Mexanik aşınma ko'p jihatlarni o'z ichiga oladi, ular orasida abraziv aşınma barcha sanoat kiyimlarining 50% dan ortig'ini tashkil qiladi. Germaniya va Buyuk Britaniya kabi mamlakatlar abraziv aşınma tufayli har yili milliardlab dollar zarar ko'radi va Avstraliyada tog'-kon sanoati abraziv aşınma tufayli har yili mineral mahsulot sotishdan tushgan daromadning 2 foizini yo'qotadi. Ushbu abraziv eskirishning muhim qismi sharli tegirmon qoplamalarida sodir bo'ladi. Ushbu muammoni hal qilishda ikkita asosiy yondashuv mavjud: birinchidan, materiallarning aşınma qarshiligini oshirish; ikkinchidan, jarayonni optimallashtirish orqali eskirish muhitini yaxshilash. Ushbu tadqiqot birinchi navbatda moddiy jihatga qaratilgan.
Bilyali tegirmonlarda ishlatiladigan an'anaviy material ZGMn13:
ZGMn13 yuqori-marganetsli poʻlat boʻlib, 1882-yilda Xedfild tomonidan ixtiro qilingan. U poʻlatning S-egri chizigʻining “burni”ni oʻngga siljitish va Ms va Mf chiziqlarini pasaytirish uchun Mn xarakteristikasidan foydalangan holda, poʻlatga taxminan 13% Mn qoʻshish orqali tayyorlanadi. To'liq ostenitik tuzilma 1000-1050 darajada uzoq vaqt ushlab turish va keyin majburiy sovutish orqali erishiladi. Ushbu to'liq ostenitik tuzilma ishni qattiqlashtiruvchi xususiyatlarni namoyish etadi. Uni sharli tegirmon qoplamasi sifatida ishlatish silliqlash sharlari va abraziv materiallarning astarga ta'siri orqali ishning qattiqlashishiga erishishga qaratilgan. Biroq, bilyali tegirmonning ishlashi vaqtida silliqlash sharlari va abraziv materiallar silindrning aylanishi bilan yuqori nuqtaga olib boriladi va keyin kaskadga tushadi. Balandlikdan tushgan silliqlash sharlari va abraziv materiallar faqat to'g'ridan-to'g'ri silliqlash sharlari va abraziv materiallarga material qoziq tagida ta'sir qiladi va bilvosita silliqlash sharlari va abraziv materiallarning to'plangan qatlami orqali astarga ta'sir qiladi. Bu ta'sir intensivligining pasayishiga va ishning kamroq qattiqlashishiga olib keladi. Amaliy tajriba shuni ko'rsatadiki, elektr stansiyalardagi ko'mir tegirmonlarida{14}}ostenitik yuqori-marganetsli po'latning qattiqlashgan qattiqligi HB230 dan 250 gacha, rudani qayta ishlash tegirmonlarida esa HB300 dan oshmaydi, bu esa HB{20}mangan po'latining yuqori{520} uchun qotib qolish chegarasidan ancha past. Shuning uchun, sharli tegirmon qoplamalarini ishlab chiqarishda yuqori-marganetsli po'latdan foydalanish maqsadga muvofiq emas, chunki u yuqori marganetsli po'latning aşınmaya bardoshli xususiyatlaridan-foydalanmaydi.
Astar materiallarining rivojlanish holati
ZGMn13 materialining sharli tegirmon qoplamalarida noto'g'ri qo'llanilishini hisobga olgan holda, butun dunyo bo'ylab metallurglar 1960-yillardan buyon yangi qoplama materiallarini tadqiq qilib, ko'plab natijalarga erishdilar.
