Износостойкие стали

Конструкционные стали специального назначения

Рессорно-пружинные стали

– высокоуглеродистые , содержат 0,5…0,8%С. Применяются для пружин, рессор и других упругих элементов.

Термообработка: закалка + средний отпуск. Структура - троостит отпуска. Свойства: высокие пределы упругости, текучести и выносливости. Рессорно-пружинные стали должны иметь высокую прокаливаемость, пластичность, вязкость, релаксационную стойкость.

Углеродистые стали : 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85. Применяются для пружин малого сечения (до 10 мм), эти стали имеют низкую релаксационную стойкость.

Легированные стали . Основными легирующими элементами в рессорно-пружинных сталях являются кремний (1…3% Si), марганец (~1% Мn), хром (~1%Cr), ванадий (~0,15%V), никель (до 1,7%Ni). Их вводят для повышения прокаливаемости, релаксационной стойкости и выносливости.

Кремнистые стали : 55С2, 60С2А, 70С3А применяют для автомобильных рессор, пружин вагонов. Кремний повышает прочность феррита͵ предел упругости, предел текучести, но способствует обезуглероживанию и графитизации. Эти недостатки устраняют добавками Cr, V, W, Ni: 60С2ХА, 65С2ВА, 60С2Н2А. Такие стали применяют для крупных тяжелонагруженных пружин и рессор.

Предел выносливости рессор должна быть повышен в 1,5…2 раза путем поверхностного пластического деформирования: гидроабразивной или дробеструйной обработкой.

Шарикоподшипниковые стали применяются для подшипников качения (шарики, ролики, кольца). Οʜᴎ содержат в среднем 1% углерода, стали должны иметь высокую твердость, износостойкость, контактную выносливость и сквозную прокаливаемость.

Сталь ШХ15 содержит ~1%С и 1,5%Cr. Термообработка: закалка в масле с температуры 820…850°С + низкий отпуск при 150…170°С. Структура – мартенсит и дисперсные карбиды. Сталь ШХ15СГ дополнительно содержит 0,8%Si и 1,2%Mn для повышения прокаливаемости, и применяется для крупногабаритных подшипников.

Износостойкая аустенитная сталь Гадфильда 110Г13Л содержит 1,1%С, 13%Mn, (Л–литейная). Структура после литья: аустенит легированный + карбиды (Fe,Mn)3С. Для растворения хрупких карбидов и получения однородной аустенитной структуры сталь подвергают закалке в воде от температуры 1100°С.

Сталь обладает высокой износостойкостью в условиях динамического износа, благодаря способности аустенита к деформационному упрочнению (наклепу). При ударных нагрузках в поверхностном слое по границам зерна аустенита выделяются карбиды марганца. Это приводит к обеднению аустенита углеродом и легирующими элементами. В результате температуры МН и МК повышаются, аустенит частично превращается в мартенсит, что повышает твердость и износостойкость.

Применение: траки гусеничных машин, ковши экскаваторов, крестовины желœезнодорожных путей и т.п.

Износостойкие стали - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Износостойкие стали" 2014, 2015.

27 October 2016 11:35

Износостойкие стали, их марки и назначение

Сталь - это соединение железа с углеродом и прочими элементами, которое можно подвергать ковке или деформации. Классификация стали происходит по составу химических элементов, по методу изготовления и количеству вредных примесей, по способу применения и по микроструктуре.

Одним из видов стали являются износостойкие стали. Это специальные сплавы, которые предназначены для эксплуатации в экстремально тяжелых условиях. Они способны выдержать исключительный абразивный износ и воздействия скольжения или ударов.

Износостойкие стали обладают повышенной твердостью, благодаря применению в составе марганца и прочих легирующих элементов. Стали с таким составом склонны к интенсивному наклепу.

Чем больше на элемент воздействуют сверхнагрузки, вызывающие в стали напряжения, которые больше ее предела текучести, тем интенсивнее происходит повышение ее твердости и износостойкости, при стандартно значительной вязкости.

Марки износостойкой стали

В промышленности широко используются материалы наклепного типа, к примеру, 110г13. Также для деталей механизмов применяется марка 110г13л, в составе которой имеется от 1 до 1,4 процента углерода. Используется высокомарганцовистая сталь Г13г13.

Что касается зарубежных марок, то обычно предпочтение отдается относительно стойким к износу материалам Hardox, Raex, Fora, Xar.

В рамках замещения импортных материалов, в нашей стране широко используется более доступная по цене, но при этом превосходящая аналоги российская бронесталь типа А3. В России применяется и марка 45Х2НМФБА.

