствор хлористого железа и хлористоводородной кислоты выбран в качестве антикоррозионного раствора для облицовочной плиты из бейнитной стали. Формула антикоррозионного раствора: 1 г хлорида железа, 2 мл соляной кислоты и 100 мл этанола.
2.1.5 Проверка механических свойств
Механические свойства материалов, также известные как механические свойства материалов, относятся к механическим свойствам материалов при различных внешних нагрузках в определенной среде. Обычные механические свойства металлических материалов включают твердость, прочность, ударную вязкость и пластичность. Этот проект фокусируется на макротвердости, испытаниях на удар и растяжение.
Твердость по Роквеллу (HRC) высокоуглеродистой низколегированной стали, футеровки из бейнитной стали, футеровки из перлитной стали и композитной футеровки с матричной матрицей из высокомарганцовистой стали как после термообработки, так и после литья проверяли с помощью оптического твердомера HBRVU-187.5. Каждый образец измеряли в 10 различных положениях, и значение твердости образца представляло собой среднее арифметическое результатов испытаний.
Инструментальная машина для испытания на удар металлическим маятником JBW-300hc использовалась для испытания энергии поглощения удара стандартных образцов с V-образным надрезом по Шарпи из высокоуглеродистой низколегированной стали, гильзы из перлитной стали и гильзы из бейнитной стали в термически обработанном и литом состоянии соответственно; Композитная футеровка с матрицей из высокомарганцевой стали была переработана в стандартный образец с U-образным надрезом по Шарпи в соответствии со стандартом, и была испытана энергия поглощения удара. Размер удара каждого типа образца с надрезом составляет 10 мм * 10 мм * 50 мм, а средний размер удара каждого образца показан на чертеже с 3 надрезами.
Используя управляемую микрокомпьютером универсальную электронную универсальную машину для испытаний на растяжение, испытания на растяжение были проведены на высокоуглеродистой низколегированной стали, футеровке из бейнитной стали, футеровке из перлитной стали и композитной футеровке с матричной матрицей из высокомарганцовистой стали как после термообработки, так и после литья в помещении. температура. Образцы облицовочных пластин из высокоуглеродистой низколегированной стали, бейнитной стали, перлитной стали и матричного материала с высоким содержанием марганца стали после литья и термообработки перерабатываются в стержни для испытаний на растяжение, как показано на рис. 300-2. Скорость растяжения при комнатной температуре установлена равной 5 мм / мин, и каждый образец испытывается три раза, и берется среднее значение.
2.1.6 испытание на ударную коррозию и абразивный износ
Испытание на ударно-коррозионный абразивный износ проводится на модифицированной машине для испытания на абразивный износ динамической нагрузкой МЛД-10а. Принципиальная схема прибора для проверки износа показана на рис. 2-6. После модификации испытательная машина может в определенной степени имитировать состояние ударно-коррозионного абразивного износа полуавтогенной футеровки мельницы. Конкретные параметры испытаний показаны в таблице 2-1.
Таблица 2-1 Технические параметры машины для испытаний на ударную коррозию и износ. | |
Имя параметра | Значение параметра |
Энергия удара / Дж | 4.5 |
Вес молота / кг | 10 |
Время удара / время · мин-1 | 100 |
Высота свободного падения молота / мм | 45 |
Скорость вращения нижнего образца / об · мин-1 | 100 |
Размер абразива / сетка | 60-80 (кварцевый песок) |
Массовое соотношение воды и кварцевого песка | 2:5 |
Масса воды / кг | 1 |
Масса кварцевого песка / кг | 2.5 |
Во время испытания верхний образец устанавливается на молот, а нижний образец - на шпиндель. Приводимый в действие двигателем, нижний образец и смесительная лопасть на главном валу вращаются вместе с двигателем. Ударный молот поднимается для установки необходимой высоты энергии удара, а затем свободно падает. Верхний образец, приводимый в движение молотком, многократно ударяет по нижнему образцу и абразиву (влажный кварцевый песок) между верхним и нижним образцами посредством смесительной лопасти. В промежутке времени подготовки к следующему циклу ударной эрозии верхний и нижний образцы и абразивы будут иметь относительное скольжение, и процесс представляет собой трехчастный абразивный износ. И верхний, и нижний образцы подвергаются определенному ударному и абразивному износу, что приводит к потере веса образца, которая представляет собой степень истирания образца.
Нижние образцы образцов - сталь 45 после закалки и отпуска, твердость 50HRC. Верхние образцы представляют собой высокоуглеродистую низколегированную сталь, футеровку из бейнитной стали, футеровку из перлитной стали и облицовочную пластину из композиционного материала с матрицей из высокомарганцевой стали, как после термообработки, так и после литья. При энергии удара 4.5 Дж размер верхнего образца составляет 10 мм * 10 мм * 30 мм, а нижняя торцевая поверхность превращается в дуговую поверхность диаметром 50 мм, как показано на рис. 2-7; верхняя часть верхнего образца с энергией удара 9j составляет 10 мм * 10 мм * 20 мм, а нижняя часть - 7.07 мм * 7.07 мм * 10 мм, а нижняя торцевая поверхность обработана в дуговую поверхность диаметром 50 мм, как показано на рис. 2-8.
Перед испытанием на износ образец следует предварительно измельчить в течение 30 минут, чтобы исключить влияние ошибки установки образца и других факторов. После предварительного измельчения сначала удалите мусор и другой мусор, прилипшие к изношенной поверхности, с помощью мягкой щетки, затем очистите образец с помощью ультразвука в абсолютном этаноле, немедленно высушите его и взвесьте на электронных аналитических весах (взвешивайте его по три раза каждый раз, и примем его среднее значение за качество выборки). В начале испытания на износ взвешивайте каждые 15 минут, а затем повторите описанную выше операцию взвешивания.
2.1.7 Наблюдение морфологии ударного разрушения, разрушения при растяжении и коррозионного износа
Ударное разрушение, разрушение при растяжении и морфологию коррозионного износа образцов наблюдали при увеличении в 500 и 2000 раз с помощью сканирующего электронного микроскопа Phenom Prox. Образцы, подлежащие наблюдению, очищали и сушили этанолом, морфологию поверхности образцов наблюдали под растровым электронным микроскопом, а также анализировали механизм разрушения и механизм износа износостойкой легированной стали.
3.0 Влияние термической обработки на микроструктуру и механические свойства износостойких футеровок мельниц полусамоизмельчения из высокоуглеродистой низколегированной стали
Термическая обработка оказывает большое влияние на микроструктуру и механические свойства высокоуглеродистой низколегированной стали. В этой главе изучается влияние различной термической обработки на износостойкую высокоуглеродистую низколегированную сталь определенного состава, а процесс термической обработки оптимизируется для получения оптимальной ударопрочной и износостойкой легированной стали.
Химический состав износостойкой высокоуглеродистой низколегированной стали приведен в таблице 3-1.
Таблица 3-1 Химический состав абразивно-коррозионных высокоуглеродистых низколегированных сталей (мас.%) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
0.655 | 0.542 | 0.976 | 0.025 | 0.023 | 2.89 | 0.75 | 0.352 |
В соответствии с процессом термообработки, показанным на рис. 2-2, Y-образный образец для испытаний был подвергнут термообработке и обозначен как образцы 1, 2, 3 и 4, а состояние после литья было обозначено как образец 5. После При термообработке образцы для наблюдения за микроструктурой, испытания на твердость, испытания на удар, испытание на растяжение и испытание на ударную коррозию и абразивный износ были вырезаны на станке для резки проволоки.
