On capabilities of thermomechanical treatment in increasing durability of short service life elements of mining аnd processing equipment
- 1 — Saint-Petersburg Mining University
- 2 — Saint-Petersburg Mining University
Abstract
Hadfield steel (110G13L) is the basic material for fast wornout items of mining equipment: beaters, hammers, liners, refractory plates of crushers and mills. By way of example, the effect of cold hardening was specifically analyzed on the rate of wear of mining equipment parts for various types of wear by hard (more than 1100 HV) and soft rock. A unique ability of that steel to resist shock wear is noted. It is shown that this steel exhibits low resistance to abrasive rock wear. Meanwhile wear by rock of hardness lower than steel (less than 1100 HV), may be substantially increased by pre-hardening of samples (up to 10-fold). In case of wear by high hardness rocks, shock impact that should contribute to hardening of the material, fails to increase abrasive wear resistance of Hadfield steel, and in that parameter it does not differ from the conventional medium carbon steel 45. Also, the authors of this article describe a technique they developed of high-temperature thermomechanical treatment of specimen of Hadfield steel (free forging at 1150-950ºC and subsequent quenching in water) and experiments in their abrasion. The results of tests show that hardness and wear resistance of Hadfield steel to hard abrasive (corundum 25A with aggregate hardness of ~2500 HV) increases with plastic deformation at HTMT. For maximum plastic deformation intensity (deformation magnitude of α = 2.25), reached in the experiments by the authors, wear resistance grew by 70% as compared to undeformed steel. The dependence is presented of wear resistance of steel on hardness, HV, achieved in the result of plastic deformation. Since a similar positive effect was obtained earlier by the authors for 35HGSA steel, also used in mining machinery, they conclude that the HTMT technique may be recommended for treating short lived parts of the mining and mineral processing equipment to increase their service life.
References
- Богачев И.Н. Структура и свойства железомарганцевых сплавов / И.Н.Богачев, В.Ф.Еголаев. М.: Металлургия, 1973. 296 с.
- Болобов В.И. Влияние вида упрочняющей обработки на износостойкость материалов горного оборудования / В.И.Болобов, С.А.Чупин // Записки Горного института. 2015. Т.216. С.44-49.
- Болобов В.И. Износостойкость стали Гадфильда при больших удельных нагрузках / В.И.Болобов, В.С.Бочков, Сюй Цинянь // Горное оборудование и электромеханика. 2012. № 10. С.12-14.
- Блюхер В.В. Свойства пластически деформированной высокомарганцовистой стали / В.В.Блюхер, Л.И.Парфенов, И.П.Волчок // Металловедение и термическая обработка металлов. 1970. № 12. С.32-33.
- Влияние высокотемпературной термомеханической обработки на свойства высокохромистой стали / М.А.Смирнов, И.Ю.Пышминцев, К.А.Лаев, А.М.Ахмедьянов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2012. № 39 (298). С.85-88.
- Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
- Давыдов Н.Г. Высокомарганцевая сталь. М.: Металлургия, 1979. 176 с.
- Засыпкин А.Д. Упрочнение пальцев траков гусеничных машин ВТМО винтовым обжатием / А.Д.Засыпкин, В.Б.Дементьев // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 4. С.37-39.
- Износостойкость стали 110Г13Л в различных абразивных средах / В.И.Болобов, А.П.Баталов, В.С.Бочков, С.А.Чупин // Записки Горного института. 2014. Т.209. С.17-22.
- Исследование влияния деформационных параметров прокатки при повторной ВТМО на механические свойства стали / Д.А.Гурьянов, Е.И.Тескер, Б.Н.Замотаев, И.В.Рубежанская // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2009. Т.3. № 11. С.134-137.
- Исследование влияния температурно-деформационных параметров прокатки при повторном ВТМО с промежуточным отжигом на механические свойства стали / Б.Н.Замотаев, М.П.Еремин, С.В.Чечин, А.С.Кандауров // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2013. Т.8. № 15. С.96-99.
- Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.
- Парфенов П.И. Структура и износостойкость стали Г13Л / П.И.Парфенов, Г.А.Сорокин // Металловедение и термическая обработка металлов. 1969. № 1. С.67-68.
- Свойства высокохромистых коррозионностойких сталей, подвергнутых высокотемпературной термомеханической обработке / М.А.Смирнов, И.Ю.Пышминцев, К.А.Лаев, Е.В.Храмков, Д.М.Алютин // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова. 2015. № 3 (51). С.78-82.
- Тененбаум М.М. Износостойкость деталей и долговечность горных машин. М.: Госгортехиздат, 1960. 238 с.
- Хрущов М.М. Исследования изнашивания металлов / М.М.Хрущов, М.А.Бабичев. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 351 с.
- Шаврин О.И. Опыт применения процесса ВТМО винтовым обжатием при изготовлении осесимметричных деталей / О.И.Шаврин, В.Б.Дементьев // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 8. С.27-29.
- Multiscale analysis of heat treatments in steels: Theory and practice / Barroqueiro B., Dias-De-Oliveira J., Pinho-Da-Cruz J., Andrade-Campos A. // Finite Elements in Analysis and Design. 2016. Vol.114. P. 39-56. DOI: 10.1016/j.finel.2016.02.004
- Influence of hot-working conditions on a structure of X11MnSiAl17-1-3 steel for automotive industry / Dobrzański L.A., Czaja M., Borek W., Labisz K. & Tański T. // International Journal of Materials and Product Technology. 2015. № 51(3). P.264-280. DOI: 10.1504/IJMPT.2015.072246
- Heat treatment and thermo-mechanical treatment to modify carbide banding in AISI 440C steel: A case study / Krishna S.C., Tharian K.T., Chakravarthi K.V.A., Jha A.K. & Pant B. // Metallography, Microstructure and Analysis. 2016. № 5(2). Р.108-115. DOI: 10.1007/s13632-016-0266-0