
Зносостійкі сплави — це клас матеріалів, спеціально створених для протистояння деградації поверхні та втраті матеріалу, спричиненій механічним зносом. Цей знос може бути наслідком стирання (скребка), ерозії (удар часток), адгезії (заїди та задири) та удару.
Їх основна функція — подовжити термін служби промислового обладнання, скоротити час простою та підвищити ефективність роботи в складних умовах.
Наука про зносостійкість
Зносостійкість – це не одна властивість матеріалу, як щільність; це складна поведінка системи. Ключ до зносостійкості матеріалу полягає в його здатності протистояти пластичній деформації та руйнуванню. Це в першу чергу досягається за рахунок:
Висока твердість: Стійкий до проникнення та стирання твердими частинками.
Загартування в роботі: Здатність ставати твердішою та міцнішою на поверхні під час удару або навантаження (наприклад, марганцева сталь Хедфілда).
Міцність: Стійкий до сколів, розтріскування та відколювання під впливом ударних навантажень.
Мікроструктура: Наявність твердих карбідів (наприклад, карбідів хрому, вольфраму, ванадію), вбудованих у міцну металеву матрицю, є загальною ознакою.
Зносостійкі сплави, як правило, виготовляються на основі чорних металів (заліза та сталі) або кольорових металів, кожен з яких розроблений для певних механізмів зношування.
| Тип сплаву / основа | Ключові характеристики | Загальні оцінки / приклади | Основні програми |
| Мартенситні сталі | Висока твердість і хороша міцність; досягається шляхом термічної обробки (загартування та відпуск). | AR400, AR500, 4140, 4340 | Гірничі ковші, вкладиші дробарок, бульдозерні відвали, зносостійкі пластини. |
| Аустенітна марганцева сталь | «Хадфілд Стіл». Надзвичайно міцний і витривалий. Під час удару його поверхнева твердість різко зростає, а серцевина залишається міцною. | A128 Grade C, MN13, MN18 | Вкладиші щекових дробарок, залізничні гвинти, бурові долота, гусеничні гусениці. |
| Білий чавун з високим вмістом хрому | Виняткова стійкість до стирання завдяки великому вмісту твердих карбідів хрому. Може стати крихким під ударом. | Ni-Hard, A532 | Корпуси шламових насосів, футеровки млинів, пульверизаторні валки, дробеструйне обладнання. |
| Карбідні композити | Не монолітний сплав, але критично зносостійкий матеріал. Тверді частинки карбіду вольфраму, вбудовані в міцну металеву матрицю (наприклад, кобальт або нікель). | Карбід-вольфрам-композити, стелліт (на основі кобальту) | Дріт для наплавлення, зношувані пластини, ріжучі інструменти, свердла, сідла клапанів. |
| Сплави на основі кобальту | Чудова стійкість до поєднання зносу, корозії та високих температур (червонотвердість). | Стелліт, сплави Хейнса | Лопатки газових турбін, високотемпературні клапани, наконечники пил, компоненти двигунів. |
| Сплави на основі нікелю | Подібні до кобальтових сплавів, які мають гарну стійкість до зношування та корозії, часто використовуються там, де кобальт не підходить. | Інконель, Колмоной | Обладнання для хімічної обробки, аерокосмічні компоненти, покриття для наплавлення. |
Ці сплави не завжди використовуються для виготовлення цілих компонентів. Вони часто застосовуються економічно ефективними способами захисту основного матеріалу:
Компоненти лиття: Деталь (як корпус насоса) повністю відлита із зносостійкого сплаву.
Зносні пластини: Листи із загартованої сталі (наприклад, AR400) кріпляться болтами або приварюються до вразливих поверхонь.
Наплавлення/плакування: Шар зносостійкого сплаву приварюється або наплавляється на поверхню дешевшого, більш міцного основного металу. Це дуже поширений і економічний спосіб.
Термальний спрей: Покриття зі сплаву напилюється на поверхню для створення зносостійкого шару.
Підводячи підсумок, можна сказати, що зносостійкі сплави — це різноманітна та важлива група матеріалів, які утворюють основу важкої промисловості. Вибір відповідного сплаву залежить від точного розуміння механізму зношування (стирання, удар тощо), робочого середовища (включаючи температуру та корозію) та економічних міркувань.