Зносостійкі сталі та сплави

Зносостійкість – властивість матеріалу чинити опір процесу зношування, під яким мається на увазі поступове руйнування поверхневих шарів матеріалу шляхом відділення його частинок під впливом сил тертя. Під дією цих сил відбувається багатократна деформація ділянок контактної поверхні, їх зміцнення і знеміцнення, виділення теплоти, зміна структури, розвиток процесів утомленості, окислення й ін.

Розрізняють абразивний, окислювальний, адгезійний, втомний й інші види зношування.

Висока твердість поверхні – необхідна умова забезпечення зносостійкості при більшості видів зношування. При абразивному, окислювальному, втомних видах зношування найбільш зносостійкими є сталі з високою початковою твердістю поверхні, структура яких складається з частинок твердої фази карбіду і утримуючої їх високоміцної матриці.

Цементовані низьковуглецеві і середньовуглецеві сталі, зміцнені азотизацією або поверхневим гартуванням, а також білі чавуни забезпечують необхідну працездатність вузлів тертя, в яких матеріал повинен добре протистояти стиранню частинками, що є продуктами зношування або потрапляють в змащувальний матеріал ззовні.

В умовах ударного зносу в абразивному струмені (наприклад, робота основних робочих вузлів млинів для подрібнення піску) найбільш зносостійкими матеріалами є тверді сплави, структура яких складається з карбідів вольфраму, титана і танталу, зв'язаних кобальтом, а також високовуглецеві сталі типа Х12, Х12М, Р18, Р6М5 з мартенситною матрицею і карбідами.

Сплави карбідів застосовують за найважчих умов роботи у вигляді литих і наплавлювальних матеріалів. Вони є сплавами з високим змістом вуглецю (до 4%) і карбідоутворюючих елементів (Cr, W, Ti). Для наплавлення використовуються прутки з цих сплавів, які розплавляються киснево-ацетиленовим полум'ям або електричною дугою і в рідкому стані наносять на поверхню деталі. Широке поширення набули сплави «сормайт» (1,7…3% С, 15…30% Сr, 2…5% Ni, 2…3% Si) з твердістю до 50 НRС і «сталініт» (» 10% С,» 20% Сr,» 15% Мn,» 3% Si) з твердістю до 65 НRС.

Для роботи в умовах зносу, який супроводжується великими ударними навантаженнями, широко використовується високомарганцева сталь 110Г13Л (сталь Гадфільда), що містить 0,9…1,4% С, 11,5…15,0% Mn, 0,5…1,0% Si.

Сталь погано обробляється різанням, тому деталі одержують литтям або куванням. Після лиття структура складається з аустеніту і надмірних карбідів марганцю в залізі (FeMn)₃C_. При нагріванні карбіди розчиняються в аустеніті і після гартування у воді з 1100^оС сталь має аустенітну структуру і низьку твердість 200..250 НВ.

В умовах тільки абразивного зносу така сталь виявляється не зносостійкою, але при дії на деталь великих ударних навантажень, які викликають в матеріалі напруги вище межі текучості, проходить інтенсивний наклеп сталі 110Г13Л і зростання її твердості і зносостійкості. При цьому сталь придбаває високу твердість до 600 HВ. Сталь 110Г13Л широко використовується для виготовлення корпусів кульових млинів, залізничних хрестовин, гусеничних траків, козирків землечерпалок й ін.

Дата добавления: 2014-01-07