1、 课题的提出
矿物研磨有两种方式：干式研磨和湿式研磨。湿式研磨的效率远比干式研磨高，并且操作环境的粉尘和噪声等污染可以得到控制，因此，大多数金属矿石研磨都采用湿式研磨，但是在湿式研磨机中，砂浆介质会给磨矿设备及配件带来腐蚀问题。研究表明，在湿式磨矿中材料的消耗要远大于干式磨矿[ ]。这意味着腐蚀作用给设备及工件带来的损失消耗相当严重，湿式球磨机中的工况十分复杂且较为恶劣，金属耐磨材料的失效方式为腐蚀和磨损的综合作用，腐蚀和磨损交互作用会在很大程度上加速材料的流失。因此，研究CADI磨球材料的腐蚀磨损特性具有非常重要的实际工程应用价值。
2、 研究方法
本研究选用4种不同等温淬火温度下的CADI作为试验材料。实验所研究的试样是直径为100mm的CADI磨球，采用金属型覆砂铸造。利用线切割在热处理后的磨球上切取试样。
矿山选矿用水多为浅层地下水和再利用的选矿废水，其离子浓度很高。为了调整这种选矿用水的PH值，矿山一般采用中和沉淀法、硫化沉淀法、沉淀浮选法等方法，但由此使得选矿用水的PH值的变化也很难精确控制，直接导致选矿用水可能出现弱酸、中性、弱碱的任何一种情况。为模拟实际工况，本研究选用0.1mol/L的NaOH溶液和0.1mol/L的稀硫酸溶液加去离子水来配制试验介质，调节试验介质的酸碱度分别约为PH4、PH7、PH10。
为了研究不同奥氏体含量的CADI的腐蚀磨损性能，本文设计了静态腐蚀试验和动态腐蚀磨损试验，其中，静态腐蚀试验包括材料腐蚀电位测量、动电位极化曲线测量、全浸腐蚀速度试验等，腐蚀磨损试验包括湿砂橡胶轮磨损试验、搅拌冲刷腐蚀磨损试验和冲击腐蚀磨损试验。本实验采用低铬铸铁磨球材料作为参考耐磨材料，利用相对耐磨性表示不同奥氏体含量的耐腐蚀磨损性能。
电化学腐蚀试验采用经典三电极体系（工作电极、参比电极和辅助电极），所用试验设备为LK2005A型电化学工作站。图1为实验原理图。
图1 电化学试验测试示意图
3、实验结果及分析
3.1等温温度对CADI奥氏体及其含碳量的影响
图2为等温淬火温度对CADI磨球奥铁体中富碳奥氏体含量的影响。
图2等温淬火温度对CADI奥氏体含量的影响(%)
图3为等温淬火温度对CADI磨球奥铁体中富碳奥氏体含碳量的影响。
图3等温淬火温度对奥氏体含碳量的影响(%)
奥铁体中针状铁素体的晶核往往在过冷奥氏体晶界或奥氏体与石墨的界面处产生，又因针状铁素体形成温度较低，铁原子难以扩散，只能以共格切变的方式来完成由面心立方晶体向体心立方晶体的晶格重建，即完成奥氏体向贝氏体的转变[[i]]。贝氏体型铁素体长大的驱动力是碳在奥氏体中的浓度梯度，其形成过程的实质是置换型原子的点阵切变重组过程，伴随有不同程度碳原子的扩散。
从图2中可以看出随着等温淬火温度的升高（210oC～300oC），残余奥氏体的量逐渐增大。当等温淬火温度为210 oC时，碳原子在奥氏体中的扩散系数D γ较小，由针状铁素体通过α/γ界面固溶到奥氏体中的碳原子受到抑制，固溶过程不能充分进行，初生的针状铁素体片中的碳被过饱和，而奥氏体中的含碳量较低，稳定性较差，空冷后可转变为马氏体，导致组织中的残余奥氏体量减少。由于碳原子不能顺利的从针状铁素体中向外扩散，同时加入了合金元素，降低C在奥氏体中的活度[[ii]]，抑制针状铁素体的生长，致使残余奥氏体中的碳含量降低[[iii],[iv]]。随着等温淬火温度升高，针状铁素体的转变孕育期缩短，转变速度加快，碳原子的扩散活化能降低，从而碳原子的扩散能力增强，有较多的碳原子固溶到奥氏体中，导致针状铁素体中碳的饱和度下降，而奥氏体中的碳浓度增加。随着α/ γ界面推移，针状铁素体的含量不断增加，而奥氏体含量相对不断减少，碳原子不断固溶到奥氏体基体内，导致残余奥氏体含碳量的增加，稳定性增强，空冷后残余奥氏体的含量增加。同时，由于CADI中合金元素具有“拖拽作用”，可以抑制碳化物的析出，从而奥氏体的含碳量将不断提高。奥氏体的含碳量增加，稳定性增加，空冷后转变成马氏体的量很少，残余奥氏体的含量增加。由于高温转变针状铁素体的碳固溶效果较低，以及富碳奥氏体的硬度较低，所以，随着等温温度的升高，宏观硬度降低，如图4所示。
图4 等温淬火温度对CADI硬度的影响
（未完待续……）
（未完待续……）