
Kulutusta kestävät metalliseokset ovat materiaaliluokka, joka on erityisesti suunniteltu kestämään mekaanisen kulumisen aiheuttamaa pinnan hajoamista ja materiaalihävikkiä. Tämä kuluminen voi johtua hankauksesta (naarmuuntumisesta), eroosiosta (hiukkasten aiheuttamasta iskusta), tarttumisesta (halkeama ja takertuminen) ja iskusta.
Niiden ensisijaisena tehtävänä on pidentää teollisuuslaitteiden käyttöikää, vähentää seisokkeja ja parantaa toiminnan tehokkuutta vaativissa ympäristöissä.
Kulutuskestävyyden tiede
Kulutuskestävyys ei ole yksittäinen materiaaliominaisuus, kuten tiheys; se on monimutkainen järjestelmäkäyttäytyminen. Avain materiaalin kulutuskestävyyteen piilee sen kyvyssä vastustaa plastista muodonmuutosta ja murtumista. Tämä saavutetaan ensisijaisesti seuraavilla tavoilla:
Korkea kovuus: Kestää kovien hiukkasten tunkeutumista ja hankausta.
Työkarkaisu: Kyky tulla kovemmaksi ja sitkeämmäksi pinnalla, kun siihen kohdistuu iskuja tai rasituksia (esim. Hadfield-mangaaniteräs).
Kovuus: Kestää halkeilua, halkeilua ja halkeilua iskukuormituksen alaisena.
Mikrorakenne: Kovien karbidien (esim. kromi, volframi, vanadiinikarbidi) läsnäolo lujassa metallimatriisissa on yleinen piirre.
Kulutusta kestävät metalliseokset perustuvat tyypillisesti rautametalleihin (rauta ja teräs) tai ei-rautametalleihin, joista jokainen on räätälöity tiettyjä kulumismekanismeja varten.
| Seostyyppi/pohja | Tärkeimmät ominaisuudet | Yleiset arvosanat / Esimerkit | Ensisijaiset sovellukset |
| Martensiittiset teräkset | Korkea kovuus ja hyvä lujuus; saavutetaan lämpökäsittelyllä (karkaisu ja karkaisu). | AR400, AR500, 4140, 4340 | Kaivoskauhat, murskaimen vaipat, puskutraktorin terät, kulutuslevyt. |
| Austeniittista mangaaniterästä | "Hadfield Steel". Äärimmäisen kovaa ja kovaa työtä vaativaa. Iskussa sen pinnan kovuus kasvaa dramaattisesti, kun taas ydin pysyy sitkeänä. | A128 Luokka C, MN13, MN18 | Leuanmurskaimen vuoraukset, rautatiesammakot, kiviporanterät, telaketjut. |
| Korkea kromi valkoinen valurauta | Poikkeuksellinen kulutuskestävyys kovien kromikarbidien suuren määrän ansiosta. Voi olla hauras iskun vaikutuksesta. | Ni-Hard, A532 | Lietepumppujen kotelot, myllyjen vuoraukset, jauhatustelat, ruiskupuhalluslaitteet. |
| Karbidikomposiitit | Ei monoliittinen metalliseos, vaan kriittinen kulutusta kestävä materiaali. Kovia volframikarbidihiukkasia upotettuna kovaan metallimatriisiin (kuten koboltti tai nikkeli). | Volframikarbidikomposiitit, Stellite (kobolttipohjainen) | Kovetetut johdot, kulutuslevyt, leikkuutyökalut, poranterät, venttiilin istukat. |
| Kobolttipohjaiset seokset | Erinomainen kulumisen, korroosion ja korkeiden lämpötilojen yhdistelmä (punakovuus). | Stellite, Haynes-seokset | Kaasuturbiinien siivet, korkean lämpötilan venttiilit, sahankärjet, moottorin komponentit. |
| Nikkelipohjaiset seokset | Samanlaisia kobolttiseoksia, jotka tarjoavat hyvän kulumis- ja korroosionkestävyyden, käytetään usein kohteisiin, joissa koboltti ei sovellu. | Inconel, Colmonoy | Kemialliset prosessointilaitteet, ilmailu-avaruuskomponentit, kovapintaiset päällysteet. |
Näitä seoksia ei aina käytetä kokonaisten komponenttien valmistukseen. Niitä käytetään usein kustannustehokkailla tavoilla perusmateriaalin suojaamiseen:
Valukomponentit: Osa (kuten pumpun kotelo) on kokonaan valettu kulutusta kestävästä metalliseoksesta.
Kulutuslevyt: Karkaistua terästä (esim. AR400) olevat levyt pultataan tai hitsataan herkkiin pintoihin.
Kovapinnoitus / Verhous: Kulutusta kestävän metalliseoksen kerros hitsataan tai sulatetaan halvemman, sitkeämmän perusmetallin pintaan. Tämä on erittäin yleinen ja taloudellinen menetelmä.
Lämpösuihke: Seoksen pinnoite ruiskutetaan pinnalle kulutusta kestävän kerroksen muodostamiseksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kulutusta kestävät metalliseokset ovat monipuolinen ja kriittinen materiaaliperhe, joka muodostaa raskaan teollisuuden selkärangan. Sopivan lejeeringin valinta riippuu kulumismekanismin (hankaus, isku jne.), käyttöympäristön (mukaan lukien lämpötila ja korroosio) ja taloudellisten näkökohtien tarkasta ymmärtämisestä.