Назначение износостойких сталей

Такие материалы производят для агрегатов и оборудования, применяемого в промышленных областях, связанных с лесопильным и горно-добывающим делом, переработкой отходов, обработкой почвы и не только.

Эти легко переносят удары, абразивное трение и высокое давление. Из них делают, к примеру, экскаваторные ковши, черпаки землеройных машин, щеки камнедробилок, гусеничные траки и многие другие детали.

Подобные стали требуются для элементов подобных агрегатов. Они делятся на три типа:

шарикоподшипниковые (из них делают ролики и шарики подшипников),

графитизированные (из них создают поршни, коленчатые валы и прочие фасонные отливки),

высокомарганцовистые (из этих сталей делают звенья гусениц и многое другое).

Для деталей, работающих на износ в условиях абразивного трения и высоких давлений и ударов (например, для траков некоторых гусеничных машин, щек дробилок, черпаков землечерпательных машин, крестовин железнодорожных и трамвайных путей и т. д.), применяют высокомарганцевую литую аустенитную сталь 110Г13Л, содержащую 0,9-1,3 % Си 11,5-14,5 % Мп.

Структура этой стали после литья состоит из аустенита и избыточных карбидов (Fe, Мп) 3 С, выделяющихся по границам зерен, что снижает прочность и вязкость стали. В связи с этим литые изделия закаливают с нагревом до 1100 °С и охлаждением в воде. При таком нагреве растворяются карбиды, и сталь после закалки приобретает более устойчивую аустенитную структуру. Сталь с аустенитной структурой характеризуется низким пределом текучести, составляющим примерно одну треть от временного сопротивления, и сильно упрочняется под действием холодной деформации.

Сталь 110Г13Л обладает высокой износостойкостью только при ударных нагрузках, когда происходит деформационное упрочнение аустенита и образование е-мартенсита с ГПУ-решеткой. При небольших ударных нагрузках в сочетании с абразивным изнашиванием либо при чистом абразивном изнашивании мартен- ситное превращение не протекает и износостойкость стали 110Г13Л невысокая.

При повышенном содержании фосфора сталь 110Г13Л хладноломка. При содержании в стали более 0,05 % Р по границам зерен образуется хрупкая фосфидная эвтектика, на которой зарождается и растет хрупкая трещина при низких температурах, поэтому при использовании стали в северных районах содержание фосфора должно быть равно или менее 0,02-0,03 %.

Высокой стойкостью при циклическом контактно-ударном нагружении и ударно-абразивном изнашивании обладает литая сталь 60Х5Г10Л, претерпевающая при эксплуатации.

Применяемость

Для изготовления лопастей гидротурбин и гидронасосов, судовых гребных винтов и других деталей, работающих в условиях изнашивания при кавитационной эрозии, применяют стали с нестабильным аустенитом 30Х10Г10 и 0Х14АГ12 и 0Х14Г12М, испытывающим при эксплуатации частичное мартенситное превращение.

В процессе работы изделий, подверженных кавитационной эрозии, деформация и разрушение поверхностных слоев приводят

к тому, что на поверхности под действием гидравлических ударов образуется новый слой мартенсита, обладающий высокой прочностью. Многократное повторение этого процесса объясняет высокую стойкость сталей с метастабильным аустенитом.

• 630 просмотров

Изготавливает детали из импортных высококачественных износостойких сталей по эскизам и чертежам заказчиков.

Износостойкие стали :

• российского производства: 18ХГНМФР
• импортного производства: hardox , raex , fora , xar

