Návrh vložek z kulových mlýnů z nízkolegované oceli
Hlavní funkcí vložky kulového mlýna je chránit mlýn a pomocí konvexního špičky vložky hrát míč k drcení a drcení materiálu. Proto hlavním režimem poruchy vložky je abrazivní opotřebení při opakovaném nárazu malé energie. Za podmínek abrazivního opotřebení má odolnost proti opotřebení přímý vliv na životnost dílů, takže výzkum odolnosti proti opotřebení je také důležitým technickým problémem. Tento projekt je předložen pro selhání vložky za podmínek abrazivního opotřebení a účelem je za těchto podmínek zlepšit komplexní výkonnost materiálu odolného proti opotřebení z nízkolegované oceli.
Nízkolegovaná ocel Vložky kulového mlýna Analýza materiálu
Nízkolegované ocelové materiály odolné proti opotřebení obvykle obsahují legující prvky, jako je křemík, mangan, chrom, molybden, nikl atd. Silný vliv těchto legujících prvků na strukturu matrice a vytvrditelnost materiálu lze plně využít, což může aby materiál měl lepší odolnost proti opotřebení.
Uhlík: Uhlík je důležitým prvkem, který ovlivňuje pevnost, tvrdost, houževnatost, kalitelnost a odolnost proti opotřebení lité oceli. Pokud je obsah uhlíku příliš vysoký, je tvrdost martenzitu s vysokým obsahem uhlíku vytvořeného po tepelném zpracování vysoká, ale houževnatost je nízká a během tepelného zpracování se snadno tvoří praskliny; pokud je obsah uhlíku příliš nízký, špatná vytvrditelnost a tvrdost odlitku a špatná odolnost proti opotřebení. Vzhledem k kombinaci tvrdosti a houževnatosti byly v tomto materiálu použity dva různé obsahy uhlíku (hmotnostní zlomek, stejný níže), což bylo 0.30% - 0.35% a 0.40% - 0.45%. Byly studovány účinky dvou obsahů uhlíku na mikrostrukturu a vlastnosti nízkolegované oceli.
Chrom: Chrom je jedním ze základních prvků materiálů odolných proti opotřebení. Jeho hlavní funkcí je zlepšit kalitelnost oceli, posílit matrici roztokem, zlepšit oxidační odolnost oceli a zvýšit její korozní odolnost. Chrom a železo tvoří kontinuální tuhý roztok a s uhlíkem tvoří různé sloučeniny. Složitý karbid chrómu má významný vliv na vlastnosti oceli, zejména na zlepšení odolnosti proti opotřebení. Cr a Fe tvoří intermetalickou sloučeninu FeCr. Chrom může významně zvýšit kalitelnost oceli, ale má také tendenci zvyšovat křehkost oceli. Chrom zlepšuje křehkost oceli a snižuje martenzitový bod ms oceli. Když se do čistého železa a oceli přidá chrom, lze při určitém obsahu chromu zlepšit pevnost a tvrdost. S ohledem na účinek chrómu na mikrostrukturu a vlastnosti oceli je obsah chrómu 1.0% ~ 1.4%. Vliv chrómu na mikrostrukturu a vlastnosti oceli je sledován experimentem.
Nikl: Nikl a uhlík netvoří karbidy. Jsou hlavními legovacími prvky pro formování a stabilizaci austenitu. V tomto ohledu je role na druhém místě za uhlíkem a dusíkem. Nikl a železo existují v α fázi a γ fázi oceli ve formě vzájemné rozpustnosti, což je posiluje. Upřesněním zrnitosti fáze α se zlepší vlastnosti při nízkých teplotách, zejména houževnatost oceli. Nikl může zlepšit kalitelnost oceli snížením kritické transformační teploty a rychlosti difúze prvků v oceli. Některé fyzikální vlastnosti oceli a slitiny lze výrazně zlepšit, pokud je vysoký obsah niklu. Vliv niklu na houževnatost, plasticitu a další procesní vlastnosti oceli je menší než u jiných slitinových prvků. Vzhledem k tomu, že nikl je vzácným prvkem a důležitým strategickým materiálem, je obsah niklu na základě výše uvedených faktorů stanoven na 0.4%.