3.1 Влияние процесса термообработки на микроструктуру и механические свойства высокоуглеродистой низколегированной стали
3.1.1 Микроструктура
На рисунке 3-1 показана микроструктура высокоуглеродистой низколегированной стали с различными состояниями термообработки, а на рисунке 3-1 (a) (b) показана металлографическая структура образца 1. После отжига при 1000 ℃ и нормализации при 950 ℃ и отпуска. при высокой температуре (570 ℃) микроструктура образца перлитная. На рис. 3-1 (c) (d) показана металлографическая структура образца 2. После отжига при 1000 ℃, нормализации при 950 ℃ и отпуска при низкой температуре (250 ℃) микроструктура образца также является перлитной. Рис. 3-2 (a) (b) показывает микроструктуру высокой мощности, полученную с помощью SEM. В микроструктуре образца 1 (рис. 3-2 (a)) можно наблюдать пластинчатый перлит с чередованием светлого и темного, а микроструктуру образца 2 (рис. 3-2 (b)) также можно наблюдать с очевидным пластинчатый перлит. При таком же увеличении перлитная структура высокоуглеродистой низколегированной стали (1 × 10), отпущенной при 570 ℃, имеет тенденцию к сфероидизации. На рис. 3-1 (E) (f) показана металлографическая структура образца 3. После отжига при 1000 ℃, закалки в масле при 950 ℃ и отпуска при высокой температуре (570 ℃) микроструктура образца представляет собой отпущенный сорбит с мартенситом. ориентация. На Рис. 3-1 (g) (H) показана металлографическая структура образца 4. После отжига при 1000 ℃, закалки в масле при 950 ℃ и отпуска при низкой температуре (250 ℃) микроструктура образца подверглась низкотемпературному отпуску. мартенсит. Когда образец закаливают в масле при 950 ℃ и отпускают при низкой температуре, сначала диффундируют атомы углерода и осаждают диспергированные карбиды из перенасыщенного твердого раствора α. С повышением температуры отпуска количество карбидов в легированной стали увеличивается, и карбид постепенно превращается в цементит и постепенно растет. Со временем остаточный аустенит начинает разлагаться, и одновременно выпадает цементит. Когда температура отпуска повышается до 570 ℃, перенасыщенные атомы углерода полностью осаждаются из перенасыщенного твердого раствора α, а мелкие агрегаты цементита и крупнозернистые частицы, демонстрируя отпущенный сорбит, который сохраняет ориентацию мартенсита.
На рис. 3-3 показаны дифрактограммы рентгеновской дифракции от высокоуглеродистой низколегированной стали в различных состояниях термообработки. Из рисунка видно, что образцы в различных состояниях термообработки имеют только α-фазу или пересыщенную α-фазу и фазу цементита, без других фаз.
3.1.2 Механические свойства
На рис. 3-4 показана твердость высокоуглеродистых низколегированных сталей в различных состояниях термической обработки и в литом состоянии. Результаты показывают, что: значение твердости высокоуглеродистой низколегированной стали (образец 4), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃, является самым высоким. Значения твердости образца 1, образца 2 и образца 3 очень близки и значительно ниже, чем у образца 4, а образец 2 немного выше, чем у образца 1 и образца 3. Поскольку чем выше температура отпуска, тем ниже твердость. из легированной стали. Твердость 2 × 10 образцов, отпущенных при низкой температуре (250 ℃), немного выше, чем твердость 1 × 10 образцов, отпущенных при высокой температуре (570 ℃), а твердость 4 × 10 образцов, отпущенных при низкой температуре (250 ℃), составляет выше, чем у 3 × 10 образцов. Образцы № 1 и № 2 представляют собой высокоуглеродистую низколегированную сталь после нормализации и отпуска. Температура отпуска мало влияет на значение твердости стали, и разница невелика, поэтому значения твердости образца № 1 и образца № 2 мало отличаются. Образец 3 # и образец 4 # представляют собой высокоуглеродистую низколегированную сталь после закалки и отпуска. Температура отпуска сильно влияет на твердость образца. Твердость образца 4 #, отпущенного при низкой температуре, намного выше, чем твердость образца 3 # после высокотемпературного отпуска.
Энергия, поглощенная при ударе при различных термообработках и в литых высокоуглеродистых низколегированных сталях, показана на рис. 3-5. Результаты показывают, что энергия поглощения удара образцов 1, 2, 3 и 4 в свою очередь уменьшается. Энергия поглощения удара высокоуглеродистой низколегированной стали (образец 1), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, значительно выше, чем у других образцов. Это связано с тем, что после нормализующей обработки степень твердого растворения каждого элемента легированной стали в аустените увеличивается, сегрегация легирующих элементов в структуре отливки улучшается, степень гомогенизации структуры отливки улучшается, а ударная вязкость сталь улучшена. После нормализации и отпуска термообработки 1 и 2 образцы имеют перлитную структуру с хорошей вязкостью. Перлитная структура образца 1 пассивирована и имеет тенденцию к сфероидизации. Следовательно, ударная вязкость образца 1 лучше, чем у образца 2, а энергия удара образца 1 выше. После закалки в масле и низкотемпературного отпуска конечная микроструктура легированной стали представляет собой отпущенный мартенсит. Образец после закалки сохраняет высокую твердость и низкую вязкость, поэтому легированная сталь по-прежнему сохраняет высокую твердость и низкую вязкость. После закалки в масле и отпуска при высоких температурах мартенсит начал разлагаться и образовалось большое количество сорбита. Твердость образца 3 значительно снизилась, а ударная вязкость значительно увеличилась. Следовательно, ударная вязкость образца 3 была лучше, чем у образца 4. Энергия поглощения удара литой высокоуглеродистой низколегированной стали является самой низкой, а ударная вязкость - наихудшей.
Результаты растяжения высокоуглеродистых низколегированных сталей при различной термической обработке и состоянии после литья показаны в таблице 3-2. Результаты показывают, что предел прочности при растяжении Rm: 3 # > 1 # > 2 # > 4 # > 5 #; Предел текучести Отн .: 3 # > 1 # > 2 # > 4 # 、 5 #. Другими словами, прочность высокоуглеродистой низколегированной стали (3 #), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, имеет наивысшую прочность, а высокоуглеродистая низколегированная сталь (4 #) отожжена при 1000 ℃. ℃, масло, закаленное при 950 ℃ и отпущенное при 250 ℃, имеет самую низкую прочность. Удлинение после разрушения δ: 1 # > 2 # > 3 # > 4 # > 5 #, то есть высокоуглеродистая низколегированная сталь (1 #), отожженная при 1000 ℃, нормализованная при 950 ℃ и отпущенная при 570 ℃, имеет Наилучшая пластичность, 1 #, 2 #, 3 # и 4 # представляют собой смешанное разрушение. Результаты показывают, что пластичность высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 4) после отжига при 1000 ℃, закалки в масле при 950 ℃ и отпуска при 250 ℃. худшее - хрупкое разрушение. Прочность и пластичность литой высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 5) хуже, чем у термообработанного образца, что является хрупким разрушением.
Таблица 3-2 Результаты испытаний на растяжение высокоуглеродистых низколегированных сталей в различных процессах термообработки | |||
Предмет номер. | Предел прочности на разрыв / МПа | Относительное удлинение после разрушения /% | Предел текучести / МПа |
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 анализ ударного разрушения
На рис. 3-6 показана морфология ударного разрушения при различных термообработках и в литых высокоуглеродистых низколегированных сталях. На рис. 3-6 (a) (b) показана морфология ударного разрушения высокоуглеродистой низколегированной стали (образец 1), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃. Результаты наблюдения SEM показывают, что поверхность трещины относительно плоская, согласно макроскопическому наблюдению (см. Рис. 3-6 (a)). Наблюдение 3-6 (b)) показывает, что на поверхности трещины есть небольшие ямочки, и узор языка можно увидеть. Этот образец показывает лучшую вязкость, чем другие образцы. На рис. 3-6 (c) (d) показана морфология ударного разрушения высокоуглеродистой низколегированной стали (образец 2), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃. Из наблюдения при малом увеличении (см. Рис. 3-6 (c)) видно, что поверхность излома относительно плоская, а при наблюдении с большим увеличением (см. Рис. 3-6 (d)) небольшая В переломе можно наблюдать ряд ямок, а также очевидный язычок и край отрыва. Выявлены характеристики квазиракола. На рис. 3-6 (E) (f) показана морфология ударного разрушения высокоуглеродистой низколегированной стали (образец 3), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃. Согласно наблюдению при малом увеличении, трещина является относительно плоской (см. Рис. 3-6 (E)), а в трещине есть несколько ямок и небольшое количество кромок отрыва, наблюдаемых при большом увеличении (см. Рис. 3- 6 (е)). Рис. 3-6 (g) (H) показывает морфологию ударного разрушения высокоуглеродистой низколегированной стали (4 #), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃. Перелом представляет собой межкристаллитный перелом, наблюдаемый при малом увеличении (см. Рис. 3-6 (g)), и есть несколько кромок разрыва и морфология квазиклаважинного перелома при большом увеличении (см. Рис. 3-6 (H)). На рис. 3-6 (I) (J) показана морфология ударного разрушения литой высокоуглеродистой низколегированной стали (5 #). На трещине виден речной узор, который является типичным хрупким разрушением, а ударная вязкость отлитого образца является наихудшей.