(1) ZGMn13 da yangi ishlanmalar
Tadqiqotchilar (FeCr)3C va VC kabi barqaror, dispers donador va orol shaklidagi-yuqori qattiqlikdagi qotishma karbidlarni hosil qilish uchun Cr, Mo va V kabi elementlarni qo‘shish orqali ZGMn13 ni yaxshiladilar. Bu suvni söndürme bilan ishlov berish jarayonida ostenit donalarining o'sishiga to'sqinlik qiladi, natijada dispers karbid qattiq nuqtalari bo'lgan ostenitik tuzilishga olib keladi va shu bilan materialning qattiqlashuv qobiliyatini va qattiqlashtiruvchi ta'sirini yaxshilaydi.
Qo'shma Shtatlar 1,5% ~ 2,5% Cr (C toifasi) bilan standart quyma yuqori-marganetsli po'lat va 0,9% ~ 1,2% yoki 1,8% ~ 2,1% Mo (E-1 va E-2 navlari) bilan standart quyma yuqori{3}}marganets po'lat ishlab chiqaradi.
Yaponiya 1,5% ~ 2,5% Cr (SCMnH11 navi) bilan standart quyma yuqori-marganetsli po'lat va 2,0% ~ 3,0% Cr va 0,4% ~ 0,7% V (nav SCMnH12) bilan standart quyma yuqori{4}}marganets po'lat ishlab chiqaradi. Ichki Mo'g'uliston quyish va zarb qilish ilmiy-tadqiqot instituti tarkibida 1,5% ~ 2,5% Cr bo'lgan yuqori-marganetsli po'latdan-tarkibida xrom ishlab chiqilgan va erigan po'lat nodir tuproq elementlari bilan ishlov berilgan. Yuqori marganetsli po'latdan-tarkibida bu xromning sirt qatlami (0,01 mm) sharli tegirmonda qotib qolgandan so'ng HB390 qattiqligiga yetishi mumkin, bu oddiy yuqori marganets po'latidan 1,5 baravar ko'p, xizmat muddati esa undan 1,5-2 baravar ko'pdir.-
(2) Qotishma oq quyma temir
① 15Cr-3Mo oq quyma temir va uning rivojlanishi. Yuqori{7}}marganetsli po'lat qoplamalar uchun eng ishonchli alternativ material 15% Cr + 3% Moy bo'lgan martensitli oq quyma temirdir. Bu material uzluksiz evtektik temir-xrom karbidlari-xrom karbidlari (Cr, Fe)7C3 va{21}}ikkilamchi karbidlarga boy bo'lgan xrom, o'rta karbidli karbidlarga boy bo'lgan xromdan iborat. umumiy hajmning taxminan 40% dan 50% gacha. Ushbu xrom karbidlari juda yuqori qattiqlikka ega, barchasi HV1200-1800 dan yuqori, oddiy abraziv moddalarning aşınmasına qarshilik ko'rsatish uchun etarli. Biroq, martensitik matritsaning qattiqligi taxminan HRC50 ni tashkil qiladi, bu ba'zi abrazivlarga qaraganda yumshoqroq va karbidlarni potentsial ravishda siqib chiqarishi mumkin. Shuning uchun karbidlarning ajoyib aşınma qarshiligi faqat qisman ishlatiladi. Harbin texnologiya instituti 15Cr-3Mo-xromli oq cho'yanning ish faoliyatini yaxshilash bo'yicha ham keng ko'lamli ishlarni amalga oshirdi. Ular K, Na, Mg va Ca tuzlari va qotishmalaridan foydalangan holda, 15Cr-3Mo cho‘yanga purkagich modifikatsiyasi bilan ishlov berishdi, bu esa karbidlarning tarmoqdagi asl taqsimlanishini yo‘q qildi va ularni qurtga o‘xshash yoki bo‘lak ko‘rinishga keltirdi, shu bilan birga karbidlarning hajmini ham kamaytirdi. Bu materialning mustahkamligi va aşınma qarshiligini sezilarli darajada oshirdi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, turli xil modifikatsiya qiluvchi elementlar bilan ishlangan 15Cr-3Mo yuqori xromli oq quyma temirning eskirish darajasi ishlov berilmagan materialga qaraganda past. Xususan, kaliy bilan modifikatsiyalangan 15Cr-3Mo yuqori xromli oq quyma temirning o'rtacha eskirish darajasi ishlov berilmagan materialdan 63,2% ga, optimal eritmaning eskirish darajasi esa ishlov berilmagan materialdan 74,4% past edi.