Molybden: Molybden patří k prvku uzavřené oblasti γ fáze. Molybden existuje ve fázi pevného roztoku a ve fázi karbidu v oceli. Ve fázi karbidu, když je obsah Mo nízký, tvoří složený cementit se železem a uhlíkem; když je obsah vysoký, vytváří svůj vlastní speciální karbid. Účinek molybdenu v oceli lze shrnout jako zlepšení kalitelnosti, zlepšení tepelné pevnosti, zabránění křehkosti temperamentu, zvýšení remanence a koercivity, zlepšení korozní odolnosti slitiny v některých médiích a zabránění důlkové koroze. Molybden má pevný účinek na zesílení roztoku na feritu a zlepšuje stabilitu karbidů, takže má příznivý vliv na pevnost oceli. Účinek molybdenu na temperování oceli je poměrně komplikovaný. Jako jediný slitinový prvek zvyšuje Mo křehkost oceli, ale když koexistuje s dalšími prvky, jako je chrom a mangan, molybden snižuje nebo potlačuje křehkost způsobenou jinými prvky. Protože odlišný obsah molybdenu může mít různé účinky na vlastnosti oceli, rozhodli jsme se v experimentu zvolit obsah molybdenu jako 0.25% - 0.35% a 0.45% - 0.60%.
Mangan: Mangan je dobrý deoxidátor a odsířený. Mangan a železo tvoří pevný roztok, který zlepšuje tvrdost a pevnost feritu a austenitu v oceli; současně je to prvek tvořící karbid, který vstupuje do cementitu, aby nahradil některé atomy železa. Mangan může nepřímo rafinovat perlit a zvyšovat pevnost perlitové oceli snížením kritické transformační teploty. Mangan může také významně snížit teplotu AR1 a rychlost rozkladu austenitu oceli. Mangan má významný vliv na zlepšení pevnosti nízko a středně uhlíkových perlitových ocelí. Avšak jako legující prvek má mangan své nevýhody. Když je obsah Mn vyšší, zrnitost oceli má tendenci být zhrubnuta a zvyšuje se citlivost křehkosti. Je snadné vyrobit bílé skvrny v oceli kvůli nesprávnému chlazení po tavení, odlévání a kování. S ohledem na účinky manganu na mikrostrukturu a vlastnosti oceli je obsah manganu 1.1% ~ 1.4%.
Křemík: Křemík je jedním z běžných prvků oceli. Jako legující prvek by obsah křemíku v oceli neměl být menší než 0.40%. Křemík netvoří karbid v oceli, ale existuje ve feritu nebo austenitu ve formě pevného roztoku. Zlepšuje pevnost pevného roztoku v oceli a jeho rychlost vytvrzování při deformaci za studena je velmi silná, druhá pouze po fosforu, ale do určité míry také snižuje houževnatost a plasticitu oceli. Pokud je obsah křemíku vyšší než 3%, výrazně se sníží plasticita, houževnatost a tažnost oceli. Křemík může zlepšit mez pružnosti, mez kluzu, mez kluzu, únavovou pevnost a únavový poměr oceli. Křemík může zvýšit teploty žíhání, normalizaci a kalení oceli, snížit rychlost difúze uhlíku ve feritu a zvýšit stabilitu oceli při popouštění. S ohledem na účinky křemíku na vlastnosti a mikrostrukturu oceli je obsahový rozsah křemíku 1.1% ~ 1.4%.
