Comparaison du comportement à l'abrasion par impact corrosif entre l'acier allié à faible teneur en carbone et l'acier à haute teneur en manganèse
Les conditions de travail des revêtements du broyeur humide dans les mines métallurgiques sont rudes, et il est non seulement corrodé par la pâte à fort pH mais également usé par le minerai et les billes de broyage. De plus, le minerai et les billes de broyage qui tombent à une certaine hauteur ont également un certain impact sur la plaque de revêtement. À l'heure actuelle, le principal matériau de revêtement de broyeur utilisé en Chine est toujours le ZGMn13, mais dans ces conditions de travail, en raison d'un écrouissage insuffisant et d'une faible résistance à la corrosion de l'acier à haute teneur en manganèse, la durée de vie du revêtement est très courte, généralement de 4 à 6 mois. . Bien que des matériaux tels que l'acier modifié à haute teneur en manganèse et l'acier allié à moyenne teneur en carbone aient été développés au pays et à l'étranger ces dernières années, l'effet n'est toujours pas satisfaisant. D'autre part, les recherches sur le mécanisme de corrosion et d'usure dans des conditions d'impact sont rares, ce qui a une importance positive pour le développement de matériaux de revêtement de haute qualité. Les propriétés de corrosion par impact et d'usure du nouvel acier fortement allié à faible teneur en carbone (par exemple, Tuyau ASTM A335 P91) matériau de revêtement ont été testés dans des conditions de travail simulées et comparés au matériau principal actuel de l'acier à haute teneur en manganèse pour les revêtements. Mécanisme d'usure par impact-corrosion d'un acier et sa variation dans le temps.
Comparaison de la composition chimique et des propriétés mécaniques de deux matériaux
Matières | Composition chimique% | Propriétés mécaniques | |||||||||
C | Mn | Cr` | Ni | Mo | Si | S | P | HRC | Ak/J*cm² | ||
Acier allié à faible teneur en carbone | 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 |
Test d'usure
Le test de corrosion et d'usure par impact a été effectué sur une machine d'essai de corrosion et d'usure par impact MDL-10 modifiée, et la fréquence d'impact de la machine d'essai était de 200 fois/min. L'échantillon à tester est transformé en un bloc de 10 mm * 10 mm * 30 mm par la méthode de coupe au fil ; il est installé sur le bélier, et il va et vient de haut en bas avec le bélier pendant le test. La boue pénètre en continu dans la surface d'impact à travers le dispositif d'agitation. D'après les recherches actuelles sur les abrasifs, les essais avec des minerais avec une certaine gamme de propriétés abrasives peuvent évaluer efficacement la résistance à l'usure des matériaux, et les abrasifs dans les systèmes industriels sont principalement des minerais. Au contraire, l'utilisation d'abrasifs aux caractéristiques trop dures peut provoquer de fausses impressions. Par conséquent, dans cette expérience, une bouillie acide de minerai de fer similaire à la condition de travail réelle a été sélectionnée comme bouillie, qui a été préparée avec une solution aqueuse d'acide sulfurique PH = 3 et du minerai de fer 6-10 mesh. Compte tenu des changements de broyage et de taille des particules du minerai et de l'affaiblissement de l'acidité dans le test, le comportement à l'usure du matériau peut changer considérablement, de sorte que le minerai est mis à jour toutes les 0.5 heures et que la valeur du pH est ajustée en même temps. Selon les caractéristiques de l'impact à petite énergie dans le broyeur à boulets, nous avons choisi l'énergie d'impact à 2.7 J et corrigé l'énergie d'impact dans le temps en fonction du raccourcissement de l'échantillon pendant le test.
Avant chaque essai, les échantillons ont été nettoyés à l'acétone dans un nettoyeur à ultrasons, puis séchés immédiatement, puis pesés avec une balance analytique avec une précision de 0.00001 pour obtenir la masse initiale W0, puis les échantillons ont été installés dans la machine pour la corrosion par impact et tests d'usure. L'échantillon a été porté pendant un total de 16 heures, au cours desquelles l'échantillon a été nettoyé et pesé toutes les 2 heures, enregistré comme Wi (i=2, 4, 6…16), et la perte de poids cumulée à chaque instant a été calculée △ Wi=W0-Wi, la valeur moyenne de △Wi de trois échantillons a été prise pour mesurer la résistance à l'usure par corrosion par impact du matériau. Enfin, Hitachi-X-650 a été utilisé pour observer la morphologie de surface de l'usure par corrosion par impact, et le microscope optique Olympus PME a été utilisé pour observer la surface perpendiculaire à la résistance à l'usure. Les changements d'état de la couche de surface et de la couche sous-superficielle de la surface ont été analysés, et le mécanisme d'usure par corrosion par impact a été analysé.
Résultats des tests et analyse
En comparant les courbes de perte de poids cumulées des deux aciers avec l'usure par corrosion par impact, on constate qu'avec l'allongement du temps d'usure par corrosion par impact, la perte de poids des deux aciers augmente de façon continue.
Dans le même temps, la perte de poids de l'acier à faible teneur en carbone et fortement allié est toujours inférieure à celle de l'acier à haute teneur en manganèse, et cet avantage devient de plus en plus évident avec l'extension du temps, indiquant que la résistance à l'usure par corrosion par impact de l'acier à faible teneur en carbone et à haute teneur en carbone l'acier allié est nettement meilleur que celui de l'acier à haute teneur en manganèse. Acier à haute teneur en manganèse. Ce résultat montre que la performance d'usure par corrosion par impact est un indice complet de la résistance à l'impact, à la corrosion et à l'usure des matériaux et que l'interaction des trois, plutôt qu'un seul indice, peut être déterminée. Des études pertinentes ont montré que l'interaction entre la corrosion et l'usure est beaucoup plus élevée que la somme de leurs effets individuels, et la pression de labour et les fissures causées par l'impact favoriseront grandement la corrosion et l'usure. La structure martensitique de lattes d'acier à faible teneur en carbone et fortement allié lui confère une bonne combinaison de dureté et de ténacité, tandis que la matrice monophasée et la teneur élevée en chrome garantissent sa résistance à la corrosion. Bien que l'acier à haute teneur en manganèse ait une ténacité élevée, il a une faible résistance à la corrosion et une faible dureté initiale, et n'est pas propice à l'usure par impact après une forte déformation et un durcissement, ce qui entraîne une baisse de ses performances globales d'usure par corrosion par impact.