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45号冷轧钢板65锰冷轧钢板40cr钢板42crmo钢板耐磨钢板NM400我国是电解金属锰生产大国但是我国富锰资源匮乏电解锰生产能耗物耗高污染物排放量极大。因此研究绿色低耗的锰矿强化提取方法对于缓解我国锰矿资源短缺促进电解锰行业可持续发展具有战略意义。以菱锰矿为原料的湿法电解法是生产金属锰的主要方法但我国菱锰矿品位低质量差脉石含量高多矿相共存直接酸浸难以实现锰的浸出。本论文在分析菱锰矿浸出前后工艺矿物学基础上提出表界面强化菱锰矿浸出新方法通过添加表面活性剂调控CaSO4·2H2O钝化层形貌降低其结晶度;引入超声波更新固液界面破坏矿物集合体促进固液界面传质实现菱锰矿的强化浸出。主要结论如下:（1）通过对典型菱锰矿工艺矿物学分析表明我国菱锰矿结构复杂菱锰矿与白云石、碳酸钙镁石、钙沸石、黏土质等紧密共生形成多矿物集合体。其中白云石碳酸钙镁石与菱锰矿共生导致浸出过程极易产生CaSO4·2H2O钝化层;矿物集合体黏土质阻碍固液传质进程浸出液难以直接作用于目的矿物。（2）开展了表面活性剂界面强化菱锰矿浸出研究。 本文以两种优化成分耐磨钢基板NM400/450和NM500/550为研究对象探索热处理工艺对两种耐磨钢板锰13基板的组织和硬度的影响规律制定符合相应硬度级别（400 HB和450 HB级、500 HB和550 HB级）的优化热处理工艺并对优化工艺下试制的450 HB和550 HB两种硬度等级耐磨钢成品的磨损性能进行了对比研究分析了其磨损机制的差异并探讨此类耐磨钢组织、硬度与耐磨性能之间的联系。热处理工艺优化试验表明:NM400/450基板910℃淬火后在200℃低温回火能够达到450 HB级耐磨钢硬度要求;在200℃至340℃回火能够达到耐磨钢板nm400 HB级耐磨钢硬度要求。
耐磨钢板NM500/550基板在880℃淬火后在200℃低温回火能够达到550HB级耐磨钢硬度要求;在290℃以内温度回火能够达到500 HB级耐磨钢硬度要求。采用优化工艺生产的450 HB级NM450和550 HB级耐磨钢板NM500成品马氏体耐磨钢从表面到心部原奥氏体晶粒细小均匀组织都为回火马氏体表面与心部组织均匀;NM450和NM550板厚方向平均硬度分别为423 HB和540 HB。磨损试验结果表明:在销盘式滑动磨损条件下低载下两种耐磨钢的磨损机制45号冷轧钢板65锰冷轧钢板40cr钢板42crmo钢板耐磨钢板NM4 
65锰冷轧钢板45号冷轧钢板40cr钢板42crmo钢板耐磨钢板NM400通过对秀山土家族苗族自治县8个锰矿影响区的土壤重金属（Mn、Hg、As、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni）含量进行测定分析，以长江流域各重金属元素背景值、土壤环境质量农用地土壤污染风险筛选值为评价标准，应用单因子污染指数法、Nemero综合污染指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对土壤重金属潜在生态风险进行了评价。结果表明：对比长江流域各重金属元素背景值，研究区部分点位超标，Cd和Zn点位超标率高达超标倍数 达9.36倍；对比农用地土壤环境质量标准，研究区Cd、Cr、Cu、Ni和Zn存在超标现象，且Cd点位超标率高达66.67%;单因子污染指数法及Nemero综合污染指数法评价结果均显示研究区存在Cd轻微污染，考虑到秀山处于Cd高背景值区，Cd轻微污染的原因还需进一步研究；潜在生态风险评价结果显示，黄家河脚锰矿和嘉源锰矿影响区存在中等生态危害，应予以重视。 回火后空冷耐磨钢板锰13获得的组织为回火板条马氏体+少量残余奥氏体可以使实验钢获得优良的硬度和强韧性配合。在此热处理工艺条件下4组实验钢均达到国外企业生产的该级别耐磨钢的综合性能:含Nb量为0.043%的2#实验钢经850℃保温30min后水淬再经250℃回火60min后空冷获得的组织为回火板条马氏体+少量残余奥氏体组织布氏硬度值为484、抗拉强度Rm=1652MPa、耐磨钢板nm450屈服强度Rp=1412MPa、断后延长率δ=10.8%、室温和-40℃冲击功值分别为53.3J和51.3J达到了NM500低合金高强度耐磨钢的标准要求并具有优良的冲击韧性超过了国外厂家生产的同级别耐磨板的冲击韧性为该淬火与低温回火热处理工艺下的 成分和热处理方案。实验钢经等温淬火与低温回火后的组织为回火马氏体+黑色针状下贝氏体。实验钢在850～930℃范围保65锰冷轧钢板45号冷轧钢板40cr钢板42crmo钢板耐磨钢板NM4 
