Σύγκριση της συμπεριφοράς τριβής με διαβρωτικές κρούσεις μεταξύ χάλυβα σε κράμα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο
Οι συνθήκες εργασίας των επενδύσεων του υγρού μύλου σε μεταλλουργικά ορυχεία είναι σκληρές και όχι μόνο διαβρώνεται από τον πολτό με ισχυρό pH αλλά και φθείρεται από τα μεταλλεύματα και τις σφαίρες άλεσης. Επιπλέον, τα μεταλλεύματα και οι σφαίρες λείανσης που πέφτουν σε ένα ορισμένο ύψος έχουν επίσης κάποιο αντίκτυπο στην πλάκα επένδυσης. Προς το παρόν, το κύριο υλικό επένδυσης μύλου που χρησιμοποιείται στην Κίνα εξακολουθεί να είναι το ZGMn13, αλλά υπό αυτές τις συνθήκες εργασίας, λόγω ανεπαρκούς σκλήρυνσης εργασίας και κακής αντοχής στη διάβρωση του χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο, η διάρκεια ζωής της επένδυσης είναι πολύ μικρή, γενικά 4-6 μήνες . Αν και υλικά όπως ο τροποποιημένος χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο και ο χάλυβας σε κράμα μεσαίου άνθρακα έχουν αναπτυχθεί στο εσωτερικό και στο εξωτερικό τα τελευταία χρόνια, το αποτέλεσμα εξακολουθεί να μην είναι ικανοποιητικό. Από την άλλη πλευρά, η έρευνα για τον μηχανισμό διάβρωσης και φθοράς υπό συνθήκες κρούσης είναι σπάνια και αυτό έχει θετική σημασία για την ανάπτυξη υλικών επένδυσης υψηλής ποιότητας. Οι ιδιότητες διάβρωσης και φθοράς πρόσκρουσης του πρόσφατα αναπτυγμένου χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε κράμα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (για παράδειγμα, Σωλήνας ASTM A335 P91) το υλικό επένδυσης δοκιμάστηκε υπό προσομοιωμένες συνθήκες εργασίας και συγκρίθηκε με το τρέχον βασικό υλικό από χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο για επενδύσεις. Μηχανισμός φθοράς από κρουστική διάβρωση ενός χάλυβα και η μεταβολή του με το χρόνο.
Σύγκριση χημικής σύστασης και μηχανικών ιδιοτήτων δύο υλικών
Υλικό | Χημική σύνθεση % | μηχανικές Ιδιότητες | |||||||||
C | Mn | Cr` | Ni | Mo | Si | S | P | HRC | Ak/J*cm² | ||
Χάλυβας κράματος χαμηλού άνθρακα | 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 |
Δοκιμή φθοράς
Η δοκιμή κρουστικής διάβρωσης και φθοράς πραγματοποιήθηκε σε τροποποιημένη μηχανή δοκιμής διάβρωσης και φθοράς κρούσης MDL-10 και η συχνότητα κρούσης της μηχανής δοκιμής ήταν 200 φορές/λεπτά. Το προς δοκιμή δείγμα υποβάλλεται σε επεξεργασία σε μπλοκ 10mm*10mm*30mm με μέθοδο κοπής σύρματος. είναι εγκατεστημένο στο έμβολο και παλινδρομεί πάνω-κάτω με το έμβολο κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Ο πολτός εισέρχεται συνεχώς στην επιφάνεια κρούσης μέσω της συσκευής ανάδευσης. Από την τρέχουσα έρευνα για τα λειαντικά, η δοκιμή με μεταλλεύματα με ένα ορισμένο εύρος λειαντικών ιδιοτήτων μπορεί να αξιολογήσει αποτελεσματικά την αντοχή στη φθορά των υλικών και τα λειαντικά στα βιομηχανικά συστήματα είναι κυρίως μεταλλεύματα. Αντίθετα, η χρήση λειαντικών με πολύ σκληρά χαρακτηριστικά μπορεί να προκαλέσει λανθασμένες εντυπώσεις. Ως εκ τούτου, σε αυτό το πείραμα, επιλέχθηκε ως πολτός ένας πολτός οξέος σιδηρομεταλλεύματος παρόμοιος με την πραγματική κατάσταση εργασίας, ο οποίος παρασκευάστηκε με υδατικό διάλυμα θειικού οξέος ΡΗ=3 και σιδηρομετάλλευμα 6-10 mesh. Λαμβάνοντας υπόψη τη σύνθλιψη και τις αλλαγές στο μέγεθος των σωματιδίων του μεταλλεύματος και την εξασθένηση της οξύτητας στη δοκιμή, η συμπεριφορά φθοράς του υλικού μπορεί να αλλάξει πολύ, επομένως το μετάλλευμα ενημερώνεται κάθε 0.5 ώρες και η τιμή του pH προσαρμόζεται ταυτόχρονα. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της κρούσης μικρής ενέργειας στον μύλο με σφαιρίδια, επιλέξαμε την ενέργεια κρούσης ως 2.7J και διορθώσαμε την ενέργεια κρούσης έγκαιρα ανάλογα με τη βράχυνση του δείγματος κατά τη διάρκεια της δοκιμής.
