Placas de revestimento de aço com alto teor de manganês: composição do material, processo de tratamento térmico e condições de trabalho aplicáveis

Placas de revestimento de aço com alto teor de manganês (aço Hadfield, série ZGMn13) são as peças fundidas-resistentes ao desgaste mais amplamente utilizadas nas indústrias de mineração, cimento, agregados, metalurgia e carvão. Ao contrário do ferro fundido de liga com alta dureza, mas baixa tenacidade, o aço com alto teor de manganês apresenta desempenho exclusivo de endurecimento-: sua superfície forma uma camada endurecida sob forte extrusão de impacto, enquanto o núcleo mantém excelente tenacidade, evitando rachaduras, fraturas e falhas prematuras sob carga pesada. Este artigo apresenta sistematicamente a composição química, o processo de tratamento térmico de endurecimento com água do núcleo, os equipamentos aplicáveis ​​e as condições de trabalho correspondentes para ajudar os compradores globais a selecionar as placas de revestimento corretas e reduzir os custos de substituição da operação.
1. Material e composição química de revestimentos de aço com alto teor de manganês
1.1 Grau Base Padrão ZGMn13 (X120Mn12 / 1.3401)
Composição química padrão (porcentagem em peso):
Carbono (C): 0,90% –1,50%
Manganês (Mn): 10,0% –15,0%
Silício (Si): 0,30% –1,00%
Enxofre (S): Menor ou igual a 0,05%
Fósforo (P): Menor ou igual a 0,10%
Carbono e manganês são os principais elementos funcionais: alto teor de manganês estabiliza a matriz de austenita; o carbono moderado melhora a resistência ao desgaste, enquanto o carbono excessivo precipita carbonetos frágeis nos limites dos grãos e reduz a resistência ao impacto.
1.2 Classes modificadas de liga otimizada para condições adversas
ZGMn13Cr2: Adicione 1,5% a 2,5% de cromo, refine a estrutura do grão, fortaleça a dissolução de metal duro, melhore a anti-corrosão e a anti{5}}abrasão, ideal para rocha dura, minério de ferro e ambientes de moagem úmida
ZGMn17 Aço com ultra{1}}alto manganês: teor de Mn de até 16% a 19%, ultra-resistência ao alto impacto, adequado para britadores extra{5}}grandes e moinhos-SAG para serviços pesados ​​com carga de impacto superforte
ZGMn13 modificado com terras raras: purifica o aço fundido, elimina os poros e o encolhimento da fundição, prolonga a vida útil em 15% a 25% em comparação com os revestimentos Mn13 comuns
1.3 Propriedades mecânicas essenciais após tratamento térmico qualificado
Dureza da matriz (estado original): HB170–230
Dureza-da superfície endurecida sob impacto: HB500–600
Resistência ao impacto: Maior ou igual a 150 J/cm², sem fratura frágil sob forte impacto
Boa plasticidade, sem magnetismo, pode suportar extrusão repetida de forte impacto
2. Processo de tratamento térmico central: endurecimento com água (têmpera em solução)
Como{0}}o aço fundido com alto teor de manganês contém enormes carbonetos de rede ao longo dos limites dos grãos, apresentando fragilidade severa, fácil de quebrar sob leve impacto e não pode ser colocado em serviço. O tratamento térmico de endurecimento com água é o processo chave obrigatório para ativar todas as propriedades-de resistência ao desgaste dos revestimentos de aço manganês.
2.1 Fluxo Técnico Padrão Completo de Endurecimento com Água
Aquecimento lento segmentado para evitar fissuras térmicas
Temperatura ambiente → 680 graus: taxa de aquecimento 80–100 graus /h, mantenha 1,5h a 680 graus para eliminar o estresse interno da fundição, evitar rachaduras térmicas no revestimento espesso
680 graus → 1050–1100 graus: taxa de aquecimento 120 graus /h, aquecimento contínuo sem pausa
Isolamento-de alta temperatura (etapa crítica)
Mantenha em 1050–1100 graus por tempo suficiente de acordo com a espessura do revestimento:
Espessura menor ou igual a 50 mm: segure 2–2,5h
Espessura 50–100mm: espera 3–4h
Objetivo: dissolver totalmente todos os carbonetos em austenita para obter uma matriz de austenita-monofásica uniforme
Têmpera rápida com água (limite de tempo estrito)
Tempo de transferência do forno para a piscina de resfriamento Menor ou igual a 30 segundos
Temperatura inicial da água de resfriamento Menor ou igual a 30 graus, volume total de água Maior ou igual a 10 vezes o peso total dos revestimentos
Continue balançando o suporte durante o resfriamento para garantir uma velocidade de resfriamento uniforme maior ou igual a 30 graus/s
Termine o resfriamento até que a temperatura do revestimento caia abaixo de 200 graus, a temperatura máxima da água após a têmpera não pode exceder 60 graus
Resfriamento natural a ar após têmpera em água, sem revenido secundário
2.2 Faixa de temperatura de trabalho proibida e defeitos comuns
Não use revestimentos sob temperatura de trabalho contínua de 250 a 500 graus: os carbonetos precipitarão novamente ao longo dos limites dos grãos, o revestimento se tornará quebradiço e fácil de quebrar
Consequências do tratamento térmico não qualificado: isolamento insuficiente → carbonetos residuais; têmpera lenta → precipitação parcial de carboneto; ambos levam a uma vida útil curta, lascas nas bordas e quebra da camisa durante a operação
3. Equipamento aplicável e condições de trabalho correspondentes
Os revestimentos de aço com alto teor de manganês dependem da carga de impacto para realizar o endurecimento superficial, portanto, são adequados apenas para condições de desgaste de médio e alto impacto. Quanto menor a força de impacto, mais fraco será o efeito de auto{1}endurecimento e pior será o desempenho da resistência ao desgaste. Classificamos os cenários aplicáveis ​​por equipamento e dureza do material para referência do cliente:
