تصميم بطانات الكرة الفولاذية منخفضة سبائك الصلب
تتمثل الوظيفة الرئيسية لبطانة مطحنة الكرة في حماية المطحنة واستخدام ذروة محدبة للبطانة للعب الكرة لطحن المواد وسحقها. لذلك ، فإن نمط الفشل الرئيسي للبطانة هو التآكل الكاشطة تحت التأثير المتكرر للطاقة الصغيرة. في حالة التآكل الكاشطة ، تؤثر مقاومة التآكل بشكل مباشر على عمر خدمة الأجزاء ، لذا فإن البحث عن مقاومة التآكل يمثل أيضًا مشكلة فنية مهمة. تم طرح هذا المشروع لفشل البطانة في ظل ظروف التآكل الكاشطة ، والغرض من ذلك هو تحسين الأداء الشامل للمواد المقاومة للتآكل الفولاذية منخفضة السبائك في ظل هذه الحالة.
سبائك الصلب منخفض بطانات الكرة المطحنة تحليل المواد
عادةً ما تحتوي مواد السبائك الفولاذية المقاومة للاهتراء على عناصر صناعة السبائك مثل السيليكون ، والمنغنيز ، والكروم ، والموليبدينوم ، والنيكل ، وما إلى ذلك. جعل المواد لديها مقاومة تآكل أفضل.
كربون: يعتبر الكربون عنصرًا مهمًا يؤثر على القوة والصلابة والمتانة والصلابة ومقاومة التآكل لفولاذ الزهر. إذا كان محتوى الكربون مرتفعًا جدًا ، فإن صلابة المرتنسيت عالي الكربون المتكون بعد المعالجة الحرارية تكون عالية ، ولكن الصلابة منخفضة ، ومن السهل تشكيل التشققات أثناء المعالجة الحرارية ؛ إذا كان محتوى الكربون منخفضًا جدًا ، فإن صلابة وصلابة الصب تكون ضعيفة ، ومقاومة التآكل ضعيفة. بالنظر إلى مزيج الصلابة والمتانة ، تم اعتماد محتويين مختلفين من الكربون (جزء الكتلة ، كما هو موضح أدناه) في هذه المادة ، والتي كانت 0.30٪ - 0.35٪ و 0.40٪ - 0.45٪ ، على التوالي. تمت دراسة تأثير محتويين من الكربون على البنية المجهرية وخصائص سبائك الصلب المنخفض.
الكروم: الكروم هو أحد العناصر الأساسية للمواد المقاومة للتآكل. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تحسين صلابة الفولاذ ، وتقوية المصفوفة بالمحلول ، وتحسين مقاومة أكسدة الفولاذ وزيادة مقاومته للتآكل. يشكل الكروم والحديد محلولًا صلبًا مستمرًا ويشكلان مجموعة متنوعة من المركبات بالكربون. لكربيد الكروم المعقد تأثير كبير على خصائص الفولاذ ، وخاصة تحسين مقاومة التآكل. يشكل Cr و Fe المركب المعدني FeCr. يمكن أن يزيد الكروم بشكل كبير من صلابة الفولاذ ، ولكنه يميل أيضًا إلى زيادة هشاشة الفولاذ. يحسن الكروم من هشاشة الفولاذ ويقلل من نقطة مارتينسيت في الفولاذ. عند إضافة الكروم إلى الحديد والصلب النقي ، يمكن تحسين القوة والصلابة عند محتوى معين من الكروم. بالنظر إلى تأثير الكروم على البنية الدقيقة وخصائص الفولاذ ، فإن محتوى الكروم هو 1.0٪ ~ 1.4٪. لوحظ تأثير الكروم على البنية الدقيقة وخصائص الفولاذ من خلال التجربة.