3.1.4 Анализ разрушения при растяжении
Морфология разрушения при растяжении высокоуглеродистой низколегированной стали с различной термической обработкой и в литом состоянии показана на рис. 3-7. На рис. 3-7 (a) (b) показана морфология разрушения при растяжении высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 1), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃. Могут наблюдаться небольшие ямочки, а площадь разрушения большая, что относится к вязкому разрушению с высокой вязкостью. На рис. 3-7 (c) (d) показана морфология разрушения при растяжении высокоуглеродистой низколегированной стали (# 2), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃. Небольшие ямочки и частично гладкие канавки наблюдаются при большое увеличение (рис. 3-7 (г)). В бороздках трещин не обнаружено, что относится к пластическому разрушению. Ямочки меньше и неглубокие, а прочность образца хуже, чем у образца №1. На рис. 3-7 (E) (f) показана морфология разрушения при растяжении высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 3), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃. Наблюдается большинство рисунков декольте и небольшое количество крошечных ямок. Площадь рисунка скола больше, площадь волокна меньше, а образец № 3 представляет собой смешанный излом. Рисунок 3-7 (g) (h) Морфология разрушения при растяжении высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 4), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃, демонстрирует очевидную речную структуру и характеристики разрушения при расколе. При большом увеличении (Рис. 3-7 (H)) в центре разрушения наблюдается небольшое количество неглубоких ямок, но образцы по-прежнему относятся к хрупкому разрушению. На рис. 3-7 (I) (J) показана морфология разрушения при растяжении литой высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 5) с явным речным рисунком и явными характеристиками разрушения от раскола. Он относится к хрупкому разрушению, а ударная вязкость образца самая плохая.
Высокоуглеродистая низколегированная износостойкая легированная сталь с составом c0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75% и N 0.10% подвергалась четырем различным термообработкам. Изучено влияние различных термических обработок на микроструктуру и механические свойства высокоуглеродистой низколегированной стали. Методы термообработки высокоуглеродистой низколегированной стали следующие: 1000 ℃ × 6 ч отжиг + 950 ℃ × 2.5 ч нормализация + 570 ℃ × 2.5 ч отпуск; 1000 ℃ × 6 ч отжиг + 950 ℃ × 2.5 ч нормализация + 250 ℃ × 2.5 ч отпуск; 1000 ℃ × 6 ч отжиг + 950 ℃ × 2.5 ч закалка в масле + 570 ℃ × 2.5 ч отпуск; 1000 ℃ × 6 ч отжиг + 950 ℃ × 2.5 ч закалка в масле + 250 ℃ × 2.5 ч отпуск. Результаты показывают, что:
- Микроструктура высокоуглеродистой низколегированной стали (№1), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, представляет собой перлит. Микроструктура высокоуглеродистой низколегированной стали (№2), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃, также является перлитом. Однако перлитная структура № 1 пассивирована и имеет тенденцию к сфероидизации, а ее комплексные свойства лучше, чем у № 2. Микроструктура высокоуглеродистой низколегированной стали (образец 3), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃. закаленный при 570 ℃ сорбит с мартенситной ориентацией. Микроструктура высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 4), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃, представляет собой отпущенный мартенсит.
- Твердость высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 4), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃, имеет наивысшую твердость по Роквеллу 57.5 HRC. Твердость трех других видов высокоуглеродистой низколегированной стали ниже, чем у образца 4, а значения твердости близки. Твердость образцов 1,2,3 составляет 43.8 HRC, 45.3 HRC и 44.3 HRC.
- Испытание на ударную вязкость с V-образным надрезом показывает, что высокоуглеродистая низколегированная сталь (№ 1), отожженная при 1000 ℃, нормализованная при 950 ℃ и отпущенная при 570 ℃, имеет самую высокую энергию поглощения удара (8.37 Дж) и лучшую вязкость. Результаты испытаний на растяжение также показывают, что удлинение после разрушения δ высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 1), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, имеет максимальное удлинение после разрушения (14.31%), а разрушение является вязким изломом.
- Результаты испытания на растяжение показывают, что прочность высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 3), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, имеет лучшую прочность (Rm: 1269 МПа, Отн .: 1060 МПа), прочность №1, №2, №3 и №4 составляет Rm: 1005 МПа, отн .: 850 МПа; Rm: 947 МПа, Отн .: 740 МПа; Rm: 671 МПа.
- Механические свойства литой высокоуглеродистой низколегированной стали (№5) хуже, чем у термически обработанных образцов. Термическая обработка улучшает комплексные свойства высокоуглеродистой низколегированной стали.
4.0 Микроструктура и механические свойства износостойкой бейнитной стали, перлитной стали и композитных футеровок мельниц с матричной матрицей марганцевой стали
Чтобы сравнить и изучить износостойкую и коррозионно-стойкую легированную сталь для футеровки стана полусамоизмельчения, взяв за основу высокоуглеродистую легированную сталь, наш завод разработал три вида высокоуглеродистой легированной стали и из их композиционных материалов и изготовлены облицовочные плиты. Литье и термообработка были выполнены на нашем заводе, а предварительные испытания проводились на металлических рудниках.
Химический состав бейнитной стали, перлитной стали и композитных футеровок мельниц с матричной матрицей с высоким содержанием марганца показан в таблице 4-1, таблице 4-2 и таблице 4-3.
Таблица 4-1 Химический состав облицовочных пластин из бейнитной стали (мас.%) | |||||||
C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni |
0.687 | 1.422 | 0.895 | 0.053 | 0.029 | 4.571 | 0.424 | 0.269 |
Таблица 4-2 Химический состав гильз из перлитной стали (мас.%) | |||||||
C | Si | Mn | Al | W | Cr | Cu | Ni |
0.817 | 0.43 | 0.843 | 0.028 | 0.199 | 3.103 | 0.111 | 0.202 |
Таблица 4-3 Химический состав облицовочных пластин из композита с матрицей из высокомарганцевой стали (мас.%) | |||||||
C | Si | Mn | Al | Cr | V | Ti | Ni |
1.197 | 0.563 | 20.547 | 0.271 | 0.143 | 0.76 | 0.232 | 0.259 |
После удаления футеровки из бейнитной стали, футеровки из перлитной стали и композитной футеровки с матрицей из стали с высоким содержанием марганца образцы для наблюдения за микроструктурой, испытания на твердость, испытания на удар, испытания на растяжение и испытания на ударно-коррозионный абразивный износ режут на станке для резки проволоки.
4.1 Микроструктура и механические свойства бейнитной стали, перлитной стали и композитных футеровок мельниц с матричной матрицей из марганцевой стали
4.1.1 Микроструктура
На Рисунке 4-1 показана металлографическая структура пластины футеровки из бейнитной стали, а на Рисунке 4-1 (а) (b) показана металлографическая структура неизнашиваемой поверхности. Можно наблюдать черную игольчатую структуру нижнего бейнита (см. Стрелку на рис. 4-1 (b)), перьевидную структуру верхнего бейнита (см. Круг на рис. 4-1 (b)) и некоторое количество белого остаточного аустенита. Рис. 4-1 (c) (d) показывает металлографическую структуру поверхности износа. Наблюдается черная игольчатая структура нижнего бейнита и некоторое количество белого остаточного аустенита. Черный игольчатый нижний бейнит на неизнашиваемой поверхности мельче, чем поверхность износа.
