低炭素合金鋼と高マンガン鋼の腐食衝撃摩耗挙動の比較
冶金鉱山のウェットミルのライナーの作業条件は過酷であり、強いpHのパルプによって腐食されるだけでなく、鉱石や粉砕ボールによっても摩耗します。 また、一定の高さまで落下する鉱石や砥石もライニングプレートに一定の影響を与えます。 現在、中国で使用されている主なミルライナーの材料はまだZGMn13ですが、この作業条件下では、高マンガン鋼の加工硬化が不十分で耐食性が低いため、ライニングの耐用年数は非常に短く、通常4〜6か月です。 。 近年、高マンガン鋼や中炭素合金鋼などの材料が国内外で開発されていますが、その効果はまだ不十分です。 一方、衝撃条件下での腐食と摩耗のメカニズムに関する研究はまれであり、これは高品質のライニング材料の開発にプラスの意味を持っています。 新開発の低炭素高合金鋼(例えば、 ASTMA335P91パイプ)ライニング材料は、シミュレートされた作業条件下でテストされ、ライニング用の高マンガン鋼の現在の主流材料と比較されました。 鋼の衝撃腐食摩耗メカニズムとその経時変化
XNUMXつの材料の化学組成と機械的特性の比較
材料 | 化学成分% | 機械的性質 | |||||||||
C | Mn | Cr` | Ni | Mo | Si | S | P | HRC | Ak /J*cm² | ||
低炭素合金鋼 | 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 |
摩耗試験
改良型MDL-10衝撃腐食摩耗試験機で衝撃腐食摩耗試験を実施し、試験機の衝撃頻度は200回/分でした。 試験するサンプルは、ワイヤー切断法により10mm * 10mm*30mmのブロックに加工されます。 ラムに取り付けられており、テスト中にラムと上下に往復します。 スラリーは、攪拌装置を通って衝撃面に連続的に入ります。 研磨剤に関する現在の研究から、特定の範囲の研磨特性を備えた鉱石での試験は、材料の耐摩耗性を効果的に評価することができ、産業システムの研磨剤は主に鉱石です。 逆に、特性が厳しすぎる研磨剤を使用すると、誤った印象を与える可能性があります。 したがって、この実験では、実際の作業条件に類似した鉄鉱石酸スラリーをスラリーとして選択し、PH=3硫酸水溶液と6-10メッシュの鉄鉱石で調製しました。 試験での鉱石の破砕・粒度変化や酸性度の低下を考慮すると、材料の摩耗挙動が大きく変化する可能性があるため、0.5時間ごとに鉱石を更新し、同時にpH値を調整します。 ボールミルの小エネルギー衝撃の特性に応じて、衝撃エネルギーを2.7Jとし、試験中のサンプルの短縮に応じて衝撃エネルギーを時間内に補正しました。
各試験の前に、サンプルを超音波洗浄機でアセトンで洗浄し、すぐに乾燥させた後、0.00001の精度で分析天びんで計量して初期質量W0を取得し、衝撃腐食のためにサンプルを機械に取り付けました。と摩耗テスト。 サンプルを合計16時間着用し、その間、サンプルを2時間ごとに洗浄および計量し、Wi(i = 2、4、6…16)として記録し、各時点での累積重量損失を計算しました△ Wi = W0 -Wi、材料の耐衝撃腐食耐摩耗性を測定するために、650つのサンプルの△Wiの平均値が取られました。 最後に、Hitachi-X-XNUMXを使用して衝撃腐食摩耗の表面形態を観察し、OlympusPME光学顕微鏡を使用して耐摩耗性に垂直な表面を観察しました。 表面層と表面下層の状態変化を分析し、衝撃腐食摩耗のメカニズムを分析した。
テスト結果と分析
衝撃腐食摩耗を伴うXNUMXつの鋼の累積重量損失曲線を比較すると、衝撃腐食摩耗時間の延長に伴い、XNUMXつの鋼の重量損失が連続的に増加することがわかります。
同時に、低炭素鋼および高合金鋼の重量損失は常に高マンガン鋼の重量損失よりも低く、この利点は時間の経過とともにますます明らかになり、低炭素鋼の耐衝撃腐食摩耗性が高いことを示しています。合金鋼は高マンガン鋼よりも大幅に優れています。 高マンガン鋼。 この結果は、衝撃腐食摩耗性能が、単一の指標ではなく、材料の耐衝撃性、耐食性、耐摩耗性の包括的な指標であり、XNUMXつの相互作用を決定できることを示しています。 関連する研究によると、腐食と摩耗の相互作用は個々の影響の合計よりもはるかに高く、衝撃によって引き起こされる耕起圧力と亀裂は腐食と摩耗を大幅に促進します。 低炭素鋼と高合金鋼のラスマルテンサイト構造により、硬度と靭性の優れた組み合わせが実現し、単相マトリックスと高クロム含有量により耐食性が確保されます。 高マンガン鋼は靭性は高いものの耐食性が低く、初期硬度が低く、強い変形・硬化後の衝撃摩耗を助長しないため、全体的な耐食腐食性能が低下します。