目前，國(guó)內(nèi)主要使用ZGMn13鋼制作球磨機(jī)襯板，但在既受腐蝕又受沖擊和磨損的冶金礦山的惡劣工礦條件下，該鋼因加工硬化不足，耐腐蝕性較差，以致襯板使用壽命很短。為此，國(guó)內(nèi)外紛紛研制改性高錳鋼、中碳合金鋼、高鉻鑄鐵等材質(zhì)用以取代高錳鋼。但迄今為止，新開發(fā)的各種鋼鐵材質(zhì)球磨機(jī)襯板在冶金礦山濕式磨機(jī)中的使用壽命與高錳鋼相比提高強(qiáng)度不大。近年來(lái)研制出一種低碳高合金襯板，這種襯板的使用壽命是高錳鋼的2倍，但由于該鋼中所含的鎳為貴重金屬，在一定程度上提高了該鋼種的成本，從而影響了其推廣和應(yīng)用。為此，通過(guò)以適量的錳代替鋼中的鎳，測(cè)試了加鎳低碳高合金鋼和以錳代鎳低碳高合金鋼的組織及沖擊腐蝕磨損性能，并對(duì)沖擊腐蝕磨損機(jī)理進(jìn)行了探討，希望研究結(jié)果對(duì)開發(fā)性價(jià)比更好的耐沖擊腐蝕磨損新材質(zhì)具有一定的參考價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)所用加鎳低碳高合金鋼和以錳代鎳低碳高合金鋼化學(xué)成分如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)合金鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

鋼錠模中澆鑄，獲得的鑄錠放到砂堆中緩冷。隨后將鑄錠在950℃保溫2.5h進(jìn)行均勻化退火。退火后的鑄錠用線切割方法加工成10mm×10mm×30mm的毛坯試樣。毛坯試樣經(jīng)淬火和回火處理，工藝制度為：550℃×1h預(yù)熱，1050℃×0.5h加熱后油淬，再進(jìn)行250℃×2h回火，得到最終試樣。由于熱處理溫度很高，為防止脫碳和減少氧化，用鑄鐵屑和木炭以2∶1混合加以保護(hù)。

由于低碳高合金鋼有很好的耐蝕性，因此腐蝕劑選用了腐蝕性較強(qiáng)的氯化鐵鹽酸水溶液，配比為：氯化鐵5g，鹽酸50ml，水100ml。采用MLD-10型沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行磨損試驗(yàn)，沖擊頻率為200次/min，沖擊功為2.7J。上試樣為待測(cè)材料，尺寸為10mm×10mm×30mm，安裝在沖錘上，下試樣為淬火處理的GCr15鋼。為了模擬實(shí)際工況的腐蝕和磨粒磨損狀態(tài)，沖擊面間始終保證有一層酸性鐵礦石料漿，用pH≈2.5的硫酸水溶液與顆粒大小為3～5mm的鐵礦石配制而成?？紤]到實(shí)驗(yàn)中礦石的破碎和粒度變化以及酸度的減弱可能使材料的磨損行為發(fā)生變化，因此每隔0.5h更新一次料漿。

結(jié)果發(fā)現(xiàn),以錳代鎳對(duì)低碳高合金鋼的組織轉(zhuǎn)變有一定影響。當(dāng)w(C)=0.21%時(shí)，含鎳的低碳高合金鋼無(wú)論退火態(tài)還是淬火回火態(tài)，其組織均為單相板條馬氏體；而以錳代鎳低碳高合金鋼退火態(tài)組織為上貝氏體＋屈氏體，淬火回火態(tài)得到單相板條馬氏體。

在沖擊功為2.7J、pH值為2.5的酸性鐵礦石料漿中模擬實(shí)際工況表明，以錳代鎳低碳高合金鋼的沖擊腐蝕磨損性能優(yōu)于同碳量的加鎳低碳高合金鋼。二者的沖擊腐蝕磨損機(jī)制大致相同，即短時(shí)間內(nèi)為顯微切削和多次塑性變形和一定的腐蝕磨損，長(zhǎng)時(shí)間后變成疲勞剝層為主，兼有切削、多次塑變和一定的腐蝕磨損。二者的區(qū)別在于，以錳代鎳低碳高合金鋼的切削、多次塑變和剝層尺度均有明顯減小，而腐蝕因素略有增加。(榕霖)