На рис. 4-2 показана дифрактограмма пластины футеровки из бейнитной стали. На дифрактограмме образца бейнитной стали видны дифракционные пики α-фазы и γ-фазы, и на диаграмме нет явного дифракционного пика карбида.
На фиг. 4-3 показана металлографическая структура плиты футеровки из композита с матрицей из высокомарганцевой стали. 4-3 (a) показывает макрофотографию, фиг. 4-3 (b) показана диаграмма с большим увеличением, а на рис. 4-3 (b) показано большое количество карбидов на границе аустенитного зерна. На поверхности образца полированной и корродированной композитной облицовочной плиты с матрицей высокомарганцовистой стали было сделано 10 металлографических снимков с увеличением в 100 раз соответственно (см. Рис. 4-4). Долю площади карбидов в поле зрения анализировали с использованием программного обеспечения Las phase expert для металлографического микроскопа Lycra и брали среднее арифметическое значение. Согласно расчету, содержание карбида в композитной футеровке с матричной матрицей из высокомарганцевой стали составляет 9.73%. Карбиды диспергированы в аустените в качестве второй фазы, что улучшает износостойкость и предел текучести материала. Композитный материал футеровки с матрицей из стали с высоким содержанием марганца представляет собой композитный материал со структурой аустенита в качестве матрицы и карбидом в качестве второй фазы.
На рис. 4-4 показана дифракционная дифрактограмма футеровки из композита с матрицей из высокомарганцевой стали, на которой присутствуют дифракционные пики γ-фазы и карбида, но отсутствуют дифракционные пики мартенсита.
На Рис. 4-6 показана микроструктура гильзы из перлитной стали, а на Рис. 4-6 (a) (b) показана металлографическая структура, полученная с помощью металлографического микроскопа Lycra. Можно заметить, что структура перлита черно-белая (см. Рис. 4-6 (b) черный кружок). Белая область - феррит, черная - цементит. Рис. 4-6 (c) показывает микроструктуру высокого разрешения сканирующего электронного микроскопа. Виден перлит с яркой и темной фазами. Более светлая часть - цементит, а более темная - феррит.
На рис. 4-7 показана дифрактограмма перлитной футеровки сталей. На дифрактограмме футеровки перлитной мельницы присутствуют дифракционные пики α-фазы и фазы Fe3C, и не появляется явного пика остаточного аустенита.
4.1.2 Механические свойства
В таблице 4-4 показаны результаты испытаний на твердость и ударную вязкость футеровки из бейнитной стали, футеровки из композитной стали с высоким содержанием марганца и футеровки из перлитной стали. Результаты показывают, что футеровка из бейнитной стали обладает хорошими согласованными свойствами по твердости и ударной вязкости; матричный композит из стали с высоким содержанием марганца имеет низкую твердость, но хорошую ударную вязкость без наклепа; ударная вязкость перлитной стали низкая.
Таблица 4-4 Твердость по Роквеллу и ударная вязкость трех видов футеровок мельниц из легированной стали | |
Товар | Результат |
Твердость футеровки мельниц из бейнитной легированной стали (HRC) | 51.7 |
Твердость футеровки мельниц из композитной легированной стали с высоким содержанием марганца (HRC) | 26.5 |
Твердость футеровки мельниц из перлитной легированной стали (HRC) | 31.3 |
Энергия поглощения удара с V-образным надрезом футеровок мельниц из бейнитной легированной стали (Дж) | 7.5 |
Энергия поглощения удара U-образным пазом футеровок мельниц из композитной легированной стали с высоким содержанием марганца (Дж) | 87.7 |
Энергия поглощения удара футеровкой мельниц из перлитной легированной стали с V-образным надрезом (Дж) | 6 |
На рис. 4-8 представлено сравнение распределения твердости в области закаленного слоя трех видов материалов футеровки, а именно футеровки из бейнитной стали, композитной футеровки на основе высокомарганцевой стали и футеровки из перлитной стали. Результаты показывают, что композитная футеровка на основе высокомарганцевой стали и футеровка из бейнитной стали имеют явное явление упрочнения после испытаний в шахте. Глубина технологического упрочнения композитной футеровки на основе высокомарганцевой стали составляет 12 мм, а твердость футеровки увеличена до 667 HV (58.7 HRC); глубина технологического упрочнения гильзы из бейнитной стали составляет 10 мм, твердость HVS была увеличена почти на 50% за счет механического упрочнения, и явного явления упрочнения в гильзе из перлитной стали не было.
В таблице 4-5 показаны результаты испытаний на растяжение футеровок мельниц из композиционного материала с матричной матрицей и перлитной сталью. Результаты показывают, что прочность на разрыв футеровок мельниц из композитного материала с матрицей из перлитной стали эквивалентна пределу прочности футеровок мельниц из композитного материала с матрицей из высокомарганцевой стали, но футеровка из композитного материала с матрицей из стали с высоким содержанием марганца имеет более высокий предел текучести, чем футеровки из перлитной стали. В то же время удлинение после разрушения футеровки из перлитной стали выше, чем у матричного композита из марганцевой стали, а футеровка из матричного композитного материала из высокомарганцевой стали имеет лучшую вязкость.
Таблица 4-5 Результаты испытаний на растяжение футеровок стана из различных легированных сталей | |||
Предмет номер. | Предел прочности на разрыв / МПа | Относительное удлинение после разрушения /% | Предел текучести / МПа |
Композитный футляр с матрицей из высокомарганцевой стали | 743 | 9.2 | 547 |
Гильза из перлитной стали | 766 | 6.7 | 420 |
4.1.3 Анализ ударного разрушения
На рис. 4-9 показана морфология ударного разрушения футеровки из бейнитной стали, футеровки из композита с матрицей из высокомарганцевой стали и футеровки из перлитной стали. Рис. 4-9 (a) (b) показывает морфологию ударного разрушения материала футеровки из бейнитной стали. Поверхность излома относительно плоская, с небольшим количеством кромок отрыва и большим увеличением (рис. 4-9 (a)). Вязкость разрушения лунок (B-9) мала, но энергия разрушения мала. На Рис. 4-9 (c) (d) показана морфология ударного разрушения композитного материала облицовки с матричной матрицей из стали с высоким содержанием марганца. При малом увеличении (рис. 4-9 (в)) на поверхности излома наблюдается явная пластическая деформация, а на поперечном сечении появляются ямки. При большом увеличении (рис. 4-9 (d)) можно одновременно наблюдать большие и маленькие ямочки, причем большие ямочки глубокие, а ямочки переплетаются друг с другом. На Рисунке 4-9 (E) (f) показана морфология ударного разрушения материала футеровки из перлитной стали. Поверхность трещины относительно плоская при небольшом увеличении (рис. 4-9 (E)), в то время как рисунок реки можно наблюдать при большом увеличении (рис. 4-9 (f)). При этом на краю речного узора можно наблюдать небольшое количество ямок. Образец - хрупкое разрушение на макро-виде и пластическое разрушение в локальной части на микровиде.
4.1.4 Анализ разрушения при растяжении
На Рисунке 4-10 показана морфология разрушения при растяжении композитной футеровки с матричной матрицей с высоким содержанием марганца и футеровки из перлитной стали, а на Рисунке 4-10 (а) (b) показана морфология разрушения при растяжении композитного материала футеровки с матричной сталью с высоким содержанием марганца. При малом увеличении (рис. 4-10 (а)) трещина имеет очевидную пластическую деформацию, небольшой край отрыва и большое увеличение (рис. Можно наблюдать небольшое количество неглубоких ямок и большое количество ступенек спайности. в 4-10 (б). Образец относится к смешанному режиму разрушения. На рис. 4-10 (в) (г) показана морфология разрушения при растяжении материала футеровки из перлитной стали. Поверхность разрушения является относительно плоской при наблюдении при малом увеличении ( Рис. 4-10 (c)). Явный узор «река» и край отрыва можно наблюдать при большом увеличении (Рис. 4-10 (d)). Образец принадлежит хрупкому излому.