② Cu{0}}tarkibida qotishma oq quyma temir. Shandong Xinwen Tool Factory tomonidan muvaffaqiyatli ishlab chiqilgan ushbu qotishma oq quyma temir, quyishdan oldin modifikatsiya qilish va emlash uchun 1,0% Cu va 0,9% noyob tuproqli ferrosilikon qotishmasini qo'shish orqali ishlab chiqariladi, so'ngra 950 daraja normalizatsiya va 600 daraja temperaturali ishlov berish, natijada dispers, nozik va bir xilda taqsimlanadi. Mashina sinovlari shuni ko'rsatdiki, L1,83 m × 6,4 m tsement tegirmonida qotishma oq quyma temir astarni o'z ichiga olgan noyob tuproqli Cu-ning nisbiy aşınma qarshiligi yuqori-marganetsli po'latdan 2,4 baravar yuqori. (3) O'rta va past qotishma po'latlar
Yuqori{0}}marganetsli po'lat yoki qotishma elementlari qo'shilgan oq quyma temir sharli tegirmon qoplamalari oddiy yuqori{1}}marganetsli po'lat qoplamalarga nisbatan sezilarli darajada yaxshilangan aşınma qarshilikka ega bo'lsa-da, Cr, Ni va Mo kabi qimmatbaho metallarning ko'pligi tufayli bu materiallar qimmatroq bo'lib, yorilish va hatto ishlab chiqarish jarayonida parchalanishga moyil bo'ladi. Shu sabablardan kelib chiqqan holda, xitoylik metallurglar va quyma ishchilar mamlakatimizning o‘ziga xos sharoitlarini hisobga olib, sharli tegirmon laynerlari uchun o‘rta va past qotishma po‘latlardan foydalanish bo‘yicha tadqiqotlarni boshladilar va quvonarli natijalarga erishdilar.
① Cr, Mo, Cu oʻrtacha-karbonli kam{1}}qotishmaga-bardoshli poʻlat. Shenyang Texnologiya Universiteti tomonidan ishlab chiqilgan, Cr, Mo va Cu oʻz ichiga olgan oʻrtacha{4}}karbonli past-ayishiga-bardoshli poʻlat 950 daraja va haroratda havo soʻndirilgandan soʻng HRC50 dan ortiq qattiqlik va 25{12}}60 J/sm² zarba qiymatiga erishdi. Uning matritsasi temperlangan martensit bo'lib, skanerlash elektron mikroskopida lata shaklidagi martensit to'plamlari tuzilishi aniqlangan. Yuqori{15}}kattalashtiruvchi transmissiyali elektron mikroskop ostida struktura dislokatsiyali martensit va oz miqdorda egizak martensit aralashmasini aniq koʻrsatdi, bunda uzluksiz yupqa plyonka-martensit latalari orasida taqsimlangan tutilgan ostenitga oʻxshaydi. Ostenitning bu shakli va taqsimlanishi po'latning zarbaga chidamliligini va nisbiy aşınma qarshiligini yaxshiladi. Ushbu po'latning turli zarba energiyalari ostida aşınma qarshiligi yuqori marganetsli po'latdan ajoyib kontrastni ko'rsatdi.
Zarba energiyasi ortib borishi bilan yuqori{0}}marganets po'latining zarbaga chidamliligi sezilarli darajada yaxshilandi, yangi ishlab chiqilgan Cr, Mo, Cu po'latlarining aşınma qarshiligi pasaydi. Biroq, qiyosiy sinovlarda tanlangan barcha zarba energiyasi sharoitida yangi po'latning aşınma qarshiligi yuqori-marganetsli po'latdan yuqori edi. Xebey provintsiyasidagi Qian'an temir konida L1,83m × 3m sharli tegirmonda ishlatilgan, bu materialdan tayyorlangan astar 10-12 oy, ZGMn13 laynerlarining ishlash muddati esa atigi 3-5 oy edi.
