
Aliajele rezistente la uzură sunt o clasă de materiale special concepute pentru a rezista la degradarea suprafeței și pierderile de material cauzate de uzura mecanică. Această uzură poate rezulta din abraziune (răzuire), eroziune (impact de particule), aderență (uzură și gripare) și impact.
Funcția lor principală este de a prelungi durata de viață a echipamentelor industriale, de a reduce timpul de nefuncționare și de a îmbunătăți eficiența operațională în medii solicitante.
Știința rezistenței la uzură
Rezistența la uzură nu este o singură proprietate a materialului precum densitatea; este un comportament complex al sistemului. Cheia rezistenței la uzură a unui material constă în capacitatea acestuia de a rezista la deformarea plastică și la rupere. Acest lucru se realizează în primul rând prin:
Duritate mare: Rezistă la penetrarea și abraziunea particulelor dure.
Călirea prin muncă: Capacitatea de a deveni mai dur și mai dur la suprafață atunci când este lovit sau solicitat (de exemplu, oțel mangan Hadfield).
Duritate: Rezistă la ciobire, crăpare și despicare sub sarcinile de impact.
Microstructura: Prezența carburilor dure (de exemplu, crom, tungsten, carburi de vanadiu) încorporate într-o matrice metalică dură este o caracteristică comună.
Aliajele rezistente la uzură se bazează de obicei pe metale feroase (fier și oțel) sau metale neferoase, fiecare adaptat pentru mecanisme specifice de uzură.
| Tip de aliaj / bază | Caracteristici cheie | Note comune / Exemple | Aplicații primare |
| Oteluri martensitice | Duritate ridicată și rezistență bună; realizat prin tratament termic (călire și revenire). | AR400, AR500, 4140, 4340 | Găleți pentru minerit, căptușeli de concasor, lame de buldozer, plăci de uzură. |
| Oțel mangan austenitic | „Hadfield Steel”. Extrem de dur și rezistent la muncă. La impact, duritatea suprafeței sale crește dramatic, în timp ce miezul rămâne dur. | A128 Gradul C, MN13, MN18 | Căptușeli de concasor de fălci, broaște de cale ferată, burghie pentru rocă, șenile. |
| Fontă albă cu conținut ridicat de crom | Rezistență excepțională la abraziune datorită unui volum mare de carburi de crom dure. Poate fi fragil la impact. | Ni-Hard, A532 | Carcase pompe de șlam, căptușeli de moara, role de pulverizare, echipamente de sablare. |
| Compozite din carbură | Nu un aliaj monolitic, ci un material critic rezistent la uzură. Particule dure de carbură de tungsten încorporate într-o matrice metalică dură (cum ar fi cobaltul sau nichelul). | Compozite de carbură de tungsten, stellit (pe bază de cobalt) | Sârme de acoperire dur, plăci de uzură, scule de tăiere, burghie, scaune de supape. |
| Aliaje pe bază de cobalt | Rezistență excelentă la o combinație de uzură, coroziune și temperaturi ridicate (duritate roșie). | Stellit, aliaje Haynes | Pale de turbine cu gaz, supape de înaltă temperatură, vârfuri de ferăstrău, componente ale motorului. |
| Aliaje pe bază de nichel | Similar cu aliajele de cobalt, care oferă o bună rezistență la uzură și la coroziune, adesea folosit acolo unde cobaltul nu este adecvat. | Inconel, Colmonoy | Echipamente de procesare chimică, componente aerospațiale, suprapuneri de acoperire. |
Aceste aliaje nu sunt întotdeauna folosite pentru a face componente întregi. Ele sunt adesea aplicate în moduri rentabile pentru a proteja un material de bază:
Componente turnate: Piesa (ca o carcasă de pompă) este turnată în întregime din aliaj rezistent la uzură.
Plăci de uzură: Foile de oțel întărit (de exemplu, AR400) sunt înșurubate sau sudate pe suprafețe vulnerabile.
Fațare tare / placare: Un strat de aliaj rezistent la uzură este sudat sau topit pe suprafața unui metal de bază mai ieftin și mai dur. Aceasta este o metodă foarte comună și economică.
Spray termic: Un strat de aliaj este pulverizat pe suprafață pentru a crea un strat rezistent la uzură.
Pe scurt, aliajele rezistente la uzură sunt o familie diversă și critică de materiale care formează coloana vertebrală a industriei grele. Alegerea aliajului adecvat depinde de o înțelegere precisă a mecanismului de uzură (abraziune, impact etc.), de mediul de funcționare (inclusiv de temperatură și coroziune) și de considerente economice.