النيكل: لا يشكل النيكل والكربون كربيدات. إنها عناصر السبائك الرئيسية لتشكيل الأوستينيت وتثبيته. في هذا الصدد ، يأتي الدور في المرتبة الثانية بعد الكربون والنيتروجين. يوجد النيكل والحديد في طور α وطور من الفولاذ على شكل قابلية ذوبان متبادلة ، مما يجعلها أقوى. من خلال تكرير حجم الحبيبات في مرحلة α ، يتم تحسين خصائص درجات الحرارة المنخفضة ، وخاصة صلابة الفولاذ. يمكن للنيكل أن يحسن صلابة الفولاذ عن طريق تقليل درجة حرارة التحول الحرجة ومعدل انتشار العناصر في الفولاذ. يمكن تحسين بعض الخصائص الفيزيائية للصلب والسبائك بشكل ملحوظ عندما يكون محتوى النيكل مرتفعًا. تأثير النيكل على الصلابة واللدونة وخصائص العمليات الأخرى للصلب أقل من تأثير عناصر السبائك الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن النيكل عنصر نادر ومادة إستراتيجية مهمة ، فقد تم تحديد محتوى النيكل بنسبة 0.4٪ بناءً على العوامل المذكورة أعلاه.
الموليبدينوم: ينتمي الموليبدينوم إلى عنصر منطقة المرحلة المغلقة. يوجد الموليبدينوم في مرحلة المحلول الصلب ومرحلة الكربيد في الفولاذ. في مرحلة الكربيد ، عندما يكون محتوى Mo منخفضًا ، فإنه يشكل سمنتيت مركب بالحديد والكربون ؛ عندما يكون المحتوى مرتفعًا ، فإنه يشكل كربيده الخاص. يمكن تلخيص تأثير الموليبدينوم في الفولاذ على أنه تحسين الصلابة ، وتحسين القوة الحرارية ، ومنع هشاشة المزاج ، وزيادة البقايا والإكراه ، وتحسين مقاومة التآكل للسبائك في بعض الوسائط ومنع تأليب الميل للتآكل. الموليبدينوم له تأثير قوي على حل تقوية الفريت ويحسن ثبات الكربيدات ، لذلك يكون له تأثير إيجابي على قوة الفولاذ. إن تأثير الموليبدينوم على التقصف المزاجي للصلب أمر معقد للغاية. كعنصر سبيكة واحد ، يزيد الموليبدنوم من هشاشة الفولاذ ، ولكن عندما يتعايش مع عناصر أخرى ، مثل الكروم والمنغنيز ، يقلل الموليبدينوم أو يمنع هشاشة المزاج التي تسببها العناصر الأخرى. نظرًا لأن المحتوى المختلف من الموليبدينوم قد يكون له تأثيرات مختلفة على خصائص الفولاذ ، فقد قررنا تحديد محتوى الموليبدينوم في التجربة على أنه 0.25٪ - 0.35٪ و 0.45٪ - 0.60٪.
المنغنيز: المنغنيز مزيل أكسدة جيد ومزيل الكبريت. يشكل المنغنيز والحديد محلولًا صلبًا ، مما يحسن صلابة وقوة الفريت والأوستينيت في الفولاذ ؛ في الوقت نفسه ، هو عنصر تشكيل كربيد ، يدخل السمنتيت ليحل محل بعض ذرات الحديد. يمكن للمنغنيز تنقية البرليت وتحسين قوة فولاذ البرليت بشكل غير مباشر عن طريق تقليل درجة حرارة التحول الحرجة. يمكن أن يقلل المنغنيز أيضًا بدرجة كبيرة من درجة حرارة AR1 ومعدل تحلل الأوستينيت للصلب. المنغنيز له تأثير معنوي في تحسين قوة فولاذ البرليت الكربوني المنخفض والمتوسط. ومع ذلك ، كعنصر صناعة السبائك ، فإن المنغنيز له عيوبه. عندما يكون محتوى المنغنيز أعلى ، يميل حجم حبيبات الفولاذ إلى الخشونة وتزداد حساسية هشاشة المزاج. من السهل إنتاج بقع بيضاء في الفولاذ بسبب التبريد غير السليم بعد الصهر والصب والتزوير. بالنظر إلى تأثيرات المنجنيز على البنية الدقيقة وخصائص الفولاذ ، فإن محتوى المنجنيز هو 1.1٪ 1.4٪.