② Cr-Mo-V-Ti oʻrtacha-uglerodli koʻp elementli-qotishma poʻlat. Xefey tsement ilmiy-tadqiqot va loyiha instituti tomonidan ishlab chiqilgan Cr, Mo va V, Ti va Nb iz miqdorini o'z ichiga olgan-ko'p komponentli uglerodli qotishma po'lat-, nodir tuproq (RE) bilan ishlov berish va o'ziga xos issiqlik bilan ishlov berishdan so'ng qattiqlashtirilgan martensit + dispers karbid qattiq fazalari bo'lgan oz miqdorda pastki beynit matritsasini oladi. Sinovlar shuni ko'rsatadiki, bu turdagi astar yuqori qattiqlik, yaxshi abraziv aşınma qarshilik, yuqori zarba chidamliligi va egilish kuchiga ega, xizmat muddati oddiy yuqori{10}}marganets po'latidan uch baravar ko'proq. U Huaihai tsement zavodida (L4,2m × 12m), Kunming tsement zavodida (L3,5m × 11m) va Sichuan Dukou tsement zavodida (L2,2m × 13m) silliqlash tegirmonlarida ishlatilgan, birinchi kamerada o'rtacha eskirish tezligi 3,16 g / t va ikkinchi kamerada 1,53 g / t; yuqori{20}}marganets po'lat qoplamalarining o'rtacha eskirish darajasi tsement uchun 13 g/t ni tashkil qiladi.
③ Yuqori-uglerodli oʻrtacha-xromli qotishma poʻlat. 4,5% ~ 5,5% Cr va 0,3% ~ 0,7% Mo ni o'z ichiga olgan va Xefey tsement tadqiqot va loyihalash instituti tomonidan ishlab chiqilgan yana bir yuqori-karbonli-xromli qotishma po'lat astar tsement shar tegirmonlarida muvaffaqiyatli qo'llanildi.
④ Cr-Ti oʻrtacha-marganets poʻlati. Tarkibida 5,5% ~ 8,0% Mn, 1,5% ~ 2,0% Cr, 0,05% ~ 0,1% Ti va 0,02% ~ 0,05% RE bilan ishlov berilgan o'rta{3}}marganets po'lati oddiy yuqori suvli po'latdan{{12}01000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 bo'lgan cho'ziluvchan po'latdan ko'ra nozikroq ostenitli tuzilishga ega bo'ldi. . Ushbu materialdan tayyorlangan laynerlar Tongxua po'lat zavodining Banshigou temir konida va Tongxua mis konida shar tegirmonlarida yaxshi natijalarga erishdi. Uning nisbiy aşınma qarshiligi magnetit rudasini maydalaganda yuqori-marganetsli po'latdan 1,64 baravar yuqori; va mis rudasini maydalashda yuqori-marganetsli po'latdan 1,48 baravar ko'p. Ushbu materialning yaxshilangan aşınma qarshiligining asosiy sababi oddiy yuqori-marganets po'latiga nisbatan sharli tegirmonlarda qotib qolishning yaxshiroq ishlashidir.
⑤ Cr-Mo ko'p fazali-past{2}}qotishma po'lat. 3% Cr va 0,4% Mo ni o'z ichiga olgan ko'p fazali past{4}}qotishma aşınmaya-bardoshli po'lat astar beynit + martensit + saqlanib qolgan ostenit mikro tuzilishini olish uchun izotermik issiqlik bilan ishlov berishdan o'tkazildi. Ushbu material yuqori qattiqlik va yuqori qattiqlikka ega, natijada zarba, charchoq, deformatsiya va aşınmaya mukammal qarshilik ko'rsatadi. Dala tatbiqlari shuni ko'rsatdiki, bu laynerning xizmat qilish muddati oddiy yuqori-marganets po'latiga qaraganda 1-2 baravar ko'p.
