Comparación del comportamiento de abrasión por impacto corrosivo entre el acero de aleación con bajo contenido de carbono y el acero con alto contenido de manganeso
Las condiciones de trabajo de los revestimientos del molino húmedo en las minas metalúrgicas son duras y no solo se corroen por la pulpa con un pH fuerte, sino que también se desgastan por el mineral y las bolas de molienda. Además, el mineral y las bolas de molienda que caen a cierta altura también tienen cierto impacto en la placa de revestimiento. En la actualidad, el material principal de los revestimientos de molinos que se usa en China sigue siendo ZGMn13, pero en estas condiciones de trabajo, debido al endurecimiento por trabajo insuficiente y la mala resistencia a la corrosión del acero con alto contenido de manganeso, la vida útil del revestimiento es muy corta, generalmente de 4 a 6 meses. . Aunque en los últimos años se han desarrollado en el país y en el extranjero materiales como el acero modificado con alto contenido de manganeso y el acero aleado con contenido medio de carbono, el efecto sigue siendo insatisfactorio. Por otro lado, la investigación sobre el mecanismo de corrosión y desgaste en condiciones de impacto es rara, y esto tiene un significado positivo para el desarrollo de materiales de revestimiento de alta calidad. Las propiedades de corrosión por impacto y desgaste del acero de alta aleación con bajo contenido de carbono recientemente desarrollado (por ejemplo, Tubería ASTM A335 P91) el material de revestimiento se probó en condiciones de trabajo simuladas y se comparó con el material principal actual de acero con alto contenido de manganeso para revestimientos. Mecanismo de desgaste por corrosión por impacto de un acero y su variación con el tiempo.
Comparación de la composición química y las propiedades mecánicas de dos materiales
Material | Composición química% | Propiedades mecánicas | |||||||||
C | Mn | cr` | Ni | Mo | Si | S | P | Comité de Derechos Humanos | Ak/J*cm² | ||
Acero de aleación con poco carbono | 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 |
Prueba de desgaste
La prueba de corrosión por impacto y desgaste se llevó a cabo en una máquina de prueba de corrosión por impacto y desgaste MDL-10 modificada, y la frecuencia de impacto de la máquina de prueba fue de 200 veces/min. La muestra que se probará se procesa en un bloque de 10 mm * 10 mm * 30 mm mediante el método de corte de alambre; se instala en el ariete y se mueve alternativamente hacia arriba y hacia abajo con el ariete durante la prueba. La suspensión entra continuamente en la superficie de impacto a través del dispositivo de agitación. A partir de la investigación actual sobre abrasivos, las pruebas con minerales con un cierto rango de propiedades abrasivas pueden evaluar de manera efectiva la resistencia al desgaste de los materiales, y los abrasivos en los sistemas industriales son principalmente minerales. Por el contrario, el uso de abrasivos con características demasiado duras puede causar falsas impresiones. Por lo tanto, en este experimento, se seleccionó como suspensión una suspensión ácida de mineral de hierro similar a la condición de trabajo real, que se preparó con una solución acuosa de ácido sulfúrico PH=3 y mineral de hierro de malla 6-10. Teniendo en cuenta los cambios de trituración y tamaño de partícula del mineral y el debilitamiento de la acidez en la prueba, el comportamiento de desgaste del material puede cambiar mucho, por lo que el mineral se actualiza cada 0.5 horas y el valor de pH se ajusta al mismo tiempo. De acuerdo con las características del impacto de pequeña energía en el molino de bolas, elegimos la energía del impacto como 2.7J y corregimos la energía del impacto en el tiempo dependiendo del acortamiento de la muestra durante la prueba.
Antes de cada prueba, las muestras se limpiaron con acetona en un limpiador ultrasónico, luego se secaron inmediatamente y luego se pesaron con una balanza analítica con una precisión de 0.00001 para obtener la masa inicial W0, y luego las muestras se instalaron en la máquina para corrosión por impacto. y pruebas de desgaste. La muestra se usó durante un total de 16 horas, durante las cuales se limpió y pesó la muestra cada 2 horas, se registró como Wi (i=2, 4, 6…16) y se calculó la pérdida de peso acumulada en cada punto de tiempo △ Wi=W0 -Wi, se tomó el valor promedio de △Wi de tres muestras para medir la resistencia al desgaste por corrosión por impacto del material. Finalmente, se usó Hitachi-X-650 para observar la morfología de la superficie del desgaste por corrosión por impacto, y se usó el microscopio óptico Olympus PME para observar la superficie perpendicular a la resistencia al desgaste. Se analizaron los cambios de estado de la capa superficial y la capa subsuperficial de la superficie, y se analizó el mecanismo de desgaste por corrosión por impacto.
Resultados de la prueba y análisis
Comparando las curvas de pérdida de peso acumulada de los dos aceros con desgaste por corrosión por impacto, se puede ver que con la prolongación del tiempo de desgaste por corrosión por impacto, la pérdida de peso de los dos aceros aumenta continuamente.
Al mismo tiempo, la pérdida de peso del acero con bajo contenido de carbono y de alta aleación es siempre menor que la del acero con alto contenido de manganeso, y esta ventaja se vuelve cada vez más evidente con el paso del tiempo, lo que indica que la resistencia al desgaste por corrosión por impacto del acero con bajo contenido de carbono y alto El acero aleado es significativamente mejor que el acero con alto contenido de manganeso. Acero de alto manganeso. Este resultado muestra que el rendimiento del desgaste por corrosión por impacto es un índice completo del impacto, la corrosión y la resistencia al desgaste de los materiales y la interacción de los tres, en lugar de que se pueda determinar un índice único. Estudios relevantes han demostrado que la interacción entre la corrosión y el desgaste es mucho mayor que la suma de sus efectos individuales, y la presión de arado y las grietas causadas por el impacto promoverán en gran medida la corrosión y el desgaste. La estructura de malla martensítica de acero de bajo carbono y alta aleación hace que tenga una buena combinación de dureza y tenacidad, mientras que la matriz monofásica y el alto contenido de cromo aseguran su resistencia a la corrosión. Aunque el acero con alto contenido de manganeso tiene una alta tenacidad, tiene poca resistencia a la corrosión y baja dureza inicial, y no conduce al desgaste por impacto después de una fuerte deformación y endurecimiento, lo que conduce a la disminución de su rendimiento general contra el desgaste por corrosión por impacto.