收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高锰钢和高铬铸铁的冲击腐蚀磨损行为及交互作用研究

黎清宁  
【摘要】:在矿山湿式球磨机中,衬板等材料的损耗同时受到磨损因素和腐蚀因素的影响。但人们通常认为湿磨工况下材料损耗是以磨损为主,将其工况简化为单纯的磨损环境,而对其腐蚀作用的研究却较少。因此,探索材料在湿磨工况下的腐蚀、磨损规律及其交互作用机制,将有助于针对实际工况合理选择和开发耐磨蚀材料,提高材料在腐蚀和磨损复合工况下的使用寿命,因此具有重要的理论及现实意义。 本文针对湿磨工况中的腐蚀磨损现象,使用自行研制的腐蚀磨损试验装置,利用失重法、电化学方法、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)等测试手段,以高锰钢和高铬铸铁两种典型耐磨材料为研究对象,较为系统地探讨了它们在锡矿湿磨体系下的腐蚀磨损行为。本文的主要研究内容和获得的主要结论如下: 本文自行研制的腐蚀磨损试验装置能较好地模拟湿磨工况条件,进行多种加载形式的腐蚀磨损试验,还可测定和控制试样的电化学参数。该装置改进了以往腐蚀磨损研究中失重和电化学测试独立分开进行而无法实时测控电化学参数的不足,能同时完成失重和电化学试验,从而实现腐蚀磨损的定量研究。试验装置能连续稳定运转,其试验数据重现性好。 将动态腐蚀磨损过程分解为搅拌和冲击两个部分进行研究。在研究充氧和搅拌的基础上,进一步分析冲击作用的影响。研究表明,高锰钢和高铬铸铁在充氧和搅拌条件下的电化学行为有较大差异。充氧和搅拌促进了氧在高锰钢表面的传质过程,使腐蚀率较静态分别增加了1.05和2.04倍。充氧能促进高铬铸铁表面钝化膜的形成和再生,使腐蚀率较静态降低了17%;搅拌作用一方面促进高铬铸铁表面钝化膜的形成和再生,另一方面又减薄乃至破坏钝化膜,使腐蚀率较静态时增加了3.78倍。 冲击功对腐蚀磨损行为的影响研究表明,冲击磨料磨损使奥氏体高锰钢产生强烈的塑性变形,促进阳极溶解以及加速氧的传质过程,加速腐蚀电化学反应的阴极和阳极过程,使动态腐蚀率随着冲击功的增大而增大,冲击功为1J、2J、3J、4J时,高锰钢的动态腐蚀率较静态分别增加了15.76、22.00、23.39和26.54倍。冲击磨料磨损破坏高铬铸铁表面的钝化膜,加速碳化物与基体的相间腐蚀,极大促进了腐蚀电化学反应的阳极过程,使动态腐蚀率随着冲击功的增大而增大。冲击功为1J、2J、3J时,高铬铸铁的动态腐蚀率分别较静态增加了45.97、57.55和63.86倍,其增幅较高锰钢大得多,表明钝化膜对腐蚀动力学过程的影响较塑性变形更为显著。高锰钢在低冲击功下的冲击腐蚀磨损机制以凿削、犁皱为主,在高冲击功下的冲击腐蚀磨损机制主要是浅层疲劳剥落。高铬铸铁在低冲击功下的冲击腐蚀磨损机制以微切削、犁沟为主,高冲击功下的冲击腐蚀磨损机制主要是冲击裂纹扩展而导致材料局部脆性断裂及脱落。 极化电位对腐蚀磨损行为的影响研究表明,高锰钢与高铬铸铁的腐蚀磨损率均随极化电位的升高而增大。阳极极化增强高锰钢的阳极活性溶解,腐蚀作用的增强促进磨损的进行;阳极极化加速高铬铸铁表面膜形成及再生速度,但其承载能力差易被破坏,促进相间腐蚀作用从而加速磨损。阴极保护能有效抑制高锰钢和高铬铸铁在锡矿浆中的腐蚀及其交互作用,降低材料腐蚀磨损率,因而,在充分阴极保护条件下的材料失重率可视为纯磨损率。 由于本文实验条件属于强磨损弱腐蚀工况,矿浆对两种材料的纯腐蚀作用较小,但在力学因素影响下,腐蚀的破坏性大大增强。高锰钢腐蚀磨损交互作用随着冲击功的增大而增大,冲击功为1J、2J、3J、4J时的交互作用在总腐蚀磨损中所占比例分别为12.08%、19.50%、23.11%和26.70%。在低冲击功1J时,交互作用主要是塑性变形加速腐蚀过程,以磨损促进腐蚀为主;在冲击功为2J、3J、4J时,交互作用主要是腐蚀恶化高锰钢耐磨性,以腐蚀促进磨损为主。