4.2 Результаты
- Микроструктура футеровки стана из бейнитной легированной стали показывает черный игольчатый нижний бейнит и часть перьевидного верхнего бейнита с твердостью 51.7 HRC. После испытания футеровки на рудниках определенная глубина наклепа составляет 10 мм. Твердость футеровки мельницы увеличена на 50 HV. Энергия удара, поглощаемая V-образным пазом футеровки из бейнитной стали, составляет 7.50 Дж, а поверхность излома является вязкой. Футеровка мельниц из бейнитной легированной стали обладает хорошими комплексными механическими свойствами.
- Микроструктура футеровки мельницы из композита с матрицей из высокомарганцевой стали представляет собой аустенитную структуру. На границе зерен аустенита много карбидов, а содержание карбидов составляет 9.73%. Материал футеровки из матричного композиционного материала из высокомарганцевой стали представляет собой композиционный материал со структурой аустенита в качестве матрицы и карбидом в качестве второй фазы. Твердость композитной футеровки с матричной матрицей из высокомарганцевой стали составляет 26.5 HRC без наклепа. После использования в шахтах происходит явное нагартование. Глубина наклепа 12 мм. Наивысшая твердость - 667 HV (58.7 HRC). Поглощенная энергия удара стандартной U-образной выемки композитной футеровки с матрицей из высокомарганцевой стали составляет 87.70 Дж, а ударное разрушение является вязким. Относительное удлинение после разрушения при растяжении композитной футеровки с матрицей из высокомарганцевой стали составляет 9.20%, а излом при растяжении является смешанным. Футеровка мельницы из композита с матрицей из стали с высоким содержанием марганца имеет хорошую вязкость. Предел прочности на разрыв и предел текучести футеровок мельниц с матричной матрицей из высокомарганцевой стали составляет 743 МПа и 547 МПа.
- Результаты показывают, что микроструктура футеровок мельниц из перлитной стали, как правило, представляет собой черно-белую перлитную структуру с твердостью 31.3 гц, и явного явления деформационного упрочнения после пробного использования в шахтах не наблюдается. Энергия поглощения удара стандартного V-образного паза гильзы из перлитной стали составляет 6.00 Дж, а поверхность излома представляет собой микролокальное пластическое излом и макрохрупкое излом. Удлинение гильзы из перлитной стали после разрушения при растяжении составляет 6.70%, разрушение при растяжении является хрупким, ударная вязкость высокая, а гильза из матричного композита марганцевой стали плохая. Предел прочности на разрыв и предел текучести футеровки из перлитной стали составляют 766 МПа и 420 МПа.
5.0 Сопротивление ударной коррозии и абразивному износу футеровок мельниц из полусамоизмельченных сталей
Футеровка мельницы полусамоизмельченной мельницы не только подвергается ударам и износу из-за шлама, но также подвергается коррозии из-за шлама в барабане, что значительно сокращает срок службы футеровки. Испытание на ударную коррозию и абразивный износ может хорошо имитировать состояние износа футеровки полусамоизмельченной мельницы. В настоящее время исследования износостойкости и коррозионных характеристик материалов заключаются в основном в измерении потери веса материалов при истирании при испытании на ударную коррозию при абразивном износе в условиях трехчастичного износа, а затем в наблюдении морфологии износа образцов с помощью растрового электронного микроскопа и затем проанализируйте механизм износа. В этой главе износостойкость и механизм износа различных образцов анализируются на основе потерь от ударной коррозии, абразивного износа и морфологии термообработанной высокоуглеродистой низколегированной коррозионно-стойкой стали, гильзы из бейнитной стали, гильзы из перлитной стали и стали с высоким содержанием марганца. матричный композитный лайнер.
5.1 Характеристики абразивного износа при ударной коррозии при энергии удара 4.5 Дж.
5.1.1 ударная коррозия, абразивная износостойкость
Под воздействием энергии удара 4.5 Дж потеря веса высокоуглеродистой низколегированной коррозионно-стойкой стали, гильзы из бейнитной стали, гильзы из перлитной стали и композитной футеровки с матричной матрицей из высокомарганцевой стали в различных состояниях термообработки с ударно-абразивным износом время показано на рис. 5-1.
- Результаты показывают, что потеря веса каждого образца увеличивается со временем, а скорость износа остается стабильной;
- Износостойкость каждого образца следующая: облицовка из бейнитной стали > 1000 ℃ отжиг +950 ℃ нормализация +570 ℃ закаленная высокоуглеродистая низколегированная сталь > 1000 ℃ отжиг +950 ℃ закалка в масле +250 ℃ закаленная высокоуглеродистая низколегированная сталь> футеровка из перлитной стали > 1000 ℃ отжиг +950 ℃ нормализация +250 ℃ отпуск высокоуглеродистая низколегированная сталь > 1000 ℃ отжиг +950 ℃ закалка в масле +570 ℃ отпуск высокоуглеродистая низколегированная сталь> композитные футеровки мельниц на основе марганцевой стали.
5.1.2 Анализ механизма истирания
Существует два основных механизма износа ударно-абразивного износа: первый - это износ, вызванный абразивным резанием и долблением; другой - усталостный износ, вызванный повторяющейся точечной деформацией под действием ударной силы. В условиях мокрого шлифования ударно-абразивный износ в основном представляет собой потерю из-за абразивного износа и сопровождается электрохимической коррозией, которая усиливает друг друга и увеличивает скорость износа материалов.
На рис. 5-2 показана морфология поверхности износа высокоуглеродистой низколегированной коррозионно-стойкой стали и футеровки из бейнитной стали, футеровки из перлитной стали и футеровки из композитного материала с матричной матрицей стали с высоким содержанием марганца при различных режимах термообработки.
На рис. 5-2 (a) (b) показана морфология износа образца 1R, то есть высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃. При малом увеличении (рис. 5-2 (а)) поверхность износа образца относительно плоская. При большом увеличении (рис. 5-2 (b)) можно наблюдать режущие борозды, а на изношенной поверхности появляется небольшое количество ямок усталостного скола. Образец в основном представляет собой механизм микрорезки. Образец представляет собой перлит с твердостью 43.7 HRC и обладает определенным сопротивлением резанию. В то же время образец обладает высокой вязкостью. В процессе ударно-коррозионного абразивного износа может образовываться большая пластическая деформация. Перед пластической деформацией усталостное скалывание трансформируется в пластический деформационный клин и пластический гребень под действием ударной силы и кварцевого песка. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
На рис. 5-2 (c) (d) показана морфология износа образца 2R, то есть высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃. При малом увеличении (рис. 5-2 (c)) поверхность износа образца относительно плоская. При большом увеличении (рис. 5-2 (d)) можно увидеть широкие и неглубокие борозды, а также очевидный клин пластической деформации, пластичный выступ и некоторые стружки, вызванные пластической деформацией. В то же время Появляется небольшое количество ямок выкрашивания, что в основном является механизмом микрорезания, сопровождаемого небольшим количеством сколов усталостной пластической деформации. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
На рис. 5-2 (E) (f) показана морфология износа образца 3R, то есть высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной при 1000 ℃, закаленной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃. При малом увеличении (Рис. 5-2 (E)) поверхность износа образца относительно плоская с некоторым количеством мусора. При большом увеличении (рис. 5-2 (f)) можно наблюдать большое количество ямок отслаивания неправильной формы. Механизм износа образца - это механизм выкрашивания пластической усталости. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
На рис. 5-2 (g) (H) показана морфология износа образца 4R, то есть высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной при 1000 ℃, закаленной при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃. При малом увеличении (рис. 5-2 (ж)) поверхность износа образца относительно плоская. При большом увеличении (Рис. 5-2 (H)) можно увидеть неглубокие и короткие борозды. Поскольку образец представляет собой отпущенный мартенсит, его твердость достигает 57.5 HRC, имеет высокое сопротивление резанию. Одновременно на изношенной поверхности может наблюдаться большое количество ямок отслаивания неправильной формы. Пластичность образца низкая. Под действием периодических напряжений происходит повторная пластическая деформация с образованием очага концентрации напряжений, усталостной трещины и, наконец, усталостного выкрашивания. Механизм износа образца - пластическое усталостное скалывание. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
Рис. 5-2 (I) (J) показывает морфологию абразивного истирания образца 5R, т.е. материала футеровки из бейнитной стали. При малом увеличении (рис. 5-2 (J)) можно увидеть, что длинные режущие борозды и короткие борозды существуют одновременно, а также можно увидеть небольшое количество ямок неправильной формы. Механизм микро-резки образца в основном представляет собой микро-режущий механизм. Образец имеет бейнитную структуру, имеет хорошее соответствие твердости, высокое значение твердости (51.3 HRC) и определенное сопротивление резанию; В то же время образец обладает высокой вязкостью, которая может вызывать большую пластическую деформацию и небольшое количество ямок выкрашивания в процессе ударно-коррозионного абразивного износа. Следовательно, ударная коррозионная стойкость образца к абразивному износу является наилучшей. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
Рис. 5-2 (k) (L) показывает морфологию истирания образца 6R, то есть композитного материала футеровки с матрицей стали с высоким содержанием марганца, при малом увеличении (Рис. 5-2) (k) (поверхность износа образца относительно плоские, можно наблюдать небольшое количество режущих борозд, а длинные и глубокие режущие борозды и часть остатков износа могут наблюдаться в течение длительного времени (Рис. 5-2 (L)), что указывает на то, что способность образца препятствовать порезанию является плохим, и на изношенной поверхности может наблюдаться большое количество неравномерных ямок скалывания, а механизм микрорезки является основным механизмом образца.На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что указывает на то, что Коррозионная стойкость образца хорошая. Твердость образца низкая без наклепа. Он не может получить достаточную твердость наклепа при энергии удара 4.5 Дж. Следовательно, сопротивление образца к резанию низкое, и ударная нагрузка коррозионная стойкость к абразивному износу наихудшая.
