刮板输送机用中锰钢的摩擦腐蚀行为研究

发布时间：2020-04-26 03:36

【摘要】：中锰钢是在传统高锰钢的基础上发展起来的耐磨材料,克服了高锰钢加工硬化敏感性差的缺点,吸收了外硬内韧、抗冲击磨损等方面的优点。本研究所用刮板输送机中部槽用热轧BTW中锰钢,是借助微合金化设计、可控热处理和复合变质处理等工艺获得的改性耐磨钢板,实现了中低冲击载荷作用下形变诱发马氏体相变等的自强化作用。特别是当表面的一层硬化材料被磨掉之后,新裸露的表面同样会得到自强化,同时磨损层的内层依然为奥氏体,实现了表面高硬度和基体高韧性的自然结合。本文主要研究BTW中锰钢在模拟矿井水工况条件的静态腐蚀,滑动摩擦腐蚀,腐蚀磨料磨损以及冲击腐蚀磨料磨损行为,并对中锰钢的强化机理做进一步讨论。论文所得主要结论如下:BTW中锰耐磨钢在不同腐蚀溶液及不同腐蚀周期内的均匀腐蚀失重及腐蚀速率均低于马氏体耐磨钢,其中酸性条件下的腐蚀失重最大,BTW钢的腐蚀机理主要表现为晶内腐蚀及局部点蚀;马氏体钢的点蚀坑数量更多,更深,同时发现大量不同深度的腐蚀沟槽。相同腐蚀介质下,BTW钢的开路电位、腐蚀电位和腐蚀电流均低于马氏体钢。阻抗谱分析表明,两种钢均由电极反应控制,三种腐蚀介质中BTW钢的容抗弧半径均高于HD450钢,其中酸性中容抗弧最小,阻抗值减小最多,腐蚀程度最高。BTW钢与HD450钢在滑动摩擦腐蚀实验中的摩擦系数均随着法向载荷的增加而减小;同种条件下,BTW钢的摩擦系数略大于HD450钢,但磨损体积远小于HD450钢,两种钢的腐蚀电位及腐蚀电流均随着法向载荷的增加而增大,BTW钢的腐蚀电位及腐蚀电流均小于HD450钢。阻抗值随着载荷的增加而减小,BTW钢的阻抗值明显高于HD450钢。两种钢的滑动摩擦腐蚀形貌主要以大量的犁沟及少量的疲劳剥落坑为主,其中HD450钢的点蚀坑更多,有明显的腐蚀沟槽,并有部分腐蚀产物,BTW钢的腐蚀程度较轻,表现出较好的耐磨蚀性能。三种矿井水腐蚀介质条件下,BTW钢的滑动腐蚀磨损量及腐蚀磨损率均低于马氏体耐磨钢,形变孪晶强化是其发生加工硬化的主要原因之一。三种腐蚀介质下的亚表层硬度达到528HV,硬化层深度500μm左右,磨损硬化层硬度超过马氏体钢的硬度。BTW钢的腐蚀磨损形貌主要表现为深浅不一的犁沟及少量的疲劳剥落坑;HD450钢的犁沟更深,疲劳剥落区更多更大,同时两种钢均出现非均匀分布的腐蚀坑。BTW钢在搅动腐蚀磨料磨损中的腐蚀磨损量小于马氏体耐磨钢,磨损形貌可发现明显的局部腐蚀特征,腐蚀磨损面存在腐蚀产物聚集,其中HD450钢犁沟更深,腐蚀产物较多。三种矿井水腐蚀介质条件下,BTW钢的冲击腐蚀磨损失重及磨损率均低于马氏体耐磨钢,酸性条件下的磨损失重最大。BTW钢的冲击磨损亚表层50μm处硬度达到525HV,远超基体硬度,硬化层深度达到3000μm,表现出良好的冲击载荷加工硬化性能。BTW冲击腐蚀磨损机制主要表现为犁沟切削磨损和凿削磨损,同时伴随局部的疲劳剥落,HD450钢的犁沟槽和凿削坑多且深,冲击腐蚀磨损破坏相对加深。三种矿井水腐蚀介质条件下,BTW磨损层均存在位错缠结、孪晶组织和马氏体相变组织,其中马氏体转变量平均为32%左右,可以认为BTW钢的耐磨强化为复合强化机制,包括位错强化、孪晶强化和形变诱发马氏体相变强化。
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刮板输送机中部槽,实体模型

图 1-1 刮板输送机中部槽的实体模型Figure 1-1 Entity model of scraper conveyer量占刮板输送机总质量的 70%以上，刮板输送机的失效裂引起，所以，中部槽的使用寿命是衡量整机寿命的重要槽帮、中板、底板焊接而成。中部槽除运煤外，还要承受支架的侧向力和纵向力，大块煤、岩石卡死在槽中时的造成中部槽的损坏形式除磨损外，有槽体的变形和连接够的强度、刚度和耐磨性。为了提高中部槽的使用寿命，一个工作面工作过程中无大修，国内外主要生产商对中工艺和耐磨处理等方面进行了大量的研究。高强度的抗磨钢，主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨磨损消耗为主，部分断裂、变形。磨损分为三种：金属构损；其它金属或非金属物料打击金属表面的磨料磨损和流冲蚀磨损。耐磨钢的耐磨性能取决于材料本身，而抗磨钢同的耐磨性，材料本身和工况条件两者才能决定其耐磨性

金相,金相,基体,奥氏体钢

温度为 200-300℃；下表 2-1 为 BTW 与 HD 2-1 BTW 钢与 HD450 钢的合金元素成分（wt.%le 2-1 Chemical composition of BTW and HD450 (Mn Cr Mo Nb Ti 8.0-10.0 1.5-2.0 0.1-0.2 0.02-0.04 0.01-0.031.6 1.0 0.25 / / 可知，BTW 奥氏体钢的 C 元素含量为 0.8氏体组织，但距离周围两相区较近，易发。元素含量超过 10%，属于高合金钢，其中，其不仅可以与 γ-Fe 形成无限互溶的固溶点在于热处理中易造成晶粒过大，不利于本中加入了 Cr、Mo 等细化晶粒的合金元素蚀的作用，并且也可以起到降低奥氏体层锰奥氏体钢的原始金相组织，可以看出，其。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD528.3;TG142.1

【参考文献】