高铬铸铁的交互作用也随着冲击功的增大而增大,冲击功为1J、2J、3J时的交互作用在总腐蚀磨损中所占比例分别为26.65%、27.17%和36.50%,在冲击功为1J和2J时,交互作用主要是磨损破坏钝化膜及促进相间腐蚀,以磨损促进腐蚀为主;在冲击功为3J时,交互作用主要是相间腐蚀破坏高铬铸铁相间结合强度,以腐蚀促进磨损为主。 根据试验及分析结果,本文提出了高锰钢和高铬铸铁腐蚀磨损交互作用的物理模型:冲击磨料磨损使高锰钢表层形成高活性区,并造成硫化矿等高电位磨料嵌入,产生电偶腐蚀,被磨损增强的腐蚀作用进一步降低高锰钢耐磨性;冲击磨料磨损不断去除高铬铸铁表面的钝化膜,促进相间腐蚀而降低碳化物与基体的结合强度,降低其抗磨料磨损性能。上述腐蚀磨损过程交替进行,导致腐蚀与磨损形成相互促进的恶性循环。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 俞荣荣;;高铬铸铁的软化退火工艺[J];机械工人.热加工;1988年05期
2 张根平;;硅钼蓝光度法快速测定高铬钢及高铬铸铁中硅[J];理化检验(化学分册);2007年06期
3 符寒光;高铬铸铁基体组织对冲击磨损的影响[J];现代铸铁;1994年01期
4 王万章,赵祥雄,张雷,蒋国良,丁俊成;冷硬铸铁轧辊再生技术研究[J];河南农业大学学报;1996年01期
5 魏馥铭,冯正辉,朱雅年,裴卫东,郭纯,张岚;高铬铸铁筛板研究[J];金属热处理;1997年06期
6 马静,孟德义,陈维视,邢书明;高铬铸铁挤压铸造的计算机模拟[J];河北科技大学学报;2002年04期
7 刘清梅,吴振卿,关绍康;高铬铸铁和中碳钢复合界面结合情况分析[J];铸造设备研究;2002年06期
8 何素立;新型高铬铸铁磨球[J];铸造技术;2003年05期
9 程巨强,康春龙,高兴明,王先武;微合金化多元合金高铬铸铁破碎机板锤的研制与应用[J];铸造技术;2004年10期
10 邓易安;;高铬铸铁用作复合冷轧辊工作层初步探讨[J];鞍钢技术;1982年04期
11 王玉玮,石雯;钒在高铬铸铁中的作用[J];铸造;1989年05期
12 王磊,王志兴,管希洋;一种新型导板材料的热处理研究[J];东北大学学报(自然科学版);1990年03期
13 符寒光;基体组织对高铬铸铁磨损行为影响的研究[J];现代铸铁;1991年04期
14 陈宗民,叶以富;Cr13高铬铸铁组织及性能的试验研究[J];中国铸造装备与技术;1998年06期
15 何素立;金属型高铬铸铁磨球[J];石家庄职业技术学院学报;2002年02期
16 刘浩怀,孙志平,罗诚,王均,高升吉,沈保罗,黄四九;锰对高铬铸铁凝固组织和亚临界硬化行为的影响[J];金属热处理;2004年04期
17 牛艳莉;高铬铸铁旋流器铸件的研制[J];选煤技术;2004年02期
18 袁子洲,匡毅,于金峰;回火温度对KmTBCr26高铬铸铁组织和力学性能的影响[J];铸造;2004年10期
19 ;高铬耐磨铸铁EM70磨煤机磨环的研制[J];西安交通大学学报;1980年01期
20 汪正耀;;15-3HC 高铬铸铁在浮封环上的应用[J];现代机械;1983年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 章舟;李艳明;应根鹏;厉三余;;消失模铸造高铬铸铁复合锤头[A];第九届全国铸造学会消失模铸造学术年会暨首届全国V法铸造学术年会论文集[C];2009年
2 毛静波;;我国水泥行业耐磨材料综述[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
3 铁喜顺;张永振;沈百令;陈跃;周守超;;Cr-20高铬铸铁的磨损性能研究[A];21世纪全国耐磨材料大会——第九届全国耐磨材料磨损失效分析与抗磨技术学术会议论文专辑[C];2000年
