
A kopásálló ötvözetek olyan anyagok osztálya, amelyeket kifejezetten úgy terveztek, hogy ellenálljanak a felületi degradációnak és a mechanikai kopás okozta anyagveszteségnek. Ez a kopás eredhet kopásból (karcolás), erózióból (részecskék által okozott ütés), adhézióból (kopás és beragadás) és ütésből.
Elsődleges funkciójuk az ipari berendezések élettartamának meghosszabbítása, az állásidők csökkentése és a működési hatékonyság javítása igényes környezetben.
A kopásállóság tudománya
A kopásállóság nem egyetlen anyagtulajdonság, mint például a sűrűség; ez egy összetett rendszerviselkedés. Az anyag kopásállóságának kulcsa abban rejlik, hogy ellenáll a képlékeny deformációnak és törésnek. Ez elsősorban a következők révén érhető el:
Magas keménység: Ellenáll a kemény részecskék behatolásának és kopásnak.
Munka keményítése: Az a képesség, hogy a felület keményebbé és szívósabbá váljon ütés vagy feszültség hatására (pl. Hadfield mangán acél).
Szívósság: Ellenáll a repedésnek, repedésnek és ütési terhelés hatására történő repedésnek.
Mikroszerkezet: A kemény fémes mátrixba ágyazott kemény karbidok (pl. króm, volfrám, vanádium-karbidok) jelenléte általános jellemző.
A kopásálló ötvözetek jellemzően vasfémeken (vas és acél) vagy színesfémeken alapulnak, és mindegyiket speciális kopási mechanizmusokhoz szabják.
| Ötvözet típusa / alapja | Főbb jellemzők | Közös osztályzatok / példák | Elsődleges alkalmazások |
| Martenzites acélok | Nagy keménység és jó szilárdság; hőkezeléssel (kioltás és temperálás) érhető el. | AR400, AR500, 4140, 4340 | Bányászati vödrök, törőbetétek, buldózerlapátok, kopólemezek. |
| Ausztenites mangán acél | "Hadfield Steel". Rendkívül szívós és munkaigényes. Ütés hatására felületi keménysége drámaian megnő, miközben a mag kemény marad. | A128 C fokozat, MN13, MN18 | Pofadaráló bélések, vasúti békák, kőzetfúrószárak, lánctalpas. |
| Magas krómtartalmú fehér öntöttvas | Kivételes kopásállóság a nagy mennyiségű kemény króm-karbidnak köszönhetően. Ütés hatására törékeny lehet. | Ni-Hard, A532 | Hígtrágyaszivattyú-házak, malombélések, porlasztó hengerek, sörétszórási berendezések. |
| Keményfém kompozitok | Nem monolit ötvözet, hanem kritikus kopásálló anyag. Kemény volfrám-karbid részecskék kemény fémmátrixba (például kobaltba vagy nikkelbe) ágyazva. | Volfrám-karbid kompozitok, sztellit (kobalt alapú) | Keményítő huzalok, kopólemezek, vágószerszámok, fúrószárak, szelepülések. |
| Kobalt alapú ötvözetek | Kiválóan ellenáll a kopás, a korrózió és a magas hőmérséklet kombinációjának (vörös keménység). | Stellite, Haynes ötvözetek | Gázturbina lapátok, magas hőmérsékletű szelepek, fűrészhegyek, motor alkatrészek. |
| Nikkel alapú ötvözetek | A kobaltötvözetekhez hasonlóan jó kopás- és korrózióállóságot kínálnak, gyakran használják ott, ahol a kobalt nem megfelelő. | Inconel, Colmonoy | Vegyi feldolgozó berendezések, repülőgép-alkatrészek, keményfedő rétegek. |
Ezeket az ötvözeteket nem mindig használják teljes alkatrészek előállítására. Gyakran költséghatékony módon alkalmazzák az alapanyag védelmére:
Öntött alkatrészek: Az alkatrész (mint a szivattyúház) teljes egészében kopásálló ötvözetből van öntve.
Kopólemezek: Az edzett acéllemezeket (pl. AR400) csavarral rögzítik vagy hegesztik a sérülékeny felületekre.
Keményítés / burkolat: Egy kopásálló ötvözetréteget hegesztenek vagy olvasztnak rá egy olcsóbb, szívósabb nemesfém felületére. Ez egy nagyon elterjedt és gazdaságos módszer.
Termikus spray: Az ötvözet bevonatát szórják a felületre, hogy kopásálló réteget hozzanak létre.
Összefoglalva, a kopásálló ötvözetek egy változatos és kritikus anyagcsalád, amelyek a nehézipar gerincét alkotják. A megfelelő ötvözet kiválasztása a kopási mechanizmus (kopás, ütés stb.), a működési környezet (beleértve a hőmérsékletet és a korróziót) és a gazdasági megfontolások pontos ismeretétől függ.