發(fā)布時間：2017-08-24 20:44

  本文關(guān)鍵詞：CADI磨球材料的研究及磨球的研制

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【摘要】：磨球作為研磨體被廣泛應(yīng)用于礦山、建材、化工等行業(yè),全國每年磨球消耗量已經(jīng)超過了260萬噸,但是由于服役工況不斷變化,磨球迫切需要提升性能、降低成本。含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵(CADI)由于綜合性能優(yōu)勢突出,在磨球應(yīng)用上具有廣闊前景。本文結(jié)合磨球工況和CADI組織及性能特點,優(yōu)化CADI磨球材料的成分和熱處理工藝。采用OM、SEM、XRD等設(shè)備,研究了錳、鉬元素和等溫淬火溫度對CADI磨球材料組織、性能的作用,并試制了CADI磨球。研制結(jié)果表明,CADI磨球材料鑄態(tài)組織由石墨球、珠光體、碳化物組成,球化等級2-3級,石墨尺寸6～7級,隨著錳、鉬含量增加,石墨球數(shù)量有所下降,珠光體、碳化物數(shù)量增加。等溫淬火后組織由石墨球、針狀鐵素體、一定數(shù)量的碳化物和殘余奧氏體組成,隨著錳、鉬含量增加,碳化物、針狀鐵素體數(shù)量增多,并且鉬能夠細化針狀鐵素體。Mn主要以碳化物(Fe, Mn)3C形式存在,Mo主要以(Cr2.5Fe4.3Mo0.1)7C3和(Fe2Mo)3C形式存在。鉬含量不變,隨著錳含量升高,CADI磨球材料沖擊韌性逐漸降低；硬度增強,磨損率降低,耐磨性提高,磨損形貌中犁溝減少,劃痕變淺,脫落減少；腐蝕電位增大,腐蝕電流密度減小,耐蝕性增強。錳含量1.93wt.%時,試樣綜合性能優(yōu)越,沖擊韌度值9.7 J·cm-2,硬度值53.6HRC,磨損率0.151 mg·m-1,腐蝕電位-0.6497 V,腐蝕電流密度6.262×10-6 A·cm-2。錳含量不變,隨著鉬含量增加,CADI磨球材料沖擊韌性先升高后降低；硬度增強,耐磨性提高；耐蝕性增強。鉬含量0.43wt.%時,試樣綜合性能優(yōu)越,沖擊韌度值16.4 J·cm-2,硬度值53.4HRC,磨損率0.221 mg·m-1,腐蝕電位-0.6016V,腐蝕電流密度7.359×10-8 A-cm-2。等溫淬火溫度升高,2#(Mn1.93wt.%,Mo 0.29 wt.%)試樣的殘余奧氏體數(shù)目增多,針狀鐵素體形貌由細小致密的針葉狀變疏變粗,此外,性能上表現(xiàn)為沖擊韌性逐漸升高,沖擊斷口形貌呈現(xiàn)出準解理特征,硬度下降,耐磨性下降,耐蝕性增強。等溫淬火溫度260℃時,試樣中少量的馬氏體已經(jīng)消失,沖擊韌度值8.8 J·cm-2,硬度值54.7HRC,磨損率0.150 mg·m-1,腐蝕電位-0.6491V,腐蝕電流密度8.376×10-6 A·cm-2,表現(xiàn)出優(yōu)越的性能。根據(jù)本試驗結(jié)果試制的CADI磨球化學成分為C 3.3～3.8 wt.%,Si 2.2～2.7 wt.%,Mn 15～2.0 wt.%,Cr 0.8～1.2 wt.%, Cu 0.4～0.8 wt.%,Mo 0.2～0.5 wt.%。熱處理工藝根據(jù)磨球尺寸制定：奧氏體化溫度900℃,保溫時間1-2.5h,等溫淬火介質(zhì)50%KNO3+25%NaNO3+25%NaNO2混合硝酸鹽,等溫淬火溫度250℃+20℃,保溫時間1.5-3h。試制的Φ120mm CADI磨球組織為下貝氏體+殘余奧氏體+碳化物(10-15%),表面硬度值≥56HRC,表面向內(nèi)連續(xù)三點硬度平均值≥53HRC,沖擊韌度≥7J/cm2,球耗≤220g/t礦石,破碎率≤0.1%,沖擊疲勞壽命≥10000次,滿足工況要求。
【關(guān)鍵詞】：CADI磨球 錳 鉬 等溫淬火溫度 耐磨性
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG255
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 磨球的研究及發(fā)展現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 磨球概述13-15
• 1.2.2 國內(nèi)磨球材料研究及發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 國外磨球材料的研究及發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.3 CADI磨球的研究及發(fā)展現(xiàn)狀18-22