Vzácná země: V oceli existují dvě hlavní funkce vzácných zemin, jednou je čištění a druhou legování. Re může zlepšit mikrostrukturu odlitku, vylepšit velikost zrn, vyčistit roztavenou ocel, upravit nekovové inkluze, zlepšit jejich morfologii a distribuci a hrát roli v mikrolegování. Zlepšete houževnatost a odlévací vlastnosti (odolnost proti praskání za horka a tekutost), zlepšete pevnost. Pokud je však obsah vzácných zemin příliš vysoký, může to mít nejistotu při přidávání metody a množství, což může mít nepříznivý vliv na vlastnosti oceli. Proto je obsah vzácných zemin v tomto materiálu stanoven na 0.04% - 0.06%.
Bor: Vynikající funkcí boru v oceli je, že kalitelnost oceli může být zvýšena malým množstvím boru (0.001%). Pokud je obsah boru vyšší než 0.007%, povede to k křehnutí oceli za tepla. Proto je obsah boru v tomto materiálu stanoven na 0.003%.
Podle výše uvedené analýzy byly vybrány hlavní prvky experimentálních materiálů. Obsah uhlíku ve vzorku # 1 a # 2 je 0.30% - 0.35% a obsah molybdenu je 0.25% - 0.35%; obsah uhlíku ve vzorku # 3 a # 4 je 0.40% - 0.45% a obsah molybdenu je 0.45% - 0.60%.
Proces lití kuličkových mlýnků z nízkolegované oceli
V tomto experimentu se pro tavení používá středofrekvenční indukční pec o výkonu 50 kW. Aby se snížila oxidace vsázky do pece, mělo by se pokud možno zabránit míchání roztaveného kovu. V pozdější fázi tavení by krmný blok neměl být příliš velký a měl by se sušit na určitou teplotu, aby se zabránilo rozstřikování na ústí pece. Sekvence přívodu je ocelový šrot, surové železo → niklová deska, ferrochrom, feromolybden → ferosilikon, feromangan → ferosilikon vzácných zemin a nakonec se přidá hliník pro deoxidaci.
Po suchém míchání po dobu 2-3 minut byl formovací písek míchán s vodou a sklem po dobu 4-6 minut. Po vyrobení formy je forma vytvrzena vyfukováním oxidu uhličitého (vyfukovací tlak je 0.15-0.25 MPa, doba vyfukování je 1-2 minuty). Před nalitím se písková forma a slitina předehřejí v peci a udržují se v suchu. Teplota předehřívání je asi 100 ° C.
Nízkolegované ocelové kulové mlýnské vložky Tepelné zpracování
Vlastnosti litých materiálů musí být řádně tepelně ošetřeny. Ve skutečném provozním stavu by měla být získána martenzitická struktura s vysokou tvrdostí, vysokou pevností a dobrou houževnatostí a je použit proces tepelného zpracování kalením a popouštěním. Podchlazený austenit z nízkolegované oceli odolné proti opotřebení je relativně stabilní a rychlost chlazení oleje v nízkoteplotní zóně je mnohem menší než u vody, takže olej je nejvhodnějším kalicím médiem. Popouštěním je snížit nebo eliminovat zbytkové napětí způsobené kalením, zlepšit plasticitu a houževnatost materiálu, snížit jeho křehkost a získat vhodnou kombinaci plasticity, houževnatosti a tvrdosti. Proto jsou po dobu 850 hodiny zvoleny kalicí teploty 880, 910, 930 a 1 ° C. Teplota popouštění je 200, 230, 260 a 290 ° C a doba výdrže je 2 hodiny.
Zkoušky výkonnosti vložek z kulové mlýny z nízkolegované oceli
Tvrdost vzorků byla měřena testerem tvrdosti Rockwell hr-150 a mikrostruktura byla pozorována metalografickým mikroskopem Olympus BH-2.
