
Slitiny odolné proti opotřebení jsou třídou materiálů speciálně navržených tak, aby vydržely degradaci povrchu a ztrátu materiálu způsobenou mechanickým opotřebením. Toto opotřebení může být důsledkem oděru (škrábání), eroze (náraz částicemi), adheze (zadírání a zadření) a nárazu.
Jejich primární funkcí je prodloužit životnost průmyslových zařízení, snížit prostoje a zlepšit provozní efektivitu v náročných prostředích.
Věda o odolnosti proti opotřebení
Odolnost proti opotřebení není jedinou vlastností materiálu, jako je hustota; je to komplexní chování systému. Klíč k odolnosti materiálu proti opotřebení spočívá v jeho schopnosti odolávat plastické deformaci a lomu. Toho je dosaženo především:
Vysoká tvrdost: Odolává pronikání a oděru tvrdými částicemi.
Pracovní kalení: Schopnost stát se tvrdší a tužší na povrchu při nárazu nebo namáhání (např. manganová ocel Hadfield).
houževnatost: Odolává lámání, praskání a odlupování při nárazovém zatížení.
Mikrostruktura: Přítomnost tvrdých karbidů (např. karbidy chrómu, wolframu, vanadu) uložených v houževnaté kovové matrici je běžným znakem.
Slitiny odolné proti opotřebení jsou obvykle založeny na železných kovech (železo a ocel) nebo neželezných kovech, z nichž každý je přizpůsoben specifickým mechanismům opotřebení.
| Typ slitiny / Základna | Klíčové vlastnosti | Běžné známky / příklady | Primární aplikace |
| Martenzitické oceli | Vysoká tvrdost a dobrá pevnost; dosaženo tepelným zpracováním (kalení a temperování). | AR400, AR500, 4140, 4340 | Těžební lopaty, vložky drtičů, radlice buldozerů, otěrové desky. |
| Austenitická manganová ocel | "Hadfield Steel". Extrémně houževnatý a pracovní. Po nárazu se jeho povrchová tvrdost dramaticky zvýší, zatímco jádro zůstává houževnaté. | A128 Třída C, MN13, MN18 | Vložky čelisťových drtičů, železniční žáby, vrtné korunky, pásové pásy. |
| Bílá litina s vysokým obsahem chromu | Výjimečná odolnost proti oděru díky vysokému obsahu tvrdých karbidů chrómu. Při nárazu může být křehký. | Ni-Hard, A532 | Skříně kalových čerpadel, vložky mlýnů, válce drtiče, tryskací zařízení. |
| Karbidové kompozity | Není to monolitická slitina, ale materiál kriticky odolný proti opotřebení. Tvrdé částice karbidu wolframu uložené v pevné kovové matrici (jako je kobalt nebo nikl). | Karbid wolframu-kompozity, stelit (na bázi kobaltu) | Navařovací dráty, otěrové desky, řezné nástroje, vrtáky, sedla ventilů. |
| Slitiny na bázi kobaltu | Vynikající odolnost vůči kombinaci opotřebení, korozi a vysokým teplotám (červená tvrdost). | Stelit, slitiny Haynes | Lopatky plynových turbín, vysokoteplotní ventily, pilové hroty, součásti motoru. |
| Slitiny na bázi niklu | Podobně jako slitiny kobaltu, nabízející dobrou odolnost proti opotřebení a korozi, často používané tam, kde kobalt není vhodný. | Inconel, Colmonoy | Zařízení pro chemické zpracování, letecké komponenty, navařovací povlaky. |
Tyto slitiny se ne vždy používají k výrobě celých součástí. Často se používají nákladově efektivními způsoby k ochraně základního materiálu:
Odlitky: Díl (jako těleso čerpadla) je celý odlit ze slitiny odolné proti opotřebení.
Nosné desky: Plechy z tvrzené oceli (např. AR400) jsou přišroubovány nebo přivařeny na citlivé povrchy.
Tvrdý povrch / obklad: Vrstva slitiny odolné proti opotřebení je navařena nebo natavena na povrch levnějšího, houževnatějšího základního kovu. Jedná se o velmi běžnou a ekonomickou metodu.
Termální sprej: Povlak slitiny se nastříká na povrch, aby se vytvořila vrstva odolná proti opotřebení.
Stručně řečeno, slitiny odolné proti opotřebení jsou rozmanitou a kritickou skupinou materiálů, které tvoří páteř těžkého průmyslu. Výběr vhodné slitiny závisí na přesném pochopení mechanismu opotřebení (oděr, náraz atd.), provozního prostředí (včetně teploty a koroze) a ekonomických úvah.