4 裴新华;;新型耐高温、耐腐蚀高铬铸铁的研制[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
5 张超;;硅、锰对高铬铸铁铸态组织及性能的影响[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
6 李凤春;肖永华;邱义伦;杨才良;;高铬铸铁抗磨材料的开发[A];中国工程物理研究院科技年报(2003)[C];2003年
7 侯玉华;齐纪渝;姚永茂;;热处理对Cr26高铬铸铁组织和性能的影响[A];21世纪全国耐磨材料大会——第九届全国耐磨材料磨损失效分析与抗磨技术学术会议论文专辑[C];2000年
8 慈铁军;齐纪渝;叶锋;;铬对高铬铸铁组织和性能的影响[A];21世纪全国耐磨材料大会——第九届全国耐磨材料磨损失效分析与抗磨技术学术会议论文专辑[C];2000年
9 李卫;涂小慧;伍国仪;孙慎超;林怀涛;;Cr20高铬铸铁的试验研究与应用[A];21世纪全国耐磨材料大会——第九届全国耐磨材料磨损失效分析与抗磨技术学术会议论文专辑[C];2000年
10 张茂勋;郑中甫;何福善;;高铬铸铁在腐蚀介质中的磨损特性[A];2009中国铸造活动周论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 何建军;固液混合铸造铝合金和高铬铸铁的研究[D];湖南大学;2006年
2 孙志平;高铬铸铁亚临界热处理中的硬化行为、机制及其对耐磨性的影响研究[D];四川大学;2005年
3 黎清宁;高锰钢和高铬铸铁的冲击腐蚀磨损行为及交互作用研究[D];昆明理工大学;2008年
4 张天明;电磁离心铸造高速钢组织与性能研究[D];长安大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘春霆;氮对高铬铸铁性能的影响[D];内蒙古科技大学;2012年
2 朱林林;含稀土高铬铸铁高温抗氧化性研究[D];沈阳大学;2011年
3 吴丙根;高铬铸铁凝固路径及碳化物析出预测[D];东北大学;2012年
4 郭超;高铬铸铁切削加工过程有限元模拟仿真研究[D];中北大学;2010年
5 唐佳;高铬铸铁组织超声无损评价研究[D];南昌航空大学;2011年
6 尹卫江;热处理及钒—钛合金对高铬铸铁碳化物形态和力学性能的影响[D];内蒙古科技大学;2012年
7 王红超;半固态高铬铸铁组织及性能研究[D];太原科技大学;2010年
8 杨程坤;高炉衬板用高铬铸铁组织与性能研究[D];沈阳大学;2010年
9 于杨;高铬白口铸铁凝固组织的控制与研究[D];西安建筑科技大学;2013年
10 范志杰;高铬铸铁型耐磨板堆焊工艺初步研究[D];燕山大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈志勇 李孟华 李高龙;高铬铸铁材料的研究与应用[N];中国建材报;2011年
2 卢洪波;走进水泥金属耐磨材料[N];中国建材报;2009年
3 毛绍勋 冀新春;高铬铸铁沟槽衬板的应用[N];中国建材报;2003年
4 卢洪波;走进水泥金属耐磨材料[N];中国建材报;2009年
5 汪一佛 魏世忠;新型高钒高耐磨材料研制成功[N];中国建材报;2001年
6 陈跃 刘赛业 张国赏;Fe-B-C合金冲击磨料磨损性能及磨损机制的研究[N];中国建材报;2010年
7 叶佩;国外高速钢轧辊展望(一)[N];中国冶金报;2003年
8 卢洪波;走进水泥金属耐磨材料[N];中国建材报;2010年
9 王强;立鑫晟研究院成立[N];中国交通报;2011年
10 卢洪波;走进水泥金属耐磨材料[N];中国建材报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978