Tab.1 Tvrdost odlitých vzorků (HRC) | ||||
Vzorek | První bod | Druhý bod | Třetí bod | Prům. |
#1 | 31 | 36 | 35 | 34 |
#2 | 31 | 35.5 | 37 | 34.5 |
#3 | 38 | 39 | 40 | 39 |
#4 | 39 | 38.5 | 41 | 39.5 |
Z tabulky 1 je patrné, že hodnoty tvrdosti vzorků č. 1 a č. 2 jsou téměř stejné, ale s nárůstem obsahu uhlíku se tvrdost vzorků č. 3 a č. 4 zjevně zvyšuje.
Z obr. 1 je patrné, že na každé křivce kalicí teploty s nárůstem popouštěcí teploty vykazuje hodnota tvrdosti vzorku č. 1 v zásadě klesající trend, ale rozsah poklesu není příliš velký a klesající trend je relativně jemný; na křivce rázové houževnatosti se zvyšováním kalicí teploty hodnota klesá, ale se zvyšováním popouštěcí teploty se její hodnota zvyšuje. Se zvyšováním popouštěcí teploty klesá obsah uhlíku, obsah legujících prvků, dislokační hustota a twinningové číslo v martenzitické matrici, takže klesá také množství zesílení, takže klesá tvrdost. S nárůstem popouštěcí teploty došlo k rekrystalizaci matrice a zhrubnutí a sféroidizaci karbidového bodu. Protože karbidová sféroidizace snižuje vzdálenost skluzu vyklouznutí a zkracuje vzdálenost skluzu, dislokace je nemůže snížit, takže houževnatost vykazuje vzestupný trend.
Z obr. 2 je patrné, že mikrostrukturou vzorků č. 1 a č. 3 je perlit。
Obrázek 3 ukazuje metalografickou strukturu vzorku po kalení při 910 ° C a temperování při 230 ° C. Je vidět, že mikrostruktura a matice těchto dvou druhů vzorků jsou lištový martenzit. Mikrostruktura vzorku je rovnoměrná a velikost zrna je v pořádku.
Tab.2 Výsledky experimentu s opotřebením po tepelném zpracování | |||||
Vzorek | Nejprve zhubněte w / g | Zhubněte w / g | Prům. Zhubněte w / g | Tvrdost (HRC) | Odolnost proti opotřebení |
#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 |
Z tabulky 2 je patrné, že se zvyšováním tvrdosti se postupně zvyšuje odolnost proti opotřebení vzorků č. 1 - č. 4. Lze tedy dojít k závěru, že ztráta opotřebení materiálů přímo souvisí s tvrdostí materiálů. Čím vyšší je tvrdost, tím menší je úbytek hmotnosti, tím lepší je odolnost materiálů proti opotřebení. Kromě toho dispergované karbidy v matrici také přispívají k odolnosti materiálů proti opotřebení, ale účinek je menší než účinek tvrdosti kvůli několika vysráženým karbidům.
výsledky
- Vložky z kulového mlýna z nízkolegované oceli studované v tomto článku mají vysokou kalitelnost a vysokou stabilitu při popouštění.
- Po kalení při 850-930 ° C a popouštění při 200-290 ° C se získá jemně popuštěný latovací martenzit, díky čemuž má ocel vysokou pevnost, vysokou houževnatost a vysokou odolnost proti opotřebení.
- Čím vyšší je tvrdost, tím menší je úbytek hmotnosti, tím lepší je odolnost proti opotřebení.
O autorovi:
Výrobce čínských liniových mlýnů„Společnost Qiming Machinery je lídrem v oblasti designu, výroby a dodávek liniových mlýnů pro průmysl zpracování nerostů a těžby. Nabízí zákazníkům kompletní řešení vložek pro opotřebení pro mlýny, které zvyšují výkon, dostupnost zařízení a snižují náklady na údržbu. Je také testováno, aby vydržely úroveň kyselosti různých prvků, které mohou být přítomny v procesu mletí. Delší životnost frézky pro váš stroj znamená pro vaši společnost nižší výdaje a větší zisk nebo příjem.