Рис. 5-2 (m) (n) показывает морфологию истирания образца 7R, т.е. материала футеровки из перлитной стали. При малом увеличении (рис. 5-2 (м)) поверхность истирания образца относительно плоская, и можно наблюдать небольшое количество ямок откола. При большом увеличении (рис. 5-2 (n)) можно увидеть глубокую борозду и остатки износа, а также плохая способность образца к резанию. Вокруг борозды и мусора могут наблюдаться ямки неправильной формы. Механизм микрорезки и доля усталостного скалывания образца аналогичны. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
В заключение следует отметить, что при испытании на ударную коррозию и абразивный износ при энергии удара 4.5 Дж некоторые образцы в основном представляют собой механизмы износа с микрорезанием, некоторые образцы в основном представляют собой механизмы изнашивания с выкрашиванием в результате усталости, а некоторые образцы испытывают одинаковую нагрузку на два механизма износа. Ударная эрозионная стойкость образцов определяется двумя механизмами, а именно твердостью и вязкостью. Согласно результатам испытаний, бейнитная сталь имеет наилучшее соответствие твердости и вязкости, а также наилучшую стойкость к ударам и истиранию. Износостойкость композитной футеровки с матричной матрицей из стали с высоким содержанием марганца является наихудшей, поскольку она не может получить достаточного упрочнения. Этот результат согласуется с результатом потери веса при истирании.
5.1.3 Эффект деформационного упрочнения износостойких легированных сталей при энергии удара 4.5 Дж.
Для изучения эффекта наклепа различных износостойких легированных сталей была измерена кривая постепенного изменения микротвердости изношенного приповерхностного слоя различных износостойких легированных сталей при энергии удара 4.5 Дж, то есть работа ударного износа. кривая упрочнения. На рис. 5-3 показаны кривые деформационного упрочнения высокоуглеродистой низколегированной коррозионно-стойкой стали, футеровки из бейнитной стали, футеровки из перлитной стали и композитной футеровки с матричной матрицей из высокомарганцевой стали при энергии удара 4.5 Дж.
Из рисунка видно, что при условии энергии удара 4.5 Дж различные износостойкие легированные стали обладают определенной степенью наклепа. Чем ближе к поверхности износа, тем лучше эффект наклепа; чем дальше от изнашиваемой поверхности, тем хуже эффект наклепа; Скорость упрочнения матричного композита из высокомарганцевой стали является наибольшей, а твердость увеличивается почти на 264. Результаты показывают, что твердость высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃, имеет наибольшую твердость. По твердости бейнитная сталь уступает только твердости, отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 250 ℃. Однако ударная вязкость первой лучше, чем у последней, а первая имеет относительно высокую твердость, поэтому первая имеет высокую твердость при 4.5 j. Результаты показывают, что износостойкость бейнитной стали является лучшей при энергии удара. что согласуется с результатом анализа качества коррозионного износа.
5.2 Характеристики износостойкости ударно-коррозионного абразива при энергии удара 9 Дж.
5.2.1 ударная коррозия, абразивная износостойкость
Под действием энергии удара 9j показаны потери на износ высокоуглеродистой низколегированной коррозионно-стойкой стали, футеровки из бейнитной стали, футеровки из перлитной стали и композитной футеровки с матричной матрицей из высокомарганцевой стали в различных состояниях термообработки с временем износа при ударной коррозии и абразивном износе. на рис. 5-4
- Результаты показывают, что потеря веса каждого образца увеличивается со временем, а скорость износа остается стабильной;
- Износостойкость и коррозионная стойкость образцов от высокой до низкой: 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + 570 ℃ отпуск высокоуглеродистая низколегированная сталь> гильза из бейнитной стали ≥ 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ закалка в масле + 570 ℃ отпуск с высоким содержанием углерода низколегированная сталь> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ закалка в масле + отпуск 250 ℃ высокоуглеродистая низколегированная сталь ≥ матрица из композитного материала с высоким содержанием марганца стали футеровка> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + отпуск 250 ℃ высокоуглеродистая низколегированная сталь ≥ перлитная сталь лайнер.
5.2.2 Анализ механизма истирания
На рис. 5-5 показана морфология изношенной поверхности высокоуглеродистой низколегированной коррозионно-стойкой стали, футеровки из бейнитной стали, футеровки из перлитной стали и футеровки из композиционного материала с матричной матрицей из высокомарганцевой стали при различных режимах термообработки.
