L'acciaio fuso resistente all'usura (o resistente all'abrasione) si riferisce all'acciaio fuso con una buona resistenza all'usura. In base alla composizione chimica, è suddiviso in acciaio fuso resistente all'usura non legato, bassolegato e legato. Esistono molti tipi di acciaio resistente all'usura, che possono essere suddivisi approssimativamente in acciaio ad alto contenuto di manganese, acciaio resistente all'usura a media e bassa lega, acciaio al cromo-molibdeno-silicio-manganese, acciaio resistente alla cavitazione, acciaio resistente all'usura, e acciaio speciale antiusura. Alcuni acciai legati generali come l'acciaio inossidabile, l'acciaio per cuscinetti, l'acciaio legato per utensili e l'acciaio strutturale legato vengono utilizzati anche come acciaio resistente all'usura in condizioni specifiche.
Gli acciai resistenti all'usura medio e basso legati contengono solitamente elementi chimici come silicio, manganese, cromo, molibdeno, vanadio, tungsteno, nichel, titanio, boro, rame, terre rare, ecc. I rivestimenti di molte sfere di grandi e medie dimensioni gli stabilimenti negli Stati Uniti sono realizzati in acciaio al cromo-molibdeno-silico-manganese o al cromo-molibdeno. La maggior parte delle sfere di macinazione negli Stati Uniti sono realizzate in acciaio al cromo molibdeno a medio e alto tenore di carbonio. Per pezzi che funzionano in condizioni di usura abrasiva a temperature relativamente elevate (ad esempio, 200 ~ 500 ℃) o le cui superfici sono soggette a temperature relativamente elevate a causa del calore da attrito, leghe come cromo molibdeno vanadio, cromo molibdeno vanadio nichel o cromo molibdeno vanadio tungsteno può essere utilizzato.
L'abrasione è un fenomeno in cui il materiale sulla superficie di lavoro di un oggetto viene continuamente distrutto o perso in movimento relativo. Divisa in base al meccanismo di usura, l'usura può essere suddivisa in usura abrasiva, usura adesiva, usura da corrosione, usura da erosione, usura da fatica da contatto, usura da impatto, usura da sfregamento e altre categorie. Nel campo industriale, l'usura abrasiva e l'usura adesiva rappresentano la percentuale maggiore di guasti dovuti all'usura del pezzo e modalità di guasto dovuti all'usura come erosione, corrosione, fatica e sfregamento tendono a verificarsi nel funzionamento di alcuni componenti importanti, quindi stanno diventando sempre più frequenti. e più attenzione. In condizioni di lavoro, spesso si manifestano diverse forme di usura contemporaneamente o una dopo l'altra e l'interazione tra i guasti dovuti all'usura assume una forma più complessa. La determinazione del tipo di cedimento dovuto all'usura del pezzo è la base per la selezione o lo sviluppo ragionevole di acciaio resistente all'usura.
Inoltre, l’usura di parti e componenti è un problema di ingegneria del sistema. Esistono molti fattori che influenzano l'usura, comprese le condizioni di lavoro (carico, velocità, modalità di movimento), condizioni di lubrificazione, fattori ambientali (umidità, temperatura, mezzi circostanti, ecc.) e fattori materiali (composizione, organizzazione, proprietà meccaniche), superficie qualità e proprietà fisiche e chimiche delle parti. I cambiamenti in ciascuno di questi fattori possono modificare la quantità di usura e persino modificare il meccanismo di usura. Si può vedere che il fattore materiale è solo uno dei fattori che influenzano l'usura del pezzo. Per migliorare la resistenza all'usura delle parti in acciaio, è necessario iniziare con il sistema complessivo di attrito e usura in condizioni specifiche per ottenere l'effetto desiderato.
1. Trattamento termico di solubilizzazione (trattamento di tempra con acqua) di getti di acciaio ad alto contenuto di manganese resistenti all'usura
Nella struttura grezza dell'acciaio ad alto contenuto di manganese resistente all'usura è presente un gran numero di carburi precipitati. Questi carburi ridurranno la tenacità della fusione e ne faciliteranno la frattura durante l'uso. Lo scopo principale del trattamento termico di solubilizzazione dei getti di acciaio ad alto contenuto di manganese è quello di eliminare i carburi nella struttura grezza e sui bordi dei grani per ottenere una struttura austenite monofase. Ciò può migliorare la resistenza e la tenacità dell'acciaio ad alto contenuto di manganese, in modo che i getti di acciaio ad alto contenuto di manganese siano adatti per una gamma più ampia di campi.
Il trattamento termico di solubilizzazione dei getti di acciaio ad alto contenuto di manganese resistenti all'usura può essere approssimativamente suddiviso in diverse fasi: riscaldamento dei getti a una temperatura superiore a 1040°C e mantenimento per un tempo adeguato, in modo che i carburi in essi contenuti siano completamente disciolti nell'austenite monofase ; quindi raffreddandosi rapidamente, si ottiene la struttura della soluzione solida di austenite. Questo trattamento della soluzione è anche chiamato trattamento di indurimento dell'acqua.
