إنتاج وتطبيق كرة الطحن المصنوعة من الحديد الزهر الأوستنيتي عالي الكروم-1

تشانغ باو جي، تشياو شياو 2اي، ليو وين هوي

(مصنع شانشي لينفين للصب الميكانيكي، لينفين 041000 ، الصين)

خلاصة :تُقدّم هذه المقالة بشكل رئيسي إنتاج وتطبيق كرات الطحن الأوستنيتية المصنوعة من الحديد الزهر عالي الكروم. للحصول على الأوستنيت في حالة الصب، تتميز هذه الكرات بمتانة أكبر ضد الصدمات. بالإضافة إلى ذلك، يحدث تحول المارتنسيت تحت ظروف التآكل الناتجة عن الصدمات، مع حدوث تصلب العمل أيضًا، مما يمنح المادة متانة أعلى، مع تحسين مقاومتها للصدمات مقارنةً بالمركبات الأخرى. في التطبيقات الصناعية، يُمكنها تعزيز قدرتها العالية على التآكل وتوفيرها الاقتصادي.

الكلمات الرئيسية :حديد الزهر عالي الكروم؛ الأوستينيت؛ التصلب عند العمل؛ مقاومة التآكل

باعتبارها واحدة من أكثر المواد المعدنية المقاومة للتآكل، تم استخدام الحديد الزهر عالي الكروم على نطاق واسع في السنوات الأخيرة، وخاصة في مجال كرات طحن الحديد الزهر.

نظراً لضعف قوة وصلابة كرات طحن الحديد الزهر عالي الكروم الشائعة، فإنّ الكسر والتشققات تكونان خطيرتين عند الاستخدام. وقد ثبت أن مقاومة التآكل لحديد الزهر عالي الكروم لا تعتمد فقط على الصلابة التي تُحدد بنوع وكمية الكربيد، بل تعتمد أيضاً على متانة المادة وقدرتها على التصلب أثناء العمل، والتي تُحدد ببنية المصفوفة المعدنية.

تُشتقّ كرة طحن الحديد الزهر عالي الكروم، ذات قوة وصلابة مصفوفة الأوستينيت، من المبادئ المذكورة أعلاه. بإضافة عناصر سبيكة الأوستينيت وتقليل محتوى الكربون، يمكن تقليل كمية الكربيد الأيوتكتيكي في الهيكل لتشكيل أوستينيت مصبوب، مما يُحسّن من متانة المادة. في ظلّ التآكل الناتج عن الصدمات، يتمّ تحفيز تحوّل المارتنسيت بواسطة الاحتكاك، مما يُحقّق خصائص شاملة من القوة والمتانة ومقاومة عالية للتآكل.

1. التركيب الكيميائي

درجة مادة كرة الطحن الأوستنيتية المصنوعة من الحديد الزهر عالي الكروم هي ZQ C2. 4Cr15Mn2، العناصر الرئيسية هي الكربون (C)، الكروم (Cr)، المنغنيز (Mn).

للكربون تأثيرٌ كبيرٌ على صلابة المادة، وتزداد صلابتها بزيادة محتواه. فعندما يكون محتوى الكربون مرتفعًا، تزداد كمية الكربيد، ويصبح الكربيد الأساسي أكثر خشونة، وتزداد صلابته. أما بالنسبة للمصفوفة، فتزداد درجة الكسر، وتنخفض صلابة المادة ومتانتها، وتزداد ظاهرة التشقق والتقشر. لذلك، يُفضّل استخدام محتوى كربون يتراوح بين 2.0% و2.7%.

CR هو العنصر الرئيسي في سبيكة الحديد الزهر عالي الكروم، ويُستخدم لتشكيل كربيدات FeCr 7C3 ذات صلابة دقيقة عالية في جزء واحد، ولزيادة متانة المصفوفة عن طريق إذابتها فيها. بهذه الطريقة، يُدمج الكربيد الصلب في المصفوفة الصلبة، ويتمتع الحديد الزهر عالي الكروم بخصائص صلبة ومتينة. تراوح محتوى CR بين 13% و17%، وتراوحت نسبة w (CR)/W (C) بين 5.6 و7.

لدى Mn وظيفة تثبيت الأوستينيت والكربيد، مثل إضافة MN: 1. 5% ~ 3. 0%؛ يمكن الحصول على مصفوفة الأوستينيت شبه المستقرة المصبوبة عن طريق الصب الدائم، والذي لا يحسن فقط من صلابة الحديد الزهر عالي الكروم ولكنه يوفر أيضًا ظروف التصلب والتطبيق في بيئة التآكل الناتجة عن الصدمات.

كرات طحن الأوستنيتي