
Slijtvaste legeringen zijn een klasse materialen die speciaal zijn ontworpen om oppervlaktedegradatie en materiaalverlies als gevolg van mechanische slijtage te weerstaan. Deze slijtage kan het gevolg zijn van slijtage (schrapen), erosie (impact door deeltjes), adhesie (vreten en vastlopen) en impact.
Hun primaire functie is het verlengen van de levensduur van industriële apparatuur, het verminderen van uitvaltijd en het verbeteren van de operationele efficiëntie in veeleisende omgevingen.
De wetenschap van slijtvastheid
Slijtvastheid is geen enkele materiaaleigenschap zoals dichtheid; het is een complex systeemgedrag. De sleutel tot de slijtvastheid van een materiaal ligt in het vermogen om plastische vervorming en breuk te weerstaan. Dit wordt voornamelijk bereikt door:
Hoge hardheid: Bestand tegen penetratie en slijtage door harde deeltjes.
Werkverharding: Het vermogen om aan het oppervlak harder en taaier te worden bij impact of spanning (bijv. Hadfield-mangaanstaal).
Taaiheid: Bestand tegen afbrokkelen, barsten en afbrokkelen onder impactbelastingen.
Microstructuur: De aanwezigheid van harde carbiden (bijvoorbeeld chroom, wolfraam, vanadiumcarbiden) ingebed in een taaie metalen matrix is een veel voorkomend kenmerk.
Slijtvaste legeringen zijn doorgaans gebaseerd op ferrometalen (ijzer en staal) of non-ferrometalen, elk op maat gemaakt voor specifieke slijtagemechanismen.
| Legeringstype/basis | Belangrijkste kenmerken | Algemene cijfers / voorbeelden | Primaire toepassingen |
| Martensitische staalsoorten | Hoge hardheid en goede sterkte; bereikt door warmtebehandeling (afschrikken en temperen). | AR400, AR500, 4140, 4340 | Mijnbouwbakken, brekervoeringen, bulldozerbladen, slijtplaten. |
| Austenitisch mangaanstaal | "Hadfield-staal". Extreem sterk en werkhardend. Bij een botsing neemt de oppervlaktehardheid dramatisch toe, terwijl de kern taai blijft. | A128 klasse C, MN13, MN18 | Kaakbrekervoeringen, spoorwegkikkers, steenboren, rupsbanden. |
| Wit gietijzer met hoog chroomgehalte | Uitzonderlijke slijtvastheid dankzij een hoog gehalte aan harde chroomcarbiden. Kan bij impact broos worden. | Ni-Hard, A532 | Drijfmestpomphuizen, molenvoeringen, verpulveringsrollen, straalapparatuur. |
| Carbide composieten | Geen monolithische legering, maar een kritisch slijtvast materiaal. Harde wolfraamcarbidedeeltjes ingebed in een taaie metalen matrix (zoals kobalt of nikkel). | Wolfraamcarbide-composieten, stelliet (op kobaltbasis) | Hardoplasdraden, slijtplaten, snijgereedschappen, boren, klepzittingen. |
| Op kobalt gebaseerde legeringen | Uitstekende weerstand tegen een combinatie van slijtage, corrosie en hoge temperaturen (roodhardheid). | Stelliet, Haynes-legeringen | Gasturbinebladen, hogetemperatuurkleppen, zaagpunten, motoronderdelen. |
| Op nikkel gebaseerde legeringen | Vergelijkbaar met kobaltlegeringen, die een goede slijtvastheid en corrosieweerstand bieden, vaak gebruikt waar kobalt niet geschikt is. | Inconel, Colmonoy | Chemische verwerkingsapparatuur, lucht- en ruimtevaartcomponenten, hardfacing-overlays. |
Deze legeringen worden niet altijd gebruikt om hele componenten te maken. Ze worden vaak op kosteneffectieve manieren toegepast om een basismateriaal te beschermen:
Gegoten componenten: Het onderdeel (zoals een pomphuis) is geheel gegoten uit de slijtvaste legering.
Slijtplaten: Platen van gehard staal (bijvoorbeeld AR400) worden op kwetsbare oppervlakken vastgeschroefd of gelast.
Hardfacering/bekleding: Een laag slijtvaste legering wordt op het oppervlak van een goedkoper, taaier basismetaal gelast of gesmolten. Dit is een veel voorkomende en economische methode.
Thermische spray: Een coating van de legering wordt op het oppervlak gespoten om een slijtvaste laag te creëren.
Samenvattend vormen slijtvaste legeringen een diverse en kritische familie van materialen die de ruggengraat vormen van de zware industrie. De selectie van de juiste legering hangt af van een nauwkeurig begrip van het slijtagemechanisme (slijtage, impact, enz.), de werkomgeving (inclusief temperatuur en corrosie) en economische overwegingen.