Износостойкие стали описываются как "феномен металлических поверхностей", которые перемещаются относительно друг друга получения изношены из-за царапин на поверхности друг с другом или в связи с металлической адгезии. Свойства износостойких сталей дает им возможность противостоять износу, из-за трения, удара или сжимающих нагрузок от внешних факторов, таких как цемент, песок, камни и т.д., и предназначены для использования в строительстве оборудования и для замены изношенных деталей. Самосвальные кузова, подъемно-транспортное оборудование и дробильные машины, например, подвергаются непрерывному, абразивному и ударному износу. В качестве решения, специальные конструкционные стали были разработаны, которые обладают высокой устойчивостью к износу и истиранию. Факторы, влияющие на износостойкость сталей. Есть четыре основных фактора, которые имеют значительное влияние на износостойкость сталей. Это (I) термообработка, (II) легирующих добавок, (III) влияние содержания углерода, и (IV) эффекты карбидов, как первичный, так и вторичный. Большой фактором, влияющим на износостойкость является "твердость". В общем, износ возрастает сопротивление как материала становится все труднее. Существует прямая связь между твердостью и износостойкостью. Сопротивление стальной поверхности от износа в первую очередь зависит от "эффективной" твердости в результате разрушающего действия абразивных частиц и зависит от деформационного упрочнения скорость стали под применяемых условий. Факторы, влияющие на пластическую деформацию, например, размера зерна, температура рекристаллизации, твердость, скорость деформации, также влияют на износ сталей. В отличие от монокристаллов, имеющих свободные границы, зерна поликристаллического стали находятся под влиянием их neighours в процессе деформации, их действие на ограничения деформации мере, когда средний диаметр зерна больше, чем микроскопических областей контакта. Таким образом связываться через большое количество зерен резко снижает скорость износа. Поэтому большой размер зерна нежелательно для хорошей износостойкостью свойства стали. Оксидная пленка выпускается в воздух в результате механического окисления предотвращает контакт металл / металл и снижает скорость износа до тех пор, пока слой оксида остается связан с поверхностью. Стали которые противостоят эффекту окисления, скорее всего, обладают тяжелой адгезией и переносом металла, особенно если они также обладают низкой прокаливаемостью. Текстура поверхности износа дорожки значительной степени зависит от микроструктуры материала. Разрывная структура является преимуществом в Одер ингибировать серьезный рост зерна. Таким образом углеродистые стали менее подвержены износу, чем однородного нержавеющей стали. Из-за структуры феррито-перлитной стали в С износа ограничена ферритового компонента и, следовательно, только за счет увеличения углерода, содержание феррита может быть уменьшено и твердость может быть увеличена в результате чего в увеличении износа тивление. Закалка становится легко, как количество углерода возрастает. Если количество углерода превышает 0,6%, твердость закаленного становится почти постоянным. Хотя когда твердость становится постоянной, износостойкость не станет стабильным в этой точке, но увеличивает износостойкость далее при увеличении содержания углерода. Когда стали материал закаленное, утюг и углерод вместе и материальные превращается в мартенсит. Это мартенсит является эффективным для износостойкости. Однако в высокой углеродистой стали или высоколегированной стали, не весь материал превращается в мартенсит при закалке и отжиге, и около 20% до 30% материала остается аустенита. Это остаточный аустенит не хорошо для износостойкости. Наличие сплава карбидов повышает износостойкость сталей. Следовательно легирующие элементы, такие как хром, ванадий, вольфрам. молибден способствуют износостойкости в сталях. Карбиды будучи самым трудным компонентом в микроструктуре оказывает решающее влияние на износостойкость. Кроме того, чем меньше размер карбидов в стали, тем выше будет его износостойкость. Есть три основных пути укрепления структуры сталей по (I) легирования, (II) термическая обработка (II) наклеп. Эффект упрочнения на углеродистых сталей на износостойкость показано на фиг.1. износостойкость Рис. 1

Отношения твердости и упрочнения Пример износостойких сталей Износостойкие специальные конструкционные стали являются, как правило, закаленного или закалки и отпуска, и есть прекрасная мартенситной или мартенситной-бейнитный микроструктуру. Закаленной и отпущенной стали приспособлены для различных приложений с достаточной прочности и стойкости достигается либо за счет процесса термообработки или термомеханической прокатки. Твердость этих сталей предназначена, чтобы иметь требуемую износостойкость вместе с необходимой жесткостью в экономичным способом. Эти стали производятся в толщинах до 120 мм. Они производятся под торговыми названиями XAR, BRINAR, DILLIDUR и HARDOX т.д. Нормализованная специальная конструкционная сталь с твердостью 300 HB теперь доступен для конструкций, подвергающихся низким или умеренным уровнем износа, таких как захватов металлолома, в то время как HB сорт 600 отвечает экстремальные требования износостойкости. Покрытие твердости спектр от 300 до 600 НВ, подходящий материал, таким образом, доступны каждый тип износа подвергается применения. Сорт наиболее используется в настоящее время является сталь с твердостью 400 НВ, что составляет около пяти раз столь прочным, как обычной конструкционной стали. Стали с 450 HB, еще одного модифицированного сорта, показать даже более высокую твердость и, в то же время, хорошую прочность. Это позволяет реализовать более стабильных и легких конструкций, которые также высокой устойчивостью к износу воздействия. Основными направлениями использования для HB стали 450 включают производство самосвальных кузовов и режущими кромками. Все износ стойких сталей содержат хром в качестве легирующей добавки, которая оказалась очень эффективной, особенно в странах с низким кислоты СМИ. Высокая прочность обеспечивает хорошую стабильность формы и, таким образом, немного деформации. Из тонкого листового металла, позволяющие большую чистую нагрузку также возможны. Стали имеют уровень прочности, что гарантирует высокую ударопрочность даже при самых сложных условиях, таких как суб минусовых температурах, например. Носите сопротивление стали не представляют никаких проблем при воздействии пламени, плазменной и лазерной резки. Они показывают хорошую свариваемость и низкой чувствительностью к холодному растрескиванию. Аустенитная марганца (Mn) стали является очень жестким и пластичный материал, обладающий высокой ударной вязкости. Mn сталь представляет собой мягкий материал, имеющий первоначальную твердость около 220 до 240 НВ. Износостойкий из Mn стали основана на явлении упрочнения. Когда поверхность Mn стали в условиях интенсивной нагрузки воздействия или сжимающей нагрузки, он твердеет от поверхности, а основной материал остается жестким. Глубина и твердость рабочей закаленной поверхности изменяются в зависимости от применения и Mn марки стали. Работа закаленный слой может быть 10 мм до 15 мм глубиной и твердость может быть до 560 HB в первичных обращений. Соотношение Mn / C, и количество хрома также относятся к желаемой износостойкости этих сталей.

