
Τα ανθεκτικά στη φθορά κράματα είναι μια κατηγορία υλικών που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να αντέχουν την επιφανειακή υποβάθμιση και την απώλεια υλικού που προκαλείται από μηχανική φθορά. Αυτή η φθορά μπορεί να προκύψει από τριβή (απόξεση), διάβρωση (κρούση από σωματίδια), προσκόλληση (θολώματα και σφίξιμο) και κρούση.
Η κύρια λειτουργία τους είναι η παράταση της διάρκειας ζωής του βιομηχανικού εξοπλισμού, η μείωση του χρόνου διακοπής λειτουργίας και η βελτίωση της λειτουργικής απόδοσης σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Η Επιστήμη της Αντίστασης στη Φθορά
Η αντοχή στη φθορά δεν είναι μια μοναδική ιδιότητα υλικού όπως η πυκνότητα. είναι μια πολύπλοκη συμπεριφορά συστήματος. Το κλειδί για την αντοχή στη φθορά ενός υλικού έγκειται στην ικανότητά του να αντιστέκεται σε πλαστική παραμόρφωση και θραύση. Αυτό επιτυγχάνεται κυρίως μέσω:
Υψηλή σκληρότητα: Αντιστέκεται στη διείσδυση και την τριβή από σκληρά σωματίδια.
Εργασία σκλήρυνση: Η ικανότητα να γίνεται πιο σκληρός και σκληρότερος στην επιφάνεια όταν χτυπιέται ή πιέζεται (π.χ. χάλυβας μαγγανίου Hadfield).
Σκληρότητα: Αντιστέκεται στο θρυμματισμό, το ράγισμα και το θρυμματισμό υπό κρουστικά φορτία.
Μικροδομή: Η παρουσία σκληρών καρβιδίων (π.χ. καρβιδίων χρωμίου, βολφραμίου, βαναδίου) που είναι ενσωματωμένα σε μια σκληρή μεταλλική μήτρα είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό.
Τα ανθεκτικά στη φθορά κράματα βασίζονται συνήθως σε σιδηρούχα μέταλλα (σίδηρος και χάλυβας) ή μη σιδηρούχα μέταλλα, καθένα προσαρμοσμένο για συγκεκριμένους μηχανισμούς φθοράς.
| Τύπος κράματος / Βάση | Βασικά Χαρακτηριστικά | Κοινοί βαθμοί / Παραδείγματα | Βασικές Εφαρμογές |
| Μαρτενσιτικοί Χάλυβες | Υψηλή σκληρότητα και καλή αντοχή. επιτυγχάνεται μέσω θερμικής επεξεργασίας (σβέση & σκλήρυνση). | AR400, AR500, 4140, 4340 | Κάδοι εξόρυξης, χιτώνια θραυστήρα, λεπίδες μπουλντόζας, πλάκες φθοράς. |
| Χάλυβας ωστενιτικού μαγγανίου | "Hadfield Steel". Εξαιρετικά σκληρό και σκληραγωγικό. Κατά την πρόσκρουση, η σκληρότητα της επιφάνειας του αυξάνεται δραματικά ενώ ο πυρήνας παραμένει σκληρός. | A128 Βαθμός C, MN13, MN18 | Εσωτερικές επενδύσεις θραυστήρα σιαγόνων, σιδηροδρομικοί βάτραχοι, τρυπάνια βράχου, τροχιές ερπυστριών. |
| Λευκός χυτοσίδηρος υψηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο | Εξαιρετική αντοχή στην τριβή λόγω μεγάλου όγκου σκληρών καρβιδίων χρωμίου. Μπορεί να είναι εύθραυστο υπό κρούση. | Ni-Hard, A532 | Περιβλήματα αντλίας πολτού, επενδύσεις μύλου, ρολά κονιοποιητή, εξοπλισμός αμμοβολής. |
| Σύνθετα Καρβίδια | Όχι ένα μονολιθικό κράμα, αλλά ένα κρίσιμο υλικό ανθεκτικό στη φθορά. Σκληρά σωματίδια καρβιδίου βολφραμίου ενσωματωμένα σε μια σκληρή μεταλλική μήτρα (όπως κοβάλτιο ή νικέλιο). | Καρβίδιο βολφραμίου-Σύνθετα, Stellite (με βάση το κοβάλτιο) | Σύρματα σκληρής όψης, πλάκες φθοράς, εργαλεία κοπής, τρυπάνια, έδρες βαλβίδων. |
| Κράματα με βάση το κοβάλτιο | Εξαιρετική αντοχή σε συνδυασμό φθοράς, διάβρωσης και υψηλών θερμοκρασιών (κόκκινο-σκληρότητα). | Stellite, κράματα Haynes | Λεπίδες αεριοστροβίλου, βαλβίδες υψηλής θερμοκρασίας, άκρες πριονιών, εξαρτήματα κινητήρα. |
| Κράματα με βάση το νικέλιο | Παρόμοια με τα κράματα κοβαλτίου, που προσφέρουν καλή αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση, που χρησιμοποιούνται συχνά όπου το κοβάλτιο δεν είναι κατάλληλο. | Inconel, Colmonoy | Εξοπλισμός χημικής επεξεργασίας, εξαρτήματα αεροδιαστημικής, επικαλύψεις σκληρής επιφάνειας. |
Αυτά τα κράματα δεν χρησιμοποιούνται πάντα για την κατασκευή ολόκληρων εξαρτημάτων. Συχνά εφαρμόζονται με οικονομικά αποδοτικούς τρόπους για την προστασία ενός βασικού υλικού:
Συστατικά Cast: Το εξάρτημα (όπως ένα περίβλημα αντλίας) είναι εξ ολοκλήρου χυτό από το ανθεκτικό στη φθορά κράμα.
Φορέστε πιάτα: Φύλλα από σκληρυμένο χάλυβα (π.χ. AR400) βιδώνονται ή συγκολλούνται σε ευάλωτες επιφάνειες.
Σκληρή επένδυση / Επένδυση: Ένα στρώμα από κράμα ανθεκτικό στη φθορά συγκολλάται ή τήκεται στην επιφάνεια ενός φθηνότερου, πιο σκληρού βασικού μετάλλου. Αυτή είναι μια πολύ κοινή και οικονομική μέθοδος.
Θερμικό σπρέι: Μια επίστρωση του κράματος ψεκάζεται στην επιφάνεια για να δημιουργήσει ένα στρώμα ανθεκτικό στη φθορά.
Συνοπτικά, τα κράματα ανθεκτικά στη φθορά είναι μια ποικιλόμορφη και κρίσιμη οικογένεια υλικών που αποτελούν τη ραχοκοκαλιά της βαριάς βιομηχανίας. Η επιλογή του κατάλληλου κράματος εξαρτάται από την ακριβή κατανόηση του μηχανισμού φθοράς (τριβή, κρούση, κ.λπ.), του περιβάλλοντος λειτουργίας (συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας και της διάβρωσης) και οικονομικών παραμέτρων.