(1) Temperatura del trattamento di tenacizzazione dell'acqua
La temperatura di tenacità dell'acqua dipende dalla composizione chimica dell'acciaio ad alto contenuto di manganese, solitamente 1050℃-1100℃. Gli acciai ad alto contenuto di manganese con alto contenuto di carbonio o alto contenuto di leghe (come l'acciaio ZG120Mn13Cr2 e l'acciaio ZG120Mn17) dovrebbero raggiungere il limite superiore della temperatura di tenacità dell'acqua. Tuttavia, una temperatura di tenacità dell'acqua eccessivamente elevata causerà una grave decarburazione sulla superficie del getto e la rapida crescita dei grani di acciaio ad alto contenuto di manganese, che influenzeranno le prestazioni dell'acciaio ad alto contenuto di manganese.
(2) Velocità di riscaldamento del trattamento di tempra con acqua
La conduttività termica dell'acciaio al manganese è peggiore di quella dell'acciaio al carbonio generale. I getti di acciaio ad alto contenuto di manganese sono soggetti a sollecitazioni elevate e sono facili da rompersi quando riscaldati, quindi la velocità di riscaldamento deve essere determinata in base allo spessore della parete e alla forma del getto. In generale, i getti con spessore di parete inferiore e struttura semplice possono essere riscaldati a una velocità maggiore; i getti con spessore di parete maggiore e struttura complessa devono essere riscaldati lentamente. Nell'effettivo processo di trattamento termico, al fine di ridurre la deformazione o la rottura del getto durante il processo di riscaldamento, viene generalmente riscaldato a circa 650 ℃ per mantenere ridotta la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno del getto e la temperatura in il forno è uniforme e quindi raggiunge rapidamente la temperatura di tenacità dell'acqua.
(3) Tempo di mantenimento del trattamento di tenacizzazione dell'acqua
Il tempo di permanenza del trattamento di tempra in acqua dipende principalmente dallo spessore della parete del getto, al fine di garantire la completa dissoluzione dei carburi nella struttura grezza e l'omogeneizzazione della struttura austenitica. In circostanze normali, può essere calcolato aumentando il tempo di tenuta di 1 ora per ogni aumento di 25 mm dello spessore della parete.
(4) Raffreddamento del trattamento di tempra in acqua
Il processo di raffreddamento ha una grande influenza sull'indice di prestazione e sulla struttura della fusione. Durante il trattamento di tempra in acqua, la temperatura del getto prima dell'ingresso nell'acqua deve essere superiore a 950°C per evitare la ri-precipitazione dei carburi. Per questo motivo l'intervallo di tempo tra l'uscita dal forno e l'entrata in acqua non deve superare i 30 secondi. La temperatura dell'acqua deve essere inferiore a 30°C prima che la colata entri nell'acqua e la temperatura massima dell'acqua dopo l'entrata in acqua non deve superare i 50°C.
(5) Metallo duro dopo il trattamento di tempra in acqua
Dopo il trattamento di tempra in acqua, se i carburi nell'acciaio ad alto contenuto di manganese vengono completamente eliminati, la struttura metallografica ottenuta in questo momento è una struttura austenitica singola. Ma una tale struttura può essere ottenuta solo con getti a pareti sottili. Generalmente è consentita una piccola quantità di carburi nei grani di austenite o sui bordi dei grani. I carburi non disciolti e i carburi precipitati possono essere nuovamente eliminati mediante trattamento termico. Tuttavia, i carburi eutettici precipitati a causa della temperatura di riscaldamento eccessiva durante il trattamento di tenacizzazione con acqua non sono accettabili. Perché il carburo eutettico non può essere nuovamente eliminato mediante trattamento termico.
2. Trattamento termico di rafforzamento delle precipitazioni di getti di acciaio ad alto contenuto di hanganese resistenti all'usura
Il trattamento termico di rafforzamento delle precipitazioni dell'acciaio ad alto contenuto di manganese resistente all'usura si riferisce all'aggiunta di una certa quantità di elementi che formano carburo (come molibdeno, tungsteno, vanadio, titanio, niobio e cromo) attraverso il trattamento termico per ottenere una certa quantità e dimensione in acciaio ad alto contenuto di manganese La seconda fase delle particelle di carburo disperse. Questo trattamento termico può rafforzare la matrice austenite e migliorare la resistenza all'usura dell'acciaio ad alto contenuto di manganese.
3. Trattamento termico di getti di acciaio al cromo medio resistenti all'usura
Lo scopo del trattamento termico dei getti di acciaio al cromo medio resistenti all'usura è quello di ottenere una struttura di matrice martensitica con elevata resistenza, tenacità ed elevata durezza, in modo da migliorare la resistenza, la tenacità e la resistenza all'usura dei getti di acciaio.
L'acciaio al cromo medio resistente all'usura contiene più elementi di cromo e ha una maggiore temprabilità. Pertanto, il metodo di trattamento termico abituale è: dopo 950 ℃ -1000 ℃, austenitizzazione, quindi trattamento di tempra e trattamento di rinvenimento tempestivo (solitamente a 200-300 ℃).
4. Trattamento termico di getti di acciaio bassolegato resistenti all'usura
I getti di acciaio bassolegato resistenti all'usura vengono trattati mediante tempra in acqua, tempra in olio e tempra in aria a seconda della composizione della lega e del contenuto di carbonio. L'acciaio fuso perlitico resistente all'usura adotta un trattamento termico di normalizzazione + rinvenimento.
Per ottenere una matrice martensite con elevata resistenza, tenacità e durezza e per migliorare la resistenza all'usura dei getti di acciaio, i getti di acciaio bassolegato resistenti all'usura vengono solitamente raffreddati a 850-950°C e rinvenuti a 200-300°C .
Orario di pubblicazione: 07-ago-2021