السيليكون: السيليكون هو أحد العناصر المشتركة للصلب. كعنصر في صناعة السبائك ، يجب ألا يقل محتوى السيليكون في الفولاذ عن 0.40٪. لا يشكل السيليكون كربيدًا في الفولاذ ، ولكنه موجود في الفريت أو الأوستينيت في شكل محلول صلب. إنه يحسن قوة المحلول الصلب في الفولاذ ، ومعدل تشوهه في العمل البارد قوي جدًا ، ويحتل المرتبة الثانية بعد الفوسفور ، ولكنه يقلل أيضًا من صلابة ودونة الفولاذ إلى حد معين. إذا كان محتوى السيليكون أكثر من 3٪ ، فسيتم تقليل مرونة الفولاذ وصلابة وليونة الفولاذ بشكل كبير. يمكن للسيليكون تحسين الحد المرن ، وحد العائد ، ونسبة الخضوع ، وقوة التعب ، ونسبة التعب للفولاذ. يمكن أن يزيد السيليكون من درجات حرارة التلدين والتطبيع والتبريد للفولاذ ، ويقلل من معدل انتشار الكربون في الفريت ، ويزيد من استقرار تقسية الفولاذ. بالنظر إلى تأثيرات السيليكون على الخصائص والبنية الدقيقة للفولاذ ، فإن نطاق محتوى السيليكون هو 1.1٪ ~ 1.4٪.
الأرضية النادرة: هناك وظيفتان رئيسيتان للأتربة النادرة في الفولاذ ، إحداهما التنقية والأخرى هي صناعة السبائك. يمكن لـ Re تحسين البنية المجهرية المصبوبة ، وتحسين حجم الحبوب ، وتنقية الفولاذ المصهور ، وتعديل الشوائب غير المعدنية ، وتحسين شكلها وتوزيعها ، وتلعب دورًا في التلوين الدقيق. تحسين خصائص المتانة والصب (مقاومة التكسير الساخن والسيولة) ، وتحسين القوة. ومع ذلك ، نظرًا لعدم التأكد من طريقة الإضافة والكمية ، إذا كان محتوى الأرض النادر كبيرًا جدًا ، فقد يكون له تأثير سلبي على خصائص الفولاذ. لذلك ، تم تحديد محتوى الأرض النادرة في هذه المادة ليكون 0.04٪ - 0.06٪.
البورون: تتمثل الوظيفة البارزة للبورون في الفولاذ في أنه يمكن زيادة صلابة الفولاذ بكمية صغيرة من البورون (0.001٪). عندما يكون محتوى البورون أكثر من 0.007٪ ، فإنه يؤدي إلى تقصف ساخن للصلب. لذلك ، تم تحديد محتوى البورون في هذه المادة ليكون 0.003٪.
تم اختيار العناصر الرئيسية للمواد التجريبية وفقًا للتحليل أعلاه. محتوى الكربون للعينة # 1 و # 2 هو 0.30٪ - 0.35٪ ، ومحتوى الموليبدينوم 0.25٪ - 0.35٪ ؛ محتوى الكربون للعينة رقم 3 ورقم 4 هو 0.40٪ - 0.45٪ ، ومحتوى الموليبدينوم هو 0.45٪ - 0.60٪.
