由硬度达HRC60的Cr60堆焊材料做的挤浆机末端螺旋达不到使用要求,应厂家要求,本课题要研发一种新材料替代它。 首先要确定Cr60堆焊材料的失效原因。化学试验表明,纸浆中含有浓度为221.1mg/l的Cl~-,pH值是8,中性偏碱,由此,我们认为Cr60堆焊材料的失效是在有腐蚀介质(主要含Cl~-)存在下的磨损,为腐蚀磨损,且主控因素是腐蚀。Cr60堆焊材料的基体是马氏体,在基体上上分布着大量粗大碳化物,且其表面有微裂纹,铬元素大量地在晶界上聚集,造成晶界区局部贫铬。以上这些因素导致Cr60堆焊材料在含强腐蚀介质Cl~-的环境中耐蚀性较差。 在选择替代材料时,不仅要考虑材料的耐蚀性,同时也要兼顾其耐磨性。双相不锈钢是一种较好的耐腐蚀磨损性材料,为进一步提高材料耐磨性,在双相不锈钢中提高了材料的含碳量,新材料是3Cr20Ni5Mo。新材料较常用钢有较高的铬镍含量,因此,称这种合金为高铬镍钢。 为净化晶界、细化碳化物、增加抗Cl~-腐蚀能力,在熔炼高铬镍钢时采用了K/Na、Mo复合变质剂对高铬镍钢进行变质处理,再经固溶处理,使网状碳化物断网、粒化,削除了因Mo元素的增加令碳化物粗大的影响,并使部分碳化物渗入基体,起到第二相强化的效果。由于其为双相组织,内含一定量铁素体,这部分较软组织使材料保持较好韧性,机加工后无裂纹,而热处理后奥氏体转变为马氏体,硬度达HSD45,又使材料有较好的耐磨性。EPMA实验表明:高铬镍钢的晶界区贫铬比Cr60堆焊材料弱。在模拟腐蚀实验中,高铬镍钢只发生表面点状腐蚀,而Cr60表面则大面积严重腐蚀,从腐蚀后的材料形貌看,高铬镍钢的耐蚀性明显好于Cr60。 装机实验结果表明,高铬镍钢做的螺旋服役可达9个月,使用性能明显好于服役期不到3个月的Cr60堆焊材料,这说明我们研发的新材料在纸浆工作环境下的应用是完全可行的。