На рис. 5-5 (a) (b) показана морфология истирания образца 1R, то есть высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃. При малом увеличении (рис. 5-5 (а)) поверхность износа образца относительно плоская. При большом увеличении (рис. 5-5 (b)) можно наблюдать явные режущие канавки с глубокими канавками и небольшим количеством ямок усталостного скола. На образце показан механизм режущего износа. Основным фактором является усталостное выкрашивание. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
На рис. 5-5 (c) (d) показана морфология износа образца 2R, т. Е. Отжиг 1000 ℃ + 950 ℃ нормализация + 250 ℃ отпуск высокоуглеродистой низколегированной стали. При малом увеличении (рис. 5-5 (c)) поверхность износа образца относительно плоская. При большом увеличении (Рис. 5-5 (d)) можно одновременно наблюдать большие и малые борозды, небольшое количество обрезков и небольшое количество сколов вокруг большой борозды. что основным механизмом образца является резка, сопровождаемая некоторым механизмом усталостного скалывания. На изношенной поверхности нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
На рис. 5-5 (E) (f) показана морфология истирания образца 3R, то есть отжиг при 1000 ℃ + закалка в масле 950 ℃ + отпуск при 570 ℃ высокоуглеродистой низколегированной стали. При малом увеличении (рис. 5-5 (E)) поверхность износа образца относительно плоская, без явных ямок усталостного выкрашивания. При большом увеличении (Рис. 5-5 (f)) было обнаружено много явных борозд от резания и некоторые ямки усталостного скола. Режущий механизм образца был в основном режущим, и одновременно имелся механизм усталостного скалывания. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
Рис. 5-5 (g) (H) показывает морфологию износа образца 4R, т. Е. Отжиг 1000 ℃ + закалка в масле 950 ℃ + отпуск высокоуглеродистой низколегированной стали 250 ℃. При малом увеличении (рис. 5-5 (ж)) поверхность износа образца относительно плоская. При большом увеличении (рис. 5-5 (H)) можно увидеть много коротких и неглубоких мелких бороздок, а также небольшое количество длинных и неглубоких мелких бороздок. На изношенной поверхности распределены язвы усталостного выкрашивания различных размеров. Механизм усталостного скалывания является основным механизмом образца, и в то же время существует небольшое количество режущего механизма. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
На рис. 5-5 (I) (J) показана морфология абразивного истирания образца 5R, то есть материала футеровки из бейнитной стали. При малом увеличении (рис. 5-5 (I)) поверхность износа образца относительно плоская, и видны явные режущие борозды. При большом увеличении (Рис. 5-5 (J)). На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
На рис. 5-5 (k) (L) показана морфология износа образца 6R, то есть композитного материала гильзы с матрицей из стали с высоким содержанием марганца. При малом увеличении (рис. 5-5 (k)) поверхность износа образца относительно плоская, и можно наблюдать явную борозду. При большом увеличении (Рис. 5-5 (L)) режущая борозда неглубокая, и можно увидеть немного мусора. В этих условиях ширина режущей борозды на поверхности износа составляет 4.5 Дж. В условиях воздействия энергии удара образец короткий и неглубокий, что указывает на то, что образец обладает более сильной противорезной способностью при коррозионно-абразивном износе при высокой энергии удара. На изношенной поверхности могут наблюдаться некоторые неровные ямки отслаивания, а механизм микрорезки является основным механизмом образца. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
Рис. 5-5 (m) (n) показывает морфологию истирания образца 7R, то есть материала гильзы из перлитной стали. При малом увеличении (рис. 5-5 (м)) поверхность износа образца относительно плоская, и могут наблюдаться явные язвы выкрашивания. При большом увеличении (рис. 5-5 (n)) ямки усталостного скола имеют следы многократной пластической деформации, и можно наблюдать небольшое количество режущих борозд и остатков износа. Механизм усталостного выкрашивания образца - это в основном усталостное растрескивание. На изношенной поверхности образца нет явной коррозии, что свидетельствует о хорошей коррозионной стойкости образца.
В заключение, при испытании на ударную коррозионную абразивную износостойкость при энергии удара 9j некоторые образцы в основном представляют собой механизмы износа с микрорезанием, а некоторые образцы в основном представляют собой механизмы износа с отколом и усталостью. Ударная эрозионная стойкость образцов определяется двумя механизмами, а именно твердостью и вязкостью. Согласно результатам испытаний, высокоуглеродистая низколегированная сталь, отожженная при 1000 ℃, нормализованная при 950 ℃ и отпущенная при 570 ℃, имеет хорошее соответствие между твердостью и ударной вязкостью, а ударная вязкость является наилучшей. . Футеровка из композиционного материала с матричной матрицей из стали с высоким содержанием марганца может получить определенное упрочнение при большой энергии удара, и в этих условиях ее износостойкость и коррозионная стойкость повышаются. Этот результат согласуется с результатом потери веса при истирании.
5.2.3 Эффект деформационного упрочнения износостойких легированных сталей при энергии удара 9 Дж.
На рис. 5-6 показаны кривые износа и деформационного упрочнения высокоуглеродистой низколегированной коррозионно-стойкой стали, футеровки из бейнитной стали, футеровки из перлитной стали и композитной футеровки с матричной матрицей из стали с высоким содержанием марганца при энергии удара 9 Дж. Из рисунка видно, что при условии энергии удара 9 Дж различные износостойкие легированные стали обладают определенной степенью наклепа. Чем ближе к поверхности износа, тем лучше эффект наклепа; чем дальше от изнашиваемой поверхности, тем хуже эффект наклепа; скорость упрочнения матричного композита из высокомарганцевой стали является наибольшей, а деформационное упрочнение - твердое. После отжига при 1000 ℃, закалки в масле при 950 ℃ и отпуска при 250 ℃ твердость высокоуглеродистой низколегированной стали самая высокая. твердость высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, уступает только твердости отожженной при 1000 ℃, закалке в масле при 950 ℃ и отпуске при 250 ℃. Однако первый имеет лучшую вязкость, чем второй, а первый имеет довольно высокую твердость. Следовательно, первая отжигается при 1000 ℃ при условии энергии удара 9 Дж +. Результаты показывают, что износостойкость высокоуглеродистой низколегированной стали, нормализованная при 950 ℃ и отпущенная при 570 ℃, является наилучшей, что согласуется с результатом. анализа качества коррозионного износа.
5.3 Результаты
Высокоуглеродистая низколегированная износостойкая сталь с содержанием Fe 93.50%, C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%, Ni 0.75% и N 0.10% обрабатывалась четырьмя различными способами. термические обработки. Были проведены испытания на ударно-коррозионный абразивный износ термообработанной высокоуглеродистой низколегированной стали, футеровки из бейнитной стали, композитной футеровки с матрицей из высокомарганцевой стали и футеровки из перлитной стали:
- В испытании на ударно-коррозионный абразивный износ при энергии удара 4.5 Дж стойкость к ударному коррозионному абразивному износу гильзы из бейнитной стали составляет гильза из бейнитной стали> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + 570 ℃ закаленная высокоуглеродистая низколегированная сталь> 1000 ℃ отжиг + Закалка в масле 950 ℃ + 250 ℃ Закаленная высокоуглеродистая низколегированная сталь> футеровка из перлитной стали> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + 250 ℃ закаленная высокоуглеродистая низколегированная сталь> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ закалка в масле + 570 ℃ закаленная высокоуглеродистая с низким содержанием углерода легированная сталь> композитная футеровка с матричной сталью с высоким содержанием марганца. Результаты показывают, что потеря веса легированной стали увеличивается со временем почти линейно.
- При энергии удара 4.5 Дж часть образцов представляет собой в основном механизмы изнашивания с микрорезанием, некоторые образцы в основном представляют собой механизмы изнашивания от усталостного выкрашивания, а некоторые образцы имеют оба механизма износа. Высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃ и нормализованные при 950 ℃ и отпущенные при 570 ℃, высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃, нормализованные при 950 ℃ и отпущенные при 250 ℃, футеровки из бейнитной стали и композитные футеровки с матричной матрицей из стали с высоким содержанием марганца В основном это микрорезной механизм, дополненный механизмом усталостного выкрашивания. Механизм усталостного выкрашивания высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженный при 1000 ℃, закаленный в масле при 950 ℃ и отпущенный при 570 ℃, и отожженный при 1000 ℃ + закалка в масле при 950 ℃ и отпущенный при 250 ℃, в основном являются механизмами усталостного выкрашивания, дополненными микрорежущий механизм. Для футеровки из перлитной стали не менее важен механизм усталостного скалывания и микрорезания.
- В испытании на ударно-коррозионный абразивный износ при энергии удара 9 Дж сопротивление абразивному износу при ударной коррозии выглядит следующим образом: отжиг 1000 ℃ + 950 ℃ нормализация + 570 ℃ отпуск высокоуглеродистая низколегированная сталь> облицовочная пластина из бейнитной стали ≥ 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ закалка в масле + восстановление 570 ℃ Высокоуглеродистая низколегированная сталь, отожженная при 1000 ℃, закаленная в масле при 950 ℃ и отпущенная при 250 ℃ для высокоуглеродистой низколегированной стали ≥ матричный композитный вкладыш с высоким содержанием марганца стали> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + 250 ℃ закалка высокоуглеродистой низколегированной стали ≥ гильзы из перлитной стали. Результаты показывают, что потеря веса легированной стали увеличивается со временем почти линейно.
- При энергии удара 9 Дж некоторые образцы в основном представляют собой механизмы износа с микрорезанием, а некоторые образцы - с механизмами усталостного откольного износа. Высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃, нормализованные при 950 ℃ и отпущенные при 570 ℃, высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃, нормализованные при 950 ℃ и отпущенные при 250 ℃, высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃ и закалка в масле при 950 ℃ и отпуск при 570 ℃, футеровка из бейнитной стали и композитная футеровка с матричной матрицей из марганцевой стали в основном представляют собой механизм микронрезания, дополненный механизмом усталостного выкрашивания. В механизме усталостного скалывания высокоуглеродистой низколегированной стали и футеровки из перлитной стали, отожженных при 1000 ℃ и закаленных в масле при 950 ℃ и отпущенных при 250 ℃, преобладает механизм усталостного скалывания, дополненный механизмом микрорезания.
