高性能磨棒用钢组织与性能的研究

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1、分类号：TG142密级：UDC：620编号：201321802011河北工业大学硕士学位论文高性能磨棒用钢组织与性能的研究论文作者：张亮学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料学指导教师：王宝奇职称：正高级工程师DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialScienceSTUDYONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFHIGHPORFORMANCESTEELFORGRIND

2、INGRODbyZhangLiangSupervisor:Prof.WangBaoqiMay2016摘要磨棒作为棒磨机中的研磨介质，被广泛地应用于金属和非金属矿石的加工生产过程中。目前，国内生产的大多数磨棒均存在耐磨性差，磨耗高，加棒、取棒频繁等问题，这些问题将使磨矿的成本提高，棒磨机的工作效率降低。对此，通过磨棒合金成分的合理化设计，以及采用合理的微观组织控制工艺，研制出新型高性能磨棒，对于提高棒磨机作业率及降低生产成本具有重要的意义。本文从Fe-Cr-C体系的热力学出发，利用相平衡计算的基本原理，对Fe-

3、Cr-C体系中奥氏体和M7C3的两相平衡进行了热力学计算，确定了钢中M7C3型碳化物数量、奥氏体成分与钢的成分和奥氏体化温度之间的关系。在此基础上，进行了磨棒用钢的成分设计和热处理工艺的制定。通过对不同Cr、Mn含量的磨棒试验钢的锻造及不同热处理后的组织与性能的研究，分析总结了高性能磨棒用钢中硬质碳化物的数量和形态的控制规律，并通过耐磨性试验对试验钢的耐磨性进行了测定。结果表明，增加磨棒试验钢的锻造比，试验钢中粗大的奥氏体晶粒经锻造后可以得到很好的细化。当锻造比由1.2增加到4.8时，奥氏体晶粒的微观晶粒度级

4、别提高了4级以上，并且试验钢的硬度分布及冲击韧性均得到了显著提高。本文以锻后100mm直径空冷处理后的试验钢棒为研究对象，制定了一种组织优化的控制工艺。经该工艺处理后，2#和3#试验钢基体中可以获得的大量弥散分布的M7C3，并且在空冷条件下可获得细小且均匀的马氏体基体组织，符合磨棒使用组织和性能的要求。利用XRD对2#和3#试验钢中的相组成进行了鉴定，确定试验钢基体中主要为马氏体组织和M7C3型碳化物。三种试验钢中，1#试验钢因Cr、Mn含量较低，淬透性较差，直径100mm的试验钢棒在空冷后得到的非马氏体组织

5、较多，未获得符合磨棒要求的组织性能；3#试验钢由于Cr含量太高，用于制备磨棒，生产成本较高。因此综合考虑，三种试验钢中2#试验钢为最适宜的磨棒用钢。经测定，在相同的磨损条件下，2#试验钢的耐磨性要显著大于目前市场中其他材料的磨棒的耐磨性。关键词：磨棒热力学马氏体碳化物耐磨性IABSTRACTAsthegrindingmediumintherodmill,thegrindingrodiswidelyusedintheproductionprocessofmetalandnonmetalore.Atpresent

6、，mostdomesticgrindingrodexistmanyproblems,suchaspoorwearresistance,largeamountofwear,addingandtakingouttherodsfrequentlywhentherodmillisinoperationandsoon.Theseproblemswillincreasethecostofgrindingprocessandreducetheproductionefficiencyoftherodmill.Forthese

7、reasons,itissignificanttodevelopanewtypeofhighperformancegrindingrodbydesigningtherationalalloycomponentanddevelopingthereasonablemicrostructurecontroltechnologyinordertoimprovetheoperationefficiencyoftherodmillandreducetheproductioncost.Basedonthethermodyn

8、amictheoryofFe-Cr-Csystemandthebasicprincipleofphaseequilibriumcalculation,thispapercarriedoutthethermodynamiccalculationoftheequilibriumofausteniteandM7C3intheFe-Cr-Csystemanddeterminedthevariationrel