Comparação do comportamento de abrasão por impacto corrosivo entre aço liga de baixo carbono e aço de alto manganês
As condições de trabalho dos liners do moinho úmido em minas metalúrgicas são duras, e não é apenas corroída pela polpa com pH forte, mas também desgastada pelo minério e bolas de moagem. Além disso, o minério e as bolas de moagem que caem a uma certa altura também têm um certo impacto na placa de revestimento. Atualmente, o principal material de revestimento de moinho usado na China ainda é ZGMn13, mas nesta condição de trabalho, devido ao endurecimento insuficiente e baixa resistência à corrosão do aço de alto manganês, a vida útil do revestimento é muito curta, geralmente 4-6 meses . Embora materiais como aço de alto manganês modificado e aço de liga de médio carbono tenham sido desenvolvidos em casa e no exterior nos últimos anos, o efeito ainda é insatisfatório. Por outro lado, a pesquisa sobre o mecanismo de corrosão e desgaste sob condições de impacto é rara, e isso tem significado positivo para o desenvolvimento de materiais de revestimento de alta qualidade. A corrosão por impacto e as propriedades de desgaste do aço de alta liga de baixo carbono recém-desenvolvido (por exemplo, Tubo ASTM A335 P91) foram testados em condições de trabalho simuladas e comparados com o material atual de aço com alto teor de manganês para revestimentos. Mecanismo de desgaste por corrosão por impacto de um aço e sua variação com o tempo.
Comparação da composição química e propriedades mecânicas de dois materiais
Material | Composição Química% | Propriedades mecânicas | |||||||||
C | Mn | Cr` | Ni | Mo | Si | S | P | HRC | Ak/J*cm² | ||
Liga de aço de baixo 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 |
Teste de desgaste
O teste de corrosão e desgaste por impacto foi realizado na máquina de teste de corrosão e desgaste por impacto MDL-10 modificada, e a frequência de impacto da máquina de teste foi de 200 vezes/min. A amostra a ser testada é processada em um bloco de 10mm*10mm*30mm pelo método de corte de fio; ele é instalado no aríete e alterna para cima e para baixo com o aríete durante o teste. A lama entra continuamente na superfície de impacto através do dispositivo de agitação. A partir das pesquisas atuais sobre abrasivos, testes com minérios com certa faixa de propriedades abrasivas podem avaliar efetivamente a resistência ao desgaste dos materiais, sendo que os abrasivos em sistemas industriais são principalmente minérios. Pelo contrário, o uso de abrasivos com características muito duras pode causar falsas impressões. Portanto, neste experimento, uma pasta ácida de minério de ferro semelhante à condição real de trabalho foi selecionada como pasta, que foi preparada com solução aquosa de ácido sulfúrico PH = 3 e minério de ferro de 6-10 mesh. Considerando as mudanças de britagem e granulometria do minério e o enfraquecimento da acidez no teste, o comportamento de desgaste do material pode mudar bastante, então o minério é atualizado a cada 0.5 horas, e o valor de pH é ajustado ao mesmo tempo. De acordo com as características de impacto de pequena energia no moinho de bolas, escolhemos a energia de impacto como 2.7J e corrigimos a energia de impacto no tempo dependendo do encurtamento da amostra durante o teste.
Antes de cada teste, as amostras foram limpas com acetona em limpador ultrassônico, em seguida secas imediatamente, e em seguida pesadas em balança analítica com precisão de 0.00001 para obter a massa inicial W0, e em seguida as amostras foram instaladas na máquina para corrosão por impacto e testes de desgaste. A amostra foi usada por um total de 16 horas, durante as quais a amostra foi limpa e pesada a cada 2 horas, registrada como Wi (i=2, 4, 6…16), e a perda de peso cumulativa em cada ponto de tempo foi calculada △ Wi=W0 -Wi, o valor médio de △Wi de três amostras foi tomado para medir a resistência ao desgaste por corrosão por impacto do material. Finalmente, o Hitachi-X-650 foi usado para observar a morfologia da superfície do desgaste por corrosão por impacto, e o microscópio óptico Olympus PME foi usado para observar a superfície perpendicular à resistência ao desgaste. As mudanças de estado da camada superficial e da camada subsuperficial da superfície foram analisadas, e o mecanismo de desgaste por corrosão por impacto foi analisado.
Resultados e Análise de Testes
Comparando as curvas de perda de peso acumulada dos dois aços com desgaste por corrosão por impacto, pode-se observar que com o prolongamento do tempo de desgaste por corrosão por impacto, a perda de peso dos dois aços aumenta continuamente.
Ao mesmo tempo, a perda de peso do aço de baixo carbono e alta liga é sempre menor do que a do aço de alto manganês, e essa vantagem se torna cada vez mais óbvia com a extensão do tempo, indicando que a resistência ao desgaste por corrosão por impacto do baixo carbono de alta O aço de liga é significativamente melhor do que o aço com alto teor de manganês. Aço alto manganês. Este resultado mostra que o desempenho do desgaste por corrosão por impacto é um índice abrangente do impacto, corrosão e resistência ao desgaste dos materiais e a interação dos três, em vez de um único índice, pode ser determinada. Estudos relevantes mostraram que a interação entre corrosão e desgaste é muito maior do que a soma de seus efeitos individuais, e a pressão de lavra e as trincas causadas pelo impacto promoverão muito a corrosão e o desgaste. A estrutura martensita ripada de aço de baixo carbono e alta liga faz com que tenha uma boa combinação de dureza e tenacidade, enquanto a matriz monofásica e alto teor de cromo garantem sua resistência à corrosão. Embora o aço com alto teor de manganês tenha alta tenacidade, ele tem baixa resistência à corrosão e baixa dureza inicial e não é propício ao desgaste por impacto após forte deformação e endurecimento, o que leva ao declínio de seu desempenho geral de desgaste por corrosão por impacto.