45号冷轧钢板65锰冷轧钢板40cr钢板42crmo钢板耐磨钢板NM500达更高的设计指标同时可以有效的降低车辆自重达到节能环保的要求。然而目前NM600耐磨钢的生菱锰矿、方解石与菱镁矿的浮选分离一直是锰矿浮选分离所遇到的困境之一。在前期的研究中关于油酸钠体系下抑制剂的研究报道众多但是难以实现三者浮选的有效分离。因此探寻选择性较强的捕收剂是实现三种矿物浮选分离的主要思路。本论文通过单矿物和混合矿浮选分离实验探究了新型Gemini表面活性剂体系下菱锰矿及钙镁碳酸盐矿物的浮选分离并采用浮选溶液化学计算、表面动电位测试、红外光谱分析和XPS分析等手段探究了不同的浮选药剂在菱锰矿、方解石和菱镁矿表面的吸附形式为菱锰矿与钙镁碳酸盐矿物的浮选分离奠定了理论基础。在纯矿物浮选试验中通过将丁烷-14-双（十二烷基二甲基溴化铵）制和控制冷却对在线淬火和空冷的热轧原材料进行热处理工艺研究经过优化的热处理工艺获得了以板条马氏体组织为主的性能合格NM450耐磨钢板。 对NM360耐磨钢板的磨损特性进行系统研究分析提出新型耐磨机理。首先研究了试验钢组织粗化规律、高温变形规律和奥氏体冷却相变规律为轧制工艺和热处理工艺提供基础支持。无铌试验钢在大于900℃后奥氏体组织显著粗化含铌试验钢（0.05%）
耐磨钢板锰13在大于1050℃后奥氏体组织明显粗化并且粗化程度低于无铌试验钢。高温热压缩试验得出试验钢在不同温度、不同应变速率下的真应力-真应变曲线获得了试验钢在热变形过程中动态再结晶变化规律。通过经典热变形本构模型构建了材料的本构模型模型预测能力具有95%以上的可度。基于动态材料模型理论建立材料的热加工图较准确地分析材料在不同变45号冷轧钢板65锰冷轧钢板40cr钢板42crmo钢板耐磨钢板NM500的影响不显著。
65锰冷轧钢板40cr钢板45号冷轧钢板42crmo钢板450和427 cm-1双峰的强度比可反映Mn2+和Fe2+的替代关系。红外光谱在400～650 cm-1波段和900～1 200 cm-1波段有吸收峰，可以反映羟基与氟和Mn2+与Fe2+的替代关系。因此，拉曼光谱、红外光谱特征可清晰区分氟磷锰矿、羟磷锰矿和氟磷铁矿三个类质同像矿物。紫外-可见光吸收光谱中，以406 nm为中心的强吸收峰是由于Mn2+自旋禁阻跃迁导致；以455 nm为中心的弱吸收峰是由于Fe2+自旋禁阻跃迁导致，Mn2+对此峰也有一定贡献；以533 nm为中心的吸收峰是由Mn2+的~6A1g（S）→~4T1g（G）跃迁导致。样品呈现红橙色，属自色矿物。氟磷锰矿族矿物普遍存在类质同象，拉曼光谱、红外光谱可准确鉴定氟磷锰矿，电子探针可以为其产地溯源提供重要信息。因此开发高性能的耐磨钢铁材料对减少材料磨损过程中的损失、提高机械装备的使用寿命有着至关重要的意义。低合金耐磨钢作为一种重要的耐磨钢铁材料因合金含量低、综合性能良好、生产灵活方便及价格便宜等特点被广泛的应用于工程机械、矿山机械及冶金机械等设备的生产制造。本文以高级别的低合金耐磨钢板NM500为研究对象对其成分、组织进行设计研究所设计成分体系下的马氏体、马氏体-铁素体和马氏体-纳米碳化物的控制情况并分析了其控制工艺过程与组织、力学性能和三体冲击磨料磨损性能的关系终开发出马氏体型低成本、马氏体-铁素体型高韧性和马氏体-纳米碳化物型高耐磨性的低合金耐磨钢板锰13。
本文的主要内容和创新如下：（1）针对传统低合金耐磨钢中添加较多Ni、Mo等贵重合金甚至是稀土元素成本较高的缺点首次采用在普通C-Mn钢的基础上加入少量Cr和B元素的低成本成分体系开发出高级别的低合金耐磨钢板NM400。其中：抗拉强度>1600MPa布氏硬度>500HB延伸率>10%-40℃低温冲击>30J耐磨性能高于国外同等级别耐磨钢水平。研究了该类钢的连续冷却相变行为、热处理前的热变形及热变形后的冷却工艺、热处理过程中的淬火和回火工艺对实验钢的强韧性控制单元如原始奥氏体晶粒尺寸、block尺寸、Lath尺寸和析出物的影响规律并分析了其与实验钢的力学性能和三体冲击磨料磨损性能的关系。结果表明较低温度的控制轧制后控制冷却至贝氏体区间然后在880℃淬火和170-C回火可得到 的硬度和韧性配合并得到高的耐磨钢板nm450性能。65锰冷轧钢板40cr钢板45号冷轧钢板42crmo钢板
