Vergleich des korrosiven Schlagabriebverhaltens zwischen legiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und Stahl mit hohem Mangangehalt

Die Arbeitsbedingungen der Auskleidungen der Nassmühle in metallurgischen Minen sind hart und werden nicht nur durch den Zellstoff mit starkem pH-Wert korrodiert, sondern auch durch das Erz und die Mahlkugeln abgenutzt. Außerdem haben die auf eine bestimmte Höhe fallenden Erz- und Mahlkugeln auch einen gewissen Einfluss auf die Futterplatte. Derzeit ist das in China hauptsächlich verwendete Material für Mühlenauskleidungen immer noch ZGMn13, aber unter diesen Arbeitsbedingungen ist die Lebensdauer der Auskleidung aufgrund unzureichender Kaltverfestigung und schlechter Korrosionsbeständigkeit von Hochmanganstahl sehr kurz, im Allgemeinen 4-6 Monate . Obwohl Materialien wie modifizierter Hochmanganstahl und legierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt in den letzten Jahren im In- und Ausland entwickelt wurden, ist die Wirkung immer noch unbefriedigend. Andererseits ist die Erforschung des Korrosions- und Verschleißmechanismus unter Schlagbedingungen selten, was für die Entwicklung hochwertiger Auskleidungsmaterialien eine positive Bedeutung hat. Die Schlagkorrosions- und Verschleißeigenschaften des neu entwickelten kohlenstoffarmen hochlegierten Stahls (zum Beispiel ASTM A335 P91-Rohr) Auskleidungsmaterial wurden unter simulierten Arbeitsbedingungen getestet und mit dem aktuellen Mainstream-Material aus Hochmanganstahl für Auskleidungen verglichen. Schlagkorrosions-Verschleißmechanismus eines Stahls und seine zeitliche Veränderung.

Vergleich der chemischen Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften zweier Materialien

Werkstoff		Chemische Zusammensetzung %								Mechanische Eigenschaften
		C	Mn	Cr`	Ni	Mo	Si	S	P	HRC	Ak/J*cm²
Kohlenstoffarmer legierter Stahl		0.15-0.3	-	7.0-10.0	1.5-2.0	0.7-1.0	0.3-0.6	≤ 0.035	≤ 0.035	48-51	> 50
ZGMn13		1.1-1.3	12.0-14.0	-	-	-	0.3-0.8	≤ 0.03	≤ 0.07	<21	> 147

 

Verschleißtest

Der Schlagkorrosions- und Verschleißtest wurde auf einer modifizierten MDL-10-Schlagkorrosions- und Verschleißtestmaschine durchgeführt, und die Schlagfrequenz der Testmaschine betrug 200 Mal/min. Die zu testende Probe wird durch das Drahtschneideverfahren zu einem 10 mm × 10 mm × 30 mm großen Block verarbeitet; Es ist auf dem Stößel installiert und bewegt sich während des Tests mit dem Stößel auf und ab. Die Aufschlämmung tritt kontinuierlich durch die Rührvorrichtung in die Prallfläche ein. Aus der aktuellen Forschung zu Schleifmitteln geht hervor, dass Tests mit Erzen mit einem bestimmten Bereich von Schleifeigenschaften die Verschleißfestigkeit von Materialien effektiv bewerten können, und die Schleifmittel in industriellen Systemen sind hauptsächlich Erze. Im Gegenteil, die Verwendung von Schleifmitteln mit zu scharfen Eigenschaften kann zu falschen Eindrücken führen. Daher wurde in diesem Experiment eine Eisenerz-Säure-Aufschlämmung ähnlich den tatsächlichen Arbeitsbedingungen als Aufschlämmung ausgewählt, die mit PH = 3 wässriger Schwefelsäurelösung und 6–10 mesh Eisenerz hergestellt wurde. Bedingt durch die Brech- und Korngrößenveränderungen des Erzes und die Abschwächung des Säuregehalts im Test kann sich das Verschleißverhalten des Materials stark ändern, daher wird das Erz alle 0.5 Stunden aktualisiert und gleichzeitig der pH-Wert angepasst. Gemäß den Eigenschaften des Aufpralls mit geringer Energie in der Kugelmühle haben wir die Aufprallenergie mit 2.7 J gewählt und die Aufprallenergie in Abhängigkeit von der Verkürzung der Probe während des Tests zeitlich korrigiert.

Vor jedem Test wurden die Proben mit Aceton in einem Ultraschallreiniger gereinigt, dann sofort getrocknet und dann mit einer Analysenwaage mit einer Genauigkeit von 0.00001 gewogen, um die Anfangsmasse W0 zu erhalten, und dann wurden die Proben in die Maschine für Schlagkorrosion eingebaut und Verschleißtests. Die Probe wurde insgesamt 16 Stunden lang getragen, wobei die Probe alle 2 Stunden gereinigt und gewogen, als Wi (i=2, 4, 6…16) aufgezeichnet und der kumulative Gewichtsverlust zu jedem Zeitpunkt berechnet wurde △ Wi = W0 – Wi, der Durchschnittswert von ΔWi von drei Proben wurde genommen, um die Schlagkorrosions-Verschleißfestigkeit des Materials zu messen. Schließlich wurde Hitachi-X-650 verwendet, um die Oberflächenmorphologie des Schlagkorrosionsverschleißes zu beobachten, und ein optisches Mikroskop Olympus PME wurde verwendet, um die Oberfläche senkrecht zur Verschleißfestigkeit zu beobachten. Die Zustandsänderungen der Oberflächenschicht und der Unteroberflächenschicht der Oberfläche wurden analysiert, und der Mechanismus des Schlagkorrosionsverschleißes wurde analysiert.

 

Testergebnisse und Analyse

Vergleicht man die kumulativen Gewichtsverlustkurven der beiden Stähle mit Schlagkorrosionsverschleiß, so ist ersichtlich, dass mit Verlängerung der Schlagkorrosionsverschleißzeit der Gewichtsverlust der beiden Stähle kontinuierlich zunimmt.

Gleichzeitig ist der Gewichtsverlust von kohlenstoffarmem und hochlegiertem Stahl immer geringer als der von hochmanganhaltigem Stahl, und dieser Vorteil wird mit zunehmender Zeit immer deutlicher, was darauf hinweist, dass die Schlagkorrosionsverschleißfestigkeit von kohlenstoffarmem Stahl hoch ist legierter Stahl ist deutlich besser als der von Hochmanganstahl. Stahl mit hohem Mangangehalt. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Schlagkorrosions-Verschleißleistung ein umfassender Index der Schlag-, Korrosions- und Verschleißfestigkeit von Materialien und der Wechselwirkung der drei ist, anstatt dass ein einzelner Index bestimmt werden kann. Entsprechende Studien haben gezeigt, dass die Wechselwirkung zwischen Korrosion und Verschleiß viel größer ist als die Summe ihrer Einzeleffekte, und der Pflugdruck und die durch den Aufprall verursachten Risse die Korrosion und den Verschleiß stark fördern. Die Lattenmartensitstruktur von kohlenstoffarmem und hochlegiertem Stahl sorgt für eine gute Kombination aus Härte und Zähigkeit, während die einphasige Matrix und der hohe Chromgehalt seine Korrosionsbeständigkeit gewährleisten. Obwohl Stahl mit hohem Mangangehalt eine hohe Zähigkeit hat, hat er eine schlechte Korrosionsbeständigkeit und eine niedrige Anfangshärte und ist nach starker Verformung und Härtung nicht förderlich für Schlagverschleiß, was zu einer Verschlechterung seiner gesamten Schlagkorrosionsverschleißleistung führt.