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铬含量对腐蚀条件下低碳合金钢冲击磨损性能的影响*
杜晓东,孙国栋,丁厚福,王家庆,满达虎
合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥(230009)
E-mail:hfutdxd@
摘要:在模拟工况条件下,对不同铬含量的新型衬板用低碳合金钢在腐蚀环境中的冲击磨
损性能进行了测试,并利用扫描电镜和金相显微镜对试样的表面和亚表面形貌进行了观察,
研究结果表明:在 冲击功下,随着铬含量的增加,低碳合金钢的失重呈不同程度的下
降。铬含量为 3%的低碳合金钢的冲击腐蚀磨损机制为变形疲劳磨损;铬含量为 6%的低碳
合金钢为:短时间内为累积变形引起的材料的浅层剥落,长时间后转变为多次塑变造成的表
面硬化层的去除;铬含量为 9%的低碳合金钢为多次塑性变形机理。
关键词:铬含量;冲击腐蚀磨损;低碳合金钢
中图分类号:;

冶金矿山上使用的湿式磨机衬板,既受到矿浆的腐蚀,同时又受磨球和矿石的冲击和磨
损,是一种非常复杂的冲击腐蚀磨损动态过程,它涉及的外部因素包括冲击力,相对运动形
式,介质的成分、浓度、温度以及表面状态等;内部因素包括金属材料的成分,组织结构和
力学性能以及材料的表面状态等。国内外很多学者都对此进行了深入的研究[1~3],除了理论
研究之外,对于一些典型金属的冲击磨损的研究已成为重点[4~6]。但上述研究多为实验室单
一实验条件下的进行,缺乏对实际工况的模拟。同时,材料的磨损机理尚存争论,国内对此
研究较少。所以对此开展更为深入的研究,具有很高的学术和应用价值。
本论文采用 MLD-10 型冲击腐蚀磨损实验机,在模拟实际工矿的条件下,研究了铬含
量对低碳合金钢冲击腐蚀磨损性能的影响,并对材料的冲击腐蚀磨损的机理进行了初步的探
讨,以期找到低碳合金钢的失效机理。
1. 试验材料和试验方法
试验材料
试验所用的原料为 20#、45#、铬铁、纯镍板、钼铁、纯铝(脱氧剂)等,根据低碳
高合金钢的设计成分准确计算配料,适当考虑烧损余量。采用 ZGJL001-40-4 型 10kg 真
空感应熔炼炉熔炼合金。由于合金元素含量高,真空熔炼的条件下易出现严重的飞溅现象[7],
使得烧损严重,因此改用敞开式熔炼的方法,熔炼温度经测试为 1600℃,出炉前加适量脱
氧剂,浇铸完成的铸锭放到砂堆中缓冷。铸锭冷却后,首先在 950℃保温 进行均匀化退
火,线切割后进行淬火回火处理,工艺为:550℃×1h 预热,1050℃× 加热后油淬,再进
行 250℃×2h 回火,得到最终试样,其化学成分和力学性能如表 1 所示。
表 1 三种铬含量的低碳合金钢的化学成分及力学性能
Table1 positions and mechanical properties of the tested materials
试样的化学成分(wt%) 机械性能
-2
材料 C Cr Ni Mo Si Mn S P HRC αK /
1# ~ ~ < < 42~43 133~142
2# ~0