韧性好的衬板,能减少破裂的可能性。有人认为,在直径4m以下的小型球磨机中,衬板的冲击韧性只要能达到ak=6~8J/cm2即可使用。但是,为了减少因衬板被打碎而造成非磨损失效的损失,笔者以为,衬板材料10mm×10mm×5mm无缺口试样的冲击韧性宜大于12J/cm2!较高的硬度!研究指出,材料经磨损后的硬度达到磨料硬度的0!8倍以后,提高材料的硬度就能够提高材料的耐磨性!因此,衬板材料的硬度应大于HRC50,然而,过高的硬度又可能会导致材料的脆性增加,所以建议硬度不宜超过HRC54!
衬板是用来保护筒体,使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦,同时也可利用不同形式的衬板来调整研磨体的运动状态,以增强研磨体对物料的粉碎作用,有助于提高磨机的粉磨效率,增加产量,降低金属消耗。当以粉碎为主时,要求衬板对研磨体的推举能力较强,同时衬板应具有良好的抗冲击性能,高锰钢ZGMn13有足够的抗冲击韧性,但不耐磨且易变形,大多数已改用双介质淬火工艺中合金钢或铬钼合金钢衬板。比较几种耐磨材料,以双介质淬火工艺中合金钢性能优,使用寿命长!
实践证明,这种组织的材料用作球磨机衬板是不错的.为了减少衬板生产及使用过程中的非磨损失效的损失,在保证材料ak=6~8J/cm2的前提下,应力求使硬度控制在HRC50~54之间.鉴于ZGMn13材料在球磨机衬板上应用的不恰当,世界冶铸工作者从20世纪60年代开始研究新型的衬板材料,取得了很多成果.ZGMn13的新发展研究者们通过向ZGMn13中加入Cr、Mo、V等元素,形成稳定的弥散分布的粒状、岛状高硬合金碳化物(FeCr)3C、VC等,阻碍水韧处理时奥氏体晶粒长大,得到弥散分布着碳化物硬质点的奥氏体组织,从而提高了材料的加工硬化能力和硬化效果。
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马氏体+下贝氏体的基体组织,少量的残余奥氏体的存在又减少了热处理的应力,提高了材料的韧性,降低了生产和使用过程中裂纹产生的可能性!研究结论普通高锰钢ZGMn13用作球磨机衬板是不恰当的!因为在球磨机中衬板的加工硬化程度较低,不能很好地发挥高锰钢的耐磨特性.衬板材料经过普通高锰钢、强化高锰钢、合金白口铁等阶段后,中低合金钢衬板得到了很好的发展!中低合金钢衬板材料中加入的合金元素主要有Cr、Mo、V、Ti等,旨在通过它们细化晶粒,促进产生马氏体,生成高硬碳化物;且常常辅以RE孕育及适当的热处理,形成强韧的马氏体+下贝氏体上均匀分布着高硬的合金碳化物团球组织。
理想的组织。理想的组织应包括:高硬度的合金碳化物及碳化物团球化,在金属材料中,常常以加入某些碳化物形成元素来获得高硬度的合金碳化物,这是一条提高材料耐磨性的有效途径!这是由于碳化物在基体中均匀分布,减少了碳化物周围的应力集中,使裂纹萌生的机会少,避免碳化物的剥落,同时,团球状碳化物能够阻断犁削磨损,减少犁沟深度和长度,从而保护基体!因此,要求使材料中合金碳化物团球化并均匀分布.强韧的基体,高硬的合金碳化物需要有强韧的基体来支撑,否则,合金碳化物就很容易剥落,材料的耐磨性就将大大削弱.
哈尔滨工业大学在改善15Cr-3Mo高铬白口铁性能方面也作了大量的工作,他们采用K、Na、Mg、Ca的盐类和合金对15Cr-3Mo铸铁进行喷射变质处理,消除了碳化物的原网状分布状态,使之呈蠕虫状或团块状分布,而且碳化物尺寸有所减少,这样就大大提高了材料的韧性和抗磨性!研究指出,经不同变质元素处理的15Cr-3Mo高铬白口铁的磨损量都较未变质的低,其中以钾变质的15Cr-3Mo高铬白口铁,其平均磨损量比未变质处理的低62%,而方案的磨损量比未变质处理的低74%.
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