بطانات مطحنة الكرة الفولاذية منخفضة السبائك الصب عملية
في هذه التجربة ، يتم استخدام فرن حثي بتردد متوسط 50 كيلو وات للصهر. من أجل تقليل أكسدة شحنة الفرن ، يجب تجنب تقليب المعدن المنصهر قدر الإمكان. في المرحلة اللاحقة من الصهر ، يجب ألا تكون كتلة التغذية كبيرة جدًا ويجب تجفيفها إلى درجة حرارة معينة لمنع تناثرها في فم الفرن. تسلسل التغذية هو خردة الصلب ، والحديد الخام ← صفيحة النيكل ، والكروم الحديدي ، والفيروموليبدينوم ← الفيروسيليكون ، والمنغنيز الحديدي ← الفيروسيليكون الأرضي النادر ، وأخيراً إضافة الألومنيوم لإزالة الأكسدة.
بعد الخلط الجاف لمدة 2-3 دقائق ، تم خلط رمل الصب بالماء والزجاج لمدة 4-6 دقائق. بعد صنع القالب ، يتم تقوية القالب عن طريق نفخ ثاني أكسيد الكربون (ضغط النفخ 0.15-0.25 ميجا باسكال ، وقت النفخ هو 1-2 دقيقة). قبل الصب ، يتم تسخين قالب الرمل والسبائك في الفرن وإبقائهما جافين. درجة حرارة التسخين المسبق حوالي 100 ℃.
بطانات مطحنة الكرة الصلب منخفضة سبائك المعالجة الحرارية
يجب معالجة خصائص المواد المصبوبة بشكل صحيح. في ظروف العمل الفعلية ، يجب الحصول على هيكل المارتنسيت ذو الصلابة العالية والقوة العالية والمتانة الجيدة ، كما يتم اعتماد عملية المعالجة الحرارية للتبريد والتلطيف. الأوستينيت غير المبرد من الفولاذ المقاوم للتآكل منخفض السبيكة مستقر نسبيًا ، ومعدل تبريد الزيت في منطقة درجات الحرارة المنخفضة أصغر بكثير من معدل الماء ، لذا فإن الزيت هو وسيلة التبريد الأنسب. التقسية هي تقليل الضغط المتبقي الناجم عن التبريد أو القضاء عليه ، وتحسين اللدونة وصلابة المادة ، وتقليل هشاشتها ، والحصول على المزيج المناسب من اللدونة والصلابة والصلابة. لذلك ، يتم اختيار درجات حرارة التبريد البالغة 850 ، و 880 ، و 910 ، و 930 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. درجة حرارة التسخين هي 1 ، 200 ، 230 ، 260 ℃ ، ومدة الانتظار ساعتان.
اختبار أداء بطانات مطحنة الكرة الفولاذية منخفضة السبيكة
تم قياس صلابة العينات بواسطة جهاز اختبار صلابة روكويل hr-150 ، وتم ملاحظة البنية المجهرية بواسطة مجهر أوليمبوس BH-2 المعدني.
علامة التبويب 1 صلابة العينات المصبوبة (HRC | ||||
عينة | النقطة الأولى | النقطة الثانية | النقطة الثالثة | ج. |
#1 | 31 | 36 | 35 | 34 |
#2 | 31 | 35.5 | 37 | 34.5 |
#3 | 38 | 39 | 40 | 39 |
#4 | 39 | 38.5 | 41 | 39.5 |
يمكن أن نرى من الجدول 1 أن قيم الصلابة للعينات رقم 1 و 2 هي نفسها تقريبًا ، ولكن مع زيادة محتوى الكربون ، تزداد صلابة العينات رقم 3 و 4 بشكل واضح.