Износостойкие стали

Конструкционные стали специального назначения

Рессорно-пружинные стали

– высокоуглеродистые , содержат 0,5…0,8%С. Применяются для пружин, рессор и других упругих элементов.

Термообработка: закалка + средний отпуск. Структура - троостит отпуска. Свойства: высокие пределы упругости, текучести и выносливости. Рессорно-пружинные стали должны иметь высокую прокаливаемость, пластичность, вязкость, релаксационную стойкость.

Углеродистые стали : 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85. Применяются для пружин малого сечения (до 10 мм), эти стали имеют низкую релаксационную стойкость.

Легированные стали . Основными легирующими элементами в рессорно-пружинных сталях являются кремний (1…3% Si), марганец (~1% Мn), хром (~1%Cr), ванадий (~0,15%V), никель (до 1,7%Ni). Их вводят для повышения прокаливаемости, релаксационной стойкости и выносливости.

Кремнистые стали : 55С2, 60С2А, 70С3А применяют для автомобильных рессор, пружин вагонов. Кремний повышает прочность феррита͵ предел упругости, предел текучести, но способствует обезуглероживанию и графитизации. Эти недостатки устраняют добавками Cr, V, W, Ni: 60С2ХА, 65С2ВА, 60С2Н2А. Такие стали применяют для крупных тяжелонагруженных пружин и рессор.

Предел выносливости рессор должна быть повышен в 1,5…2 раза путем поверхностного пластического деформирования: гидроабразивной или дробеструйной обработкой.

Шарикоподшипниковые стали применяются для подшипников качения (шарики, ролики, кольца). Οʜᴎ содержат в среднем 1% углерода, стали должны иметь высокую твердость, износостойкость, контактную выносливость и сквозную прокаливаемость.

Сталь ШХ15 содержит ~1%С и 1,5%Cr. Термообработка: закалка в масле с температуры 820…850°С + низкий отпуск при 150…170°С. Структура – мартенсит и дисперсные карбиды. Сталь ШХ15СГ дополнительно содержит 0,8%Si и 1,2%Mn для повышения прокаливаемости, и применяется для крупногабаритных подшипников.

Износостойкая аустенитная сталь Гадфильда 110Г13Л содержит 1,1%С, 13%Mn, (Л–литейная). Структура после литья: аустенит легированный + карбиды (Fe,Mn)3С. Для растворения хрупких карбидов и получения однородной аустенитной структуры сталь подвергают закалке в воде от температуры 1100°С.

Сталь обладает высокой износостойкостью в условиях динамического износа, благодаря способности аустенита к деформационному упрочнению (наклепу). При ударных нагрузках в поверхностном слое по границам зерна аустенита выделяются карбиды марганца. Это приводит к обеднению аустенита углеродом и легирующими элементами. В результате температуры МН и МК повышаются, аустенит частично превращается в мартенсит, что повышает твердость и износостойкость.

Применение: траки гусеничных машин, ковши экскаваторов, крестовины желœезнодорожных путей и т.п.

Износостойкие стали - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Износостойкие стали" 2014, 2015.