3.1 Condições de trabalho de alto-impacto totalmente aplicáveis ​​(primeira escolha para a série ZGMn13)
Equipamento de britagem
Britador de mandíbula: placa de mandíbula fixa, placa de mandíbula móvel
Condição de trabalho: britagem primária de materiais grandes, compressão forte + carga de impacto
Materiais adequados: calcário, bluestone, ganga de carvão, minério de ferro, granito, basalto
Triturador de impacto: revestimento de impacto, placa de avental
Condição de trabalho: impacto de material em alta-velocidade, golpe forte e repetido
Forro e manto do britador de cone: britagem média e fina de minério granulado de rocha dura
Forro de martelo triturador de martelo, placa de grelha
Equipamento de moagem
Moinho de bolas / moinho de barras / primeiro compartimento do moinho SAG (zona de moagem grossa)
Condição de trabalho: Grande impacto de queda de esfera de aço + fricção de extrusão de material
Indústrias aplicáveis: concentrador de minério de ferro, mina de ouro, moinho de matéria-prima de cimento, planta de areia de quartzo
Característica: Grande tamanho de partícula de alimentação, forte força de impacto, revestimento de aço manganês auto-endurecível continuamente para prolongar a vida útil
Tremonha de mina, calha, revestimento do recipiente de transferência: desgaste por impacto de queda de material a granel
3.2 Cenários condicionalmente aplicáveis ​​(recomendado ZGMn13Cr2 modificado com liga)
Moagem úmida com corrosão por lama: minério de ferro, minério de manganês, moinhos de flotação de minério de cobre
Materiais abrasivos de dureza média-: seixos de rio, arenito, bauxita
Britagem secundária de médio impacto, silo de moagem médio com pequenas esferas de aço
3.3 Condições de trabalho de baixo{1}}impacto não recomendadas
Segunda caixa de moagem fina pura do moinho de bolas, moagem de pó ultra{0}}fino, revestimento de silo de baixo{1}}fricção sem impacto de queda de material: força de impacto insuficiente não pode formar camada endurecida, o revestimento de aço manganês se desgasta rapidamente; ferro fundido com alto teor de cromo ou revestimentos compostos resistentes ao desgaste-são mais econômicos-para esses cenários
3.4 Referência de correspondência de dureza do material
Materiais médio-duros (resistência à compressão menor ou igual a 150 MPa): calcário, carvão, dolomita → revestimento ZGMn13 padrão, menor custo de aquisição
Rocha dura (resistência à compressão 150–300MPa): granito, minério de ferro, bluestone → revestimento de aço manganês de liga ZGMn13Cr2
Rocha abrasiva superdura (basalto, quartzito, minério com alto teor de silício): ultra-ZGMn17 com alto teor de manganês ou revestimentos compostos bimetálicos
4. Vantagens e limitações dos revestimentos de aço com alto teor de manganês
Principais vantagens
Excelente resistência ao impacto: Nenhuma fratura súbita, mesmo sob impacto de grandes pedaços de minério, reduz o risco de desligamento do equipamento causado pela quebra do revestimento
Auto-endurecível dinâmico: quanto mais pesada a carga de impacto, mais dura é a superfície e maior vida útil
Bom desempenho de processamento: pode ser cortado, soldado e perfurado para-ajuste de instalação no local
Vantagem de custo: preço unitário mais baixo do que peças de ferro fundido com alto teor de cromo e peças compostas-resistentes ao desgaste, adequadas para aquisição em massa em grandes minas
Desempenho de fundição estável: Processo de produção maduro, tamanho personalizável, formato do dente, furos de elevação e furos de montagem de acordo com o desenho do equipamento
Limitações
Fraca resistência ao desgaste sob condições de baixo impacto e pura fricção
Não é possível trabalhar por muito tempo sob alta temperatura contínua de 250–500 graus
A dureza superficial inicial é baixa, a velocidade de desgaste é rápida no estágio inicial de execução-
5. Personalização e suporte de serviço
Nossa fábrica produz séries completas de camisas de desgaste de aço com alto teor de manganês, incluindo ZGMn13 padrão, liga de Cr-Mn13 modificada e classes Mn17 ultra{3}}altas.
Serviço personalizado: Placas de revestimento OEM para todos os modelos de britador de mandíbula, britador de cone, britador de impacto, moinho de bolas, moinho SAG
Suporte técnico: Fornece relatório de teste de material, certificado de processo de tratamento térmico, relatório de detecção de falhas UT/MT não{0}destrutivo
Correspondência de soluções: de acordo com o modelo do seu equipamento, a dureza do material, o tamanho das partículas de alimentação e a intensidade do impacto, recomende o tipo de aço manganês e a estrutura de revestimento com melhor custo-benefício para reduzir o custo anual de substituição
Conclusão
O desempenho das placas de revestimento de aço com alto teor de manganês é determinado em conjunto pela fórmula do material e pelo tratamento térmico completo de endurecimento com água. A seleção correta deve combinar a intensidade de impacto do equipamento e a dureza do material: a série ZGMn13 é a solução ideal-de custo-benefício para todas as condições de trabalho de britagem de alto impacto e retificação grosseira. Se você tiver problemas com fraturas frequentes do revestimento e desgaste rápido, entre em contato com nossa equipe técnica para obter soluções profissionais de correspondência de condições de trabalho e soluções personalizadas-de revestimento resistente ao desgaste.