يمكن أن نرى من الشكل 1 أنه في كل منحنى درجة حرارة التبريد ، مع زيادة درجة حرارة التهدئة ، تُظهر قيمة الصلابة للعينة رقم 1 بشكل أساسي اتجاهًا هبوطيًا ، لكن نطاق الانخفاض ليس كبيرًا جدًا ، والاتجاه التنازلي هو لطيف نسبيًا على منحنى صلابة التأثير ، مع زيادة درجة حرارة التبريد ، تنخفض القيمة ، ولكن مع زيادة درجة حرارة التقسية ، تزداد قيمتها. مع زيادة درجة حرارة التقسية ، ينخفض محتوى الكربون ، ومحتوى عنصر صناعة السبائك ، وكثافة الخلع ، وعدد التوأمة في مصفوفة مارتينسيت ، وبالتالي تقل كمية التعزيز أيضًا ، وبالتالي تقل الصلابة. مع زيادة درجة حرارة التقسية ، فإن عملية إعادة بلورة المصفوفة ونقطة الكربيد تتخفف وتكوير. نظرًا لأن كروية الكربيد تقلل من مسافة الانزلاق الخلع وتجعل مسافة الانزلاق أقصر ، لا يمكن للخلع أن يقطعها ، وبالتالي تظهر المتانة اتجاهًا تصاعديًا.
يمكن أن نرى من الشكل 2 أن البنية المجهرية للعينات # 1 و # 3 هي بيرليت。
يوضح الشكل 3 التركيب المعدني للعينة بعد التبريد عند 910 ℃ والتلطيف عند 230 ℃. يمكن ملاحظة أن البنية المجهرية والمصفوفة لنوعين من العينات عبارة عن مارتينسيت. البنية المجهرية للعينة موحدة وحجم الحبوب جيد.
علامة التبويب 2 نتائج تجربة الارتداء بعد المعالجة الحرارية | |||||
عينة | اولا افقد الوزن ث / جم | فقدان الوزن ث / جم | متوسط فقدان الوزن ث / جم | صلابة (hrc) | ارتداء المقاومة |
#1 | 0.04013 | 0.03705 | 0.03859 | 50 | 25.91345 |
#2 | 0.03874 | 0.03615 | 0.03744 | 51.3 | 26.7094 |
#3 | 0.03091 | 0.03461 | 0.03276 | 53.6 | 30.52503 |
#4 | 0.03288 | 0.0245 | 0.02869 | 55.5 | 34.85535 |
يمكن أن نرى من الجدول 2 أنه مع زيادة الصلابة ، تزداد مقاومة التآكل لعينات # 1 - # 4 بدورها. لذلك ، يمكن استنتاج أن فقد المواد يرتبط ارتباطًا مباشرًا بصلابة المواد. كلما زادت الصلابة ، كلما كان فقدان الوزن أصغر ، كانت مقاومة التآكل أفضل للمواد. بالإضافة إلى ذلك ، تساهم الكربيدات المشتتة في المصفوفة أيضًا في مقاومة التآكل للمواد ، ولكن التأثير أقل من تأثير الصلابة بسبب القليل من الكربيدات المترسبة.
النتائج
- تتميز بطانات مطحنة الكرة الفولاذية منخفضة السبائك التي تمت دراستها في هذا البحث بصلابة عالية واستقرار تقسية عالي.
- بعد التسقية عند 850-930 ℃ والتلطيف عند 200-290 ℃ ، يتم الحصول على مارتينسيت اللوح المقسى بدقة ، مما يجعل الفولاذ يتمتع بقوة عالية وصلابة عالية ومقاومة تآكل عالية.
- كلما زادت الصلابة ، كلما قل الوزن ، كانت مقاومة التآكل أفضل.
نبذة عن الكاتب:
الصين الصانع بطانات مطحنة، Qiming Machinery هي شركة رائدة في تصميم وتصنيع وتوريد بطانات المطاحن لمعالجة المعادن وصناعات المحاجر. إنه يوفر للعملاء حلول بطانة مقاومة التآكل الكاملة للمطاحن التي تزيد من الأداء وتوفر المعدات وتقلل من تكاليف الصيانة. يتم أيضًا اختبار بطانات المطاحن لتحمل مستوى حموضة العناصر المختلفة التي قد تكون موجودة في عملية الطحن. يعني عمر الطحن الأطول لجهازك نفقات أقل ومزيدًا من الأرباح أو الدخل لشركتك.