Πριν από κάθε δοκιμή, τα δείγματα καθαρίζονταν με ακετόνη σε καθαριστικό υπερήχων, στη συνέχεια στέγνωσαν αμέσως και στη συνέχεια ζυγίστηκαν με αναλυτικό ζυγό με ακρίβεια 0.00001 για να ληφθεί η αρχική μάζα W0 και στη συνέχεια τα δείγματα εγκαταστάθηκαν στο μηχάνημα για διάβρωση κρούσης και δοκιμές φθοράς. Το δείγμα φορέθηκε για συνολικά 16 ώρες, κατά τις οποίες το δείγμα καθαριζόταν και ζυγιζόταν κάθε 2 ώρες, καταγραφόταν ως Wi (i=2, 4, 6…16) και υπολογίστηκε η σωρευτική απώλεια βάρους σε κάθε χρονικό σημείο △ Wi=W0 -Wi, η μέση τιμή △Wi τριών δειγμάτων λήφθηκε για τη μέτρηση της αντοχής στη φθορά στη διάβρωση κρούσης του υλικού. Τέλος, το Hitachi-X-650 χρησιμοποιήθηκε για την παρατήρηση της επιφανειακής μορφολογίας της φθοράς από κρουστική διάβρωση και το οπτικό μικροσκόπιο PME της Olympus χρησιμοποιήθηκε για την παρατήρηση της επιφάνειας κάθετα στην αντίσταση στη φθορά. Αναλύθηκαν οι αλλαγές κατάστασης του επιφανειακού στρώματος και του υποεπιφανειακού στρώματος της επιφάνειας και αναλύθηκε ο μηχανισμός της φθοράς λόγω διάβρωσης από κρούση.
Αποτελέσματα Δοκιμών και Ανάλυση
Συγκρίνοντας τις σωρευτικές καμπύλες απώλειας βάρους των δύο χάλυβων με φθορά από κρουστική διάβρωση, μπορεί να φανεί ότι με την παράταση του χρόνου φθοράς από κρουστική διάβρωση, η απώλεια βάρους των δύο χάλυβα αυξάνεται συνεχώς.
Ταυτόχρονα, η απώλεια βάρους του χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και υψηλής κραματοποίησης είναι πάντα χαμηλότερη από αυτή του χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο και αυτό το πλεονέκτημα γίνεται όλο και πιο εμφανές με την παράταση του χρόνου, υποδεικνύοντας ότι η αντοχή στη φθορά στη διάβρωση της πρόσκρουσης του χαμηλού άνθρακα υψηλή Το κράμα χάλυβα είναι σημαντικά καλύτερο από αυτό του χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο. Χάλυβας υψηλής περιεκτικότητας σε μαγγάνιο. Αυτό το αποτέλεσμα δείχνει ότι η απόδοση φθοράς λόγω διάβρωσης από κρούση είναι ένας ολοκληρωμένος δείκτης της αντοχής σε κρούση, διάβρωση και φθορά των υλικών και μπορεί να προσδιοριστεί η αλληλεπίδραση των τριών και όχι ένας μόνο δείκτης. Σχετικές μελέτες έχουν δείξει ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ διάβρωσης και φθοράς είναι πολύ υψηλότερη από το άθροισμα των επιμέρους επιπτώσεών τους και η πίεση οργώματος και οι ρωγμές που προκαλούνται από την κρούση θα προάγουν σε μεγάλο βαθμό τη διάβρωση και τη φθορά. Η δομή μαρτενσίτη από πηχάκι από χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και υψηλής κραματοποίησης το κάνει να έχει έναν καλό συνδυασμό σκληρότητας και σκληρότητας, ενώ η μονοφασική μήτρα και η υψηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο εξασφαλίζουν την αντοχή του στη διάβρωση. Αν και ο χάλυβας με υψηλή περιεκτικότητα σε μαγγάνιο έχει υψηλή σκληρότητα, έχει χαμηλή αντίσταση στη διάβρωση και χαμηλή αρχική σκληρότητα και δεν ευνοεί τη φθορά από κρούση μετά από ισχυρή παραμόρφωση και σκλήρυνση, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της συνολικής του απόδοσης λόγω διάβρωσης.