• 1.3.1 CADI的組織和性能特點18-20
• 1.3.2 CADI磨球材料的研究及發(fā)展現(xiàn)狀20-22
• 1.4 選題背景及意義22-25
• 1.4.1 磨球使用工況及失效方式22-24
• 1.4.2 磨球材料組織和性能的要求24-25
• 1.5 課題的研究目標25
• 1.6 課題的研究內(nèi)容25-26
• 1.7 技術(shù)路線26-27
• 2 試驗過程及試驗方法27-37
• 2.1 CADI磨球材料化學成分設(shè)計27-28
• 2.2 試樣制備28-30
• 2.2.1 砂型及原料的選擇28-29
• 2.2.2 熔煉工藝29
• 2.2.3 球化及孕育工藝29
• 2.2.4 澆注工藝29-30
• 2.3 熱處理工藝的設(shè)計30-32
• 2.3.1 奧氏體化溫度及保溫時間的選擇30-31
• 2.3.2 等溫淬火介質(zhì)、溫度及保溫時間的選擇31-32
• 2.4 組織觀察及分析32-33
• 2.4.1 金相組織觀察32-33
• 2.4.2 SEM和EDS分析33
• 2.4.3 XRD分析33
• 2.4.4 沖擊斷口以及磨損表面圖像采集33
• 2.5 性能檢測33-37
• 2.5.1 沖擊試驗33-34
• 2.5.2 洛氏硬度測試34
• 2.5.3 磨損試驗34-35
• 2.5.4 電化學腐蝕試驗35-36
• 2.5.5 CADI磨球沖擊疲勞壽命試驗36-37
• 3 錳對CADI磨球材料組織和性能的影響37-54
• 3.1 化學成分分析37
• 3.2 錳對CADI磨球材料鑄態(tài)組織的影響37-40
• 3.2.1 錳對石墨的影響37-38
• 3.2.2 錳對基體組織的影響38-40
• 3.3 錳對CADI磨球材料熱處理后組織的影響40-45
• 3.3.1 錳對CADI磨球材料顯微組織形貌的影響40-42
• 3.3.2 能譜分析42-44
• 3.3.3 物相分析44-45
• 3.4 錳對CADI磨球材料性能的影響45-53
• 3.4.1 錳對CADI磨球材料硬度的影響45-47
• 3.4.2 錳對CADI磨球材料沖擊韌性的影響47-48
• 3.4.3 錳對CADI磨球材料耐磨性的影響48-51
• 3.4.4 錳對CADI磨球材料電化學腐蝕性能的影響51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 4 鉬對CADI磨球材料組織和性能的影響54-66
• 4.1 化學成分分析54
• 4.2 鉬對CADI磨球材料鑄態(tài)組織的影響54-56
• 4.2.1 鉬對石墨的影響54-55
• 4.2.2 鉬對基體組織的影響55-56
• 4.3 鉬對CADI磨球材料熱處理后組織的影響56-60
• 4.3.1 鉬對CADI磨球材料顯微組織形貌的影響56-58
• 4.3.2 能譜分析58-60
• 4.3.3 物相分析60
• 4.4 鉬對CADI磨球材料性能的影響60-65
• 4.4.1 鉬對CADI磨球材料硬度的影響61-62
• 4.4.2 鉬對CADI磨球材料沖擊韌度的影響62-63
• 4.4.3 鉬對CADI磨球材料耐磨性的影響63-64
• 4.4.4 鉬對CADI磨球材料電化學腐蝕性能的影響64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 5 等溫淬火溫度對CADI磨球材料組織和性能的影響66-76
• 5.1 等溫淬火溫度對CADI磨球材料組織的影響66-69
• 5.2 等溫淬火溫度對CADI磨球材料硬度的影響69-70
• 5.3 等溫淬火溫度對CADI磨球材料沖擊韌度的影響70-72
• 5.4 等溫淬火溫度對CADI磨球材料耐磨性的影響72-73
• 5.5 等溫淬火溫度對CADI磨球材料電化學腐蝕性能的影響73-74
• 5.6 本章小結(jié)74-76
• 6 CADI磨球試制76-81
• 6.1 成分設(shè)計76
• 6.2 造型76-77
• 6.3 熔煉及澆注77
• 6.4 開箱及清理77
• 6.5 熱處理工藝方案77-78
• 6.6 CADI磨球檢測78-80
• 6.6.1 化學成分檢測78
• 6.6.2 金相組織觀察78
• 6.6.3 力學性能檢測78-80
• 6.7 本章小結(jié)80-81
• 7 主要結(jié)論81-83
• 參考文獻83-86
• 個人簡歷、在校期間發(fā)表的學術(shù)論文及研究成果86-87
• 致謝87

