
Hợp kim chống mài mòn là loại vật liệu được thiết kế đặc biệt để chống lại sự xuống cấp bề mặt và tổn thất vật liệu do mài mòn cơ học. Sự mài mòn này có thể là kết quả của sự mài mòn (cạo), xói mòn (tác động bởi các hạt), bám dính (trầy xước và giữ lại) và va đập.
Chức năng chính của chúng là kéo dài tuổi thọ của thiết bị công nghiệp, giảm thời gian ngừng hoạt động và nâng cao hiệu quả hoạt động trong các môi trường đòi hỏi khắt khe.
Khoa học về khả năng chống mài mòn
Khả năng chống mài mòn không phải là một đặc tính vật liệu đơn lẻ như mật độ; đó là một hành vi hệ thống phức tạp. Chìa khóa cho khả năng chống mài mòn của vật liệu nằm ở khả năng chống biến dạng dẻo và gãy xương. Điều này chủ yếu đạt được thông qua:
Độ cứng cao: Chống lại sự xâm nhập và mài mòn bởi các hạt cứng.
Làm việc chăm chỉ: Khả năng bề mặt trở nên cứng hơn và cứng hơn khi bị tác động hoặc chịu áp lực (ví dụ: thép mangan Hadfield).
Độ dẻo dai: Chống sứt mẻ, nứt và vỡ dưới tải trọng va đập.
Cấu trúc vi mô: Sự hiện diện của các cacbua cứng (ví dụ: crom, vonfram, cacbua vanadi) được nhúng trong nền kim loại cứng là một đặc điểm chung.
Hợp kim chống mài mòn thường dựa trên kim loại đen (sắt và thép) hoặc kim loại màu, mỗi loại được thiết kế riêng cho các cơ chế mài mòn cụ thể.
| Loại hợp kim / Đế | Đặc điểm chính | Lớp phổ biến / Ví dụ | Ứng dụng chính |
| Thép Martensitic | Độ cứng cao và độ bền tốt; đạt được thông qua xử lý nhiệt (làm nguội và ủ). | AR400, AR500, 4140, 4340 | Xô khai thác, lớp lót máy nghiền, lưỡi máy ủi, tấm mài mòn. |
| Thép Mangan Austenit | "Thép Hadfield". Cực kỳ khó khăn và làm việc chăm chỉ. Khi va chạm, độ cứng bề mặt của nó tăng lên đáng kể trong khi lõi vẫn cứng. | A128 hạng C, MN13, MN18 | Tấm lót máy nghiền hàm, ếch đường sắt, mũi khoan đá, đường ray bánh xích. |
| Gang trắng có hàm lượng crom cao | Khả năng chống mài mòn đặc biệt nhờ hàm lượng cacbua crom cứng cao. Có thể giòn dưới tác động. | Ni-Cứng, A532 | Vỏ máy bơm bùn, ống lót máy nghiền, cuộn máy nghiền, thiết bị phun nổ. |
| Vật liệu tổng hợp cacbua | Không phải là hợp kim nguyên khối mà là vật liệu chống mài mòn quan trọng. Các hạt cacbua vonfram cứng được nhúng trong một nền kim loại cứng (như coban hoặc niken). | Hợp chất cacbua vonfram, Stellite (Gốc coban) | Dây nối cứng, tấm mài mòn, dụng cụ cắt, mũi khoan, đế van. |
| Hợp kim dựa trên coban | Khả năng chống mài mòn tuyệt vời, ăn mòn và nhiệt độ cao (độ cứng màu đỏ). | Hợp kim vệ tinh, Haynes | Cánh tuabin khí, van nhiệt độ cao, đầu cưa, linh kiện động cơ. |
| Hợp kim dựa trên niken | Tương tự như hợp kim coban, có khả năng chống mài mòn và ăn mòn tốt, thường được sử dụng ở những nơi coban không phù hợp. | Inconel, Colmonoy | Thiết bị xử lý hóa chất, linh kiện hàng không vũ trụ, lớp phủ bề mặt cứng. |
Những hợp kim này không phải lúc nào cũng được sử dụng để chế tạo toàn bộ các bộ phận. Chúng thường được áp dụng theo những cách tiết kiệm chi phí để bảo vệ vật liệu cơ bản:
Thành phần đúc: Bộ phận (như vỏ máy bơm) được đúc hoàn toàn từ hợp kim chống mài mòn.
Tấm đeo: Các tấm thép cứng (ví dụ AR400) được bắt vít hoặc hàn vào các bề mặt dễ bị tổn thương.
Bề mặt cứng / Tấm ốp: Một lớp hợp kim chống mài mòn được hàn hoặc nung chảy trên bề mặt của kim loại cơ bản bền hơn, rẻ hơn. Đây là phương pháp rất phổ biến và tiết kiệm.
Xịt nhiệt: Một lớp phủ hợp kim được phun lên bề mặt để tạo ra lớp chống mài mòn.
Tóm lại, Hợp kim chống mài mòn là một nhóm vật liệu đa dạng và quan trọng, tạo thành xương sống của ngành công nghiệp nặng. Việc lựa chọn hợp kim thích hợp phụ thuộc vào sự hiểu biết chính xác về cơ chế mài mòn (mài mòn, va đập, v.v.), môi trường vận hành (bao gồm nhiệt độ và ăn mòn) và các cân nhắc về kinh tế.