- При энергии удара 4.5 Дж и 9 Дж коррозия всех образцов не очевидна. В условиях испытаний коррозионная стойкость этих образцов хорошая.
6.0.Результаты исследования футеровок мельниц из легированной стали, устойчивых к коррозии и истиранию.
В этой статье с использованием металлографического микроскопа Lycra, муфельной печи, твердомера и рентгеновской дифрактометрии в качестве фона взяты условия ударной коррозии и абразивного износа футеровки мельницы полуавтогенного мельницы. Влияние термической обработки на микроструктуру и твердость. Поглощенная энергия удара, результаты испытаний на растяжение и коррозионно-абразивный износ высокоуглеродистой низколегированной стали были изучены с помощью дифрактометра, приборной ударной машины, машины для испытания на растяжение, прибора для испытания на ударно-коррозионный абразивный износ и растрового электронного микроскопа. Одновременно изучаются футеровки мельниц из новых сталей из бейнитного сплава, новых футеровок для мельниц из композиционных легированных сталей с высоким содержанием марганца и перлитных сталей. Основные выводы таковы:
- После отжига при 1000 ℃, нормализации при 950 ℃ и отпуска при 570 ℃ микроструктура износостойкой высокоуглеродистой низколегированной стали с составом C 0.65%, Si 0.54%, Mn 0.97%, Cr 2.89%, Mo 0.35%. , Ni 0.75%, N 0.10% - перлит. Высокоуглеродистая низколегированная сталь, отожженная при 1000 ℃, нормализованная при 950 ℃ и отпущенная при 250 ℃, также имеет перлитную структуру. Однако перлитная структура первого имеет тенденцию к сфероидизации, и его комплексные свойства лучше, чем у второго. Микроструктура высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, представляет собой отпущенный сорбит с мартенситной ориентацией. Высокоуглеродистая низколегированная сталь, отожженная при 1000 ℃, закаленная в масле при 950 ℃ и отпущенная при 250 ℃, является отпущенным мартенситом. Высокоуглеродистая низколегированная сталь, отожженная при 1000 ℃, закаленная в масле при 950 ℃ и отпущенная при 250 ℃, имеет наивысшую твердость по Роквеллу (57.5 HRC). Высокоуглеродистая низколегированная сталь, отожженная при 1000 ℃, нормализованная до 950 ℃ и отпущенная при 570 ℃, имеет самую высокую энергию поглощения удара (8.37 Дж) и лучшую вязкость. Результаты испытания на растяжение показывают, что прочность высокоуглеродистой низколегированной стали (№ 3), отожженной при 1000 ℃, закаленной в масле при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, имеет лучшую прочность (RM: 1269 МПа). Результаты испытаний на растяжение также показывают, что удлинение после разрушения δ высокоуглеродистой низколегированной стали (№1), отожженной при 1000 ℃, нормализованной при 950 ℃ и отпущенной при 570 ℃, имеет максимальное удлинение после разрушения (14.31%), и разрушение является вязким.
- Результаты показывают, что микроструктура футеровки из бейнитной стали представляет собой черный игольчатый нижний бейнит и часть перьевидного верхнего бейнита, а твердость составляет 51.7 HRC. После пробного применения твердость гильзы увеличивается на 50 HV, глубина наклепа составляет 10 мм, а поглощение энергии удара V-образным надрезом составляет 7.50 Дж. Композитный вкладыш с матрицей из высокомарганцевой стали представляет собой композитный материал с аустенитом. структура как матрица и карбид как вторая фаза. Твердость гильзы составляет 26.5 HRC, а максимальная твердость гильзы составляет 667 HV (58.7 HRC), глубина наклепа составляет 12 мм, поглощенная энергия удара стандартной U-образной канавки составляет 87.70 Дж, а ударное разрушение Поверхность представляет собой вязкий излом. Относительное удлинение после разрушения составляет 9.20%, а разрыв при растяжении - смешанный. Предел прочности на разрыв и предел текучести футеровки составляют 743 МПа и 547 МПа соответственно. Микроструктура гильзы из перлитной стали представляет собой черно-белую перлитную структуру, а ее твердость составляет 31.3 HRC. После пробного использования явного явления деформационного упрочнения не наблюдается. Поглощенная энергия удара стандартного V-образного паза гильзы из перлитной стали составляет 6.00 Дж, а поверхность разрушения представляет собой микролокальное пластическое разрушение и макрохрупкое разрушение. Относительное удлинение после разрушения футеровки из перлитной стали составляет 6.70%, а трещина при растяжении является хрупкой. Предел прочности на разрыв и предел текучести футеровки из перлитной стали составляют 766 МПа и 420 МПа.
- При 4.5 Дж. В испытании на ударно-коррозионный абразивный износ под воздействием энергии удара сопротивление коррозии и абразивному износу бейнитной стальной футеровки> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + 570 ℃ закаленная высокоуглеродистая низколегированная сталь> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ масло закалка + 250 ℃ закаленная высокоуглеродистая низколегированная сталь> футеровка из перлитной стали> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + 250 ℃ отпущенная высокоуглеродистая низколегированная сталь> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ закалка в масле + 570 Высокоуглеродистая низколегированная сталь в отпущенном состоянии > Композитная футеровка с матрицей из марганцевой стали. Высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃ и нормализованные при 950 ℃ и отпущенные при 570 ℃, высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃ и нормализованные при 950 ℃ и отпущенные при 250 ℃, футеровки из бейнитной стали и композитные футеровки с матричной матрицей из стали с высоким содержанием марганца В основном это микрорезной механизм, дополненный механизмом усталостного выкрашивания. Механизм усталостного выкрашивания высокоуглеродистой низколегированной стали, отожженный при 1000 ℃, закаленный в масле при 950 ℃, отпущенный при 570 ℃ и отожженный при 1000 ℃ + закалка в масле при 950 ℃ и отпущенный при 250 ℃, в основном представляет собой механизм усталостного скалывания, дополненный микрорежущий механизм. Механизм усталостного скалывания и механизм микрорезания одинаково важны для футеровки из перлитной стали.
- В испытании на ударную коррозию и абразивный износ при энергии удара 9 Дж сопротивление абразивному износу при ударной коррозии выглядит следующим образом: 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + 570 ℃ отпуск высокоуглеродистая низколегированная сталь> облицовочная пластина из бейнитной стали ≥ 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ закалка в масле + восстановление 570 ℃ Высокоуглеродистая низколегированная сталь, отожженная при 1000 ℃, закалка в масле при 950 ℃, отпущенная при 250 ℃, высокоуглеродистая низколегированная сталь ≥ матрица композитной футеровки с высоким содержанием марганцевой стали> 1000 ℃ отжиг + 950 ℃ нормализация + 250 Закалка ℃ высокоуглеродистой низколегированной стали ≥ перлитная футеровка. Высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃, нормализованные при 950 ℃ и отпущенные при 570 ℃, высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃, нормализованные при 950 ℃ и отпущенные при 250 ℃, высокоуглеродистые низколегированные стали, отожженные при 1000 ℃ и закалка в масле при 950 ℃ и отпуск при 570 ℃, футеровка из бейнитной стали и композитная футеровка с матричной матрицей из марганцевой стали в основном представляют собой механизм микронрезания, дополненный механизмом усталостного выкрашивания. В механизме усталостного скалывания высокоуглеродистой низколегированной стали и футеровки из перлитной стали, отожженных при 1000 ℃ и закаленных в масле при 950 ℃ и отпущенных при 250 ℃, преобладает механизм усталостного скалывания, дополненный механизмом микрорезания.
- При энергии удара 4.5 Дж и 9 Дж коррозия всех образцов не очевидна, а коррозионная стойкость всех образцов лучше в условиях испытаний.