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1 靳群;;磨球市場分析——機遇與挑戰(zhàn)[J];科技信息;2009年28期

2 張國明;張氏高效卵形磨球的開發(fā)與應(yīng)用[J];水利電力機械;2003年03期

3 郎洪明;;磨球的生產(chǎn)和選用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];熱加工工藝;2010年15期

4 王介西;磨球機的改進[J];軸承;1985年03期

5 丁慶如;;磨機中磨球磨損的影響因素[J];礦山機械;1987年07期

6 何樹桐;;磨球的制造與應(yīng)用綜述[J];山東建材學院學報;1987年03期

7 D.J.鄧恩;汪建;;磨球設(shè)計[J];國外金屬礦山;1990年11期

8 歐陽惠民;;鉻銅鉬馬氏體磨球的研制[J];水泥;1990年03期

9 左貴平;任煥久;王金盈;杜魁武;張士云;宋暄;劉景華;吳林江;;鑄態(tài)鉻奧、貝基體磨球的研究與應(yīng)用[J];水泥;1990年05期

10 周文玉,郭振廷;鑄造磨球的典型生產(chǎn)工藝分析[J];鑄造;1993年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊業(yè)元;方鴻生;;國內(nèi)磨球材料研究中應(yīng)注意的幾個問題[A];第二屆全國青年摩擦學學術(shù)會議論文專輯[C];1993年

2 彭云成;劉金海;李國祿;晉會錦;;磨球落球疲勞試驗應(yīng)力仿真[A];第十二屆全國鑄造年會暨2011中國鑄造活動周論文集[C];2011年

3 關(guān)成君;;我國磨球生產(chǎn)工藝裝備簡況[A];21世紀全國耐磨材料大會——第九屆全國耐磨材料磨損失效分析與抗磨技術(shù)學術(shù)會議論文專輯[C];2000年

4 高杰;;釔基重稀土在鉻系鑄造磨球生產(chǎn)中的應(yīng)用實踐[A];2009中國鑄造活動周論文集[C];2009年

5 蔡永武;;鑄造磨球及其沖擊疲勞壽命試驗方法[A];安徽省機械工程學會成立50周年論文集[C];2014年

6 高杰;;釔基重稀土在鉻系鑄造磨球生產(chǎn)中的應(yīng)用實踐[A];中國鑄造行業(yè)第四屆高層論壇論文集[C];2009年

7 徐曉峰;沈百令;陳躍;;馬氏體球墨鑄鐵磨球組織與性能研究[A];第三屆全國青年摩擦學學術(shù)會議論文集[C];1995年

8 許根華;劉英杰;沈萬慈;方鴻生;;低鉻鑄球剝落破碎行為研究[A];第二屆全國青年摩擦學學術(shù)會議論文專輯[C];1993年

9 趙愛民;毛衛(wèi)民;鐘雪友;;B和Cu對貝氏體/馬氏體復合鑄鐵磨球組織和性能的影響[A];21世紀全國耐磨材料大會——第九屆全國耐磨材料磨損失效分析與抗磨技術(shù)學術(shù)會議論文專輯[C];2000年

10 付通順;陳三元;劉風雷;董震;趙大偉;;EPC鑄造低鉻磨球的研制與應(yīng)用[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）[C];2001年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 暨南大學、鋼鐵耐磨材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟 李衛(wèi);解讀修訂后的《鑄造磨球國家標準》[N];中國建材報;2010年

2 胡勁松;安慶民企刷新磨球生產(chǎn)史[N];安徽日報;2008年

3 劉承軍;磨球出口暢通無阻[N];中國礦業(yè)報;2001年

4 記者徐彥泓 通訊員張長壽;金磊公司鑄造磨球?qū)崿F(xiàn)大批量穩(wěn)定生產(chǎn)[N];中國建材報;2011年

5 王定祥;我國磨球生產(chǎn)的高速發(fā)展(下)[N];中國建材報;2009年

6 閆鴻 長壽;金磊大批量生產(chǎn)磨球項目獲成功[N];中國建材報;2011年

7 李輝　記者 郭明;三成質(zhì)量有“硬傷”[N];中國質(zhì)量報;2011年

8 明月;新型鉻錳鎢抗磨鑄鐵磨球研制成功[N];中國有色金屬報;2005年

9 王定祥;我國磨球生產(chǎn)的高速發(fā)展(上)[N];中國建材報;2009年

10 記者魏國林;高耐磨性奧鐵體球墨鑄鐵的研究及應(yīng)用技術(shù)通過省級鑒定[N];中國建材報;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李為達;中高碳低合金鋼磨球淬火質(zhì)量效應(yīng)的研究[D];河北工業(yè)大學;2015年

2 李笑同;基于離散元技術(shù)的球磨機研究[D];延邊大學;2016年

3 焦巖;中碳低合金鋼大直徑磨球制備及熱處理工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究[D];昆明理工大學;2016年

4 陳勇;抗磨鑄鐵磨球強韌化熱處理工藝的研究[D];合肥工業(yè)大學;2016年

5 饒金輝;基于離散元的球磨機磨球運動規(guī)律的研究[D];陜西科技大學;2016年

6 楊鵬雨;高性能大直徑鍛造磨球的研制[D];南昌航空大學;2016年

7 柳銳;CADI磨球材料的研究及磨球的研制[D];鄭州大學;2016年

8 孫浩;大直徑磨球材質(zhì)與制備工藝研究[D];昆明理工大學;2011年

9 趙辰;不同淬火條件下磨球溫度場計算和淬硬特征的預測[D];河北工業(yè)大學;2014年

10 魏建才;球磨機磨球失效分析與改進及提高磨機生產(chǎn)效率的方法研究[D];西南石油學院;2005年

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本文編號：733075