
Zliatiny odolné voči opotrebovaniu sú triedou materiálov špeciálne navrhnutých tak, aby odolali degradácii povrchu a strate materiálu spôsobenej mechanickým opotrebovaním. Toto opotrebovanie môže byť spôsobené odieraním (škrabaním), eróziou (náraz časticami), adhéziou (odieranie a zadretie) a nárazom.
Ich primárnou funkciou je predĺžiť životnosť priemyselných zariadení, znížiť prestoje a zlepšiť prevádzkovú efektivitu v náročných prostrediach.
Veda o odolnosti proti opotrebovaniu
Odolnosť proti opotrebeniu nie je jedinou vlastnosťou materiálu, ako je hustota; je to zložité systémové správanie. Kľúč k odolnosti materiálu proti opotrebovaniu spočíva v jeho schopnosti odolávať plastickej deformácii a lomu. To sa dosiahne predovšetkým prostredníctvom:
Vysoká tvrdosť: Odoláva prenikaniu a oderu tvrdými časticami.
Pracovné kalenie: Schopnosť stať sa tvrdším a tvrdším na povrchu pri náraze alebo namáhaní (napr. mangánová oceľ Hadfield).
Húževnatosť: Odoláva lámaniu, praskaniu a odlupovaniu pri nárazovom zaťažení.
Mikroštruktúra: Prítomnosť tvrdých karbidov (napr. karbidov chrómu, volfrámu, vanádu) uložených v húževnatej kovovej matrici je bežným znakom.
Zliatiny odolné voči opotrebovaniu sú zvyčajne založené na železných kovoch (železo a oceľ) alebo neželezných kovoch, pričom každý je prispôsobený špecifickým mechanizmom opotrebovania.
| Typ zliatiny / základňa | Kľúčové vlastnosti | Bežné známky / príklady | Primárne aplikácie |
| Martenzitické ocele | Vysoká tvrdosť a dobrá pevnosť; dosiahnuté tepelným spracovaním (kalenie a temperovanie). | AR400, AR500, 4140, 4340 | Banské lopaty, vložky drvičov, radlice buldozérov, oterové dosky. |
| Austenitická mangánová oceľ | "Hadfield Steel". Mimoriadne húževnatý a pracovne odolný. Po náraze sa tvrdosť jeho povrchu dramaticky zvýši, zatiaľ čo jadro zostáva húževnaté. | A128 Stupeň C, MN13, MN18 | Vložky čeľusťových drvičov, železničné žaby, vrtáky do kameňa, pásové pásy. |
| Biela liatina s vysokým obsahom chrómu | Výnimočná odolnosť proti oderu vďaka vysokému obsahu tvrdých karbidov chrómu. Pri náraze môže byť krehký. | Ni-Hard, A532 | Telesá kalových čerpadiel, vložky mlynov, valce drviča, tryskacie zariadenia. |
| Karbidové kompozity | Nie je to monolitická zliatina, ale materiál kriticky odolný voči opotrebovaniu. Tvrdé častice karbidu volfrámu uložené v pevnej kovovej matrici (ako kobalt alebo nikel). | Kompozity karbidu volfrámu, stelit (na báze kobaltu) | Naváracie drôty, opotrebiteľné dosky, rezné nástroje, vrtáky, sedlá ventilov. |
| Zliatiny na báze kobaltu | Vynikajúca odolnosť voči kombinácii opotrebovania, korózie a vysokých teplôt (červená tvrdosť). | Stelit, Haynesove zliatiny | Lopatky plynovej turbíny, vysokoteplotné ventily, pílové hroty, komponenty motora. |
| Zliatiny na báze niklu | Podobne ako zliatiny kobaltu, ponúkajúce dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a korózii, často používané tam, kde kobalt nie je vhodný. | Inconel, Colmonoy | Zariadenia na chemické spracovanie, letecké súčiastky, naváracie vrstvy. |
Tieto zliatiny sa nie vždy používajú na výrobu celých komponentov. Často sa používajú nákladovo efektívnymi spôsobmi na ochranu základného materiálu:
Cast komponenty: Časť (ako puzdro čerpadla) je celá odliata zo zliatiny odolnej voči opotrebovaniu.
Nosné dosky: Plechy z tvrdenej ocele (napr. AR400) sú priskrutkované alebo privarené na zraniteľné povrchy.
Tvrdý povrch / obklad: Vrstva zliatiny odolnej voči opotrebovaniu je privarená alebo natavená na povrch lacnejšieho, tvrdšieho základného kovu. Ide o veľmi bežný a ekonomický spôsob.
Termálny sprej: Povlak zliatiny sa nastrieka na povrch, aby sa vytvorila vrstva odolná voči opotrebovaniu.
Stručne povedané, zliatiny odolné voči opotrebovaniu sú rôznorodou a kritickou skupinou materiálov, ktoré tvoria základ ťažkého priemyslu. Výber vhodnej zliatiny závisí od presného pochopenia mechanizmu opotrebovania (oter, náraz, atď.), prevádzkového prostredia (vrátane teploty a korózie) a ekonomických úvah.