El acero fundido resistente al desgaste (o resistente a la abrasión) se refiere al acero fundido con buena resistencia al desgaste. Según su composición química, se divide en acero fundido resistente al desgaste sin alear, de baja aleación y aleado. Hay muchos tipos de acero resistente al desgaste, que se pueden dividir a grandes rasgos en acero con alto contenido de manganeso, acero resistente al desgaste de aleación media y baja, acero al cromo-molibdeno-silicio-manganeso, acero resistente a la cavitación, acero resistente al desgaste, y acero especial resistente al desgaste. Algunos aceros de aleación generales, como el acero inoxidable, el acero para cojinetes, el acero para herramientas aleado y el acero estructural aleado, también se utilizan como acero resistente al desgaste en condiciones específicas.
Los aceros resistentes al desgaste de aleación media y baja suelen contener elementos químicos como silicio, manganeso, cromo, molibdeno, vanadio, tungsteno, níquel, titanio, boro, cobre, tierras raras, etc. Los revestimientos de muchas bolas de tamaño grande y mediano Las fábricas en los Estados Unidos están hechas de acero al cromo-molibdeno-silico-manganeso o al cromo-molibdeno. La mayoría de las bolas de molienda en los Estados Unidos están hechas de acero al cromo molibdeno con medio y alto contenido de carbono. Para piezas de trabajo que trabajan en condiciones de desgaste abrasivo a temperaturas relativamente altas (por ejemplo, 200 ～ 500 ℃) o cuyas superficies están sujetas a temperaturas relativamente altas debido al calor por fricción, se pueden utilizar aleaciones como cromo molibdeno vanadio, cromo molibdeno vanadio níquel o cromo molibdeno vanadio tungsteno. se puede utilizar.
La abrasión es un fenómeno en el que el material de la superficie de trabajo de un objeto se destruye o se pierde continuamente en movimiento relativo. Dividido por el mecanismo de desgaste, el desgaste se puede dividir en desgaste abrasivo, desgaste por adhesivo, desgaste por corrosión, desgaste por erosión, desgaste por fatiga por contacto, desgaste por impacto, desgaste por fricción y otras categorías. En el campo industrial, el desgaste abrasivo y el desgaste adhesivo representan la mayor proporción de fallas por desgaste de piezas de trabajo, y los modos de falla por desgaste como erosión, corrosión, fatiga y fricción tienden a ocurrir en el funcionamiento de algunos componentes importantes, por lo que son cada vez más frecuentes. y más atención. En condiciones de trabajo, a menudo aparecen varias formas de desgaste al mismo tiempo o una tras otra, y la interacción del fallo por desgaste adquiere una forma más compleja. La determinación del tipo de desgaste de la pieza es la base para la selección o desarrollo razonable de acero resistente al desgaste.
Además, el desgaste de piezas y componentes es un problema de ingeniería de sistemas. Hay muchos factores que afectan el desgaste, incluidas las condiciones de trabajo (carga, velocidad, modo de movimiento), condiciones de lubricación, factores ambientales (humedad, temperatura, medios circundantes, etc.) y factores materiales (composición, organización, propiedades mecánicas), superficie. Calidad y propiedades físicas y químicas de las piezas. Los cambios en cada uno de estos factores pueden cambiar la cantidad de desgaste e incluso cambiar el mecanismo de desgaste. Se puede observar que el factor material es solo uno de los factores que afectan el desgaste de la pieza de trabajo. Para mejorar la resistencia al desgaste de las piezas de acero, es necesario comenzar con el sistema general de fricción y desgaste en condiciones específicas para lograr el efecto deseado.
1. Tratamiento térmico en solución (tratamiento de endurecimiento por agua) de piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso resistentes al desgaste
En la estructura fundida del acero con alto contenido de manganeso resistente al desgaste hay una gran cantidad de carburos precipitados. Estos carburos reducirán la tenacidad de la pieza fundida y facilitarán su fractura durante el uso. El objetivo principal del tratamiento térmico en solución de piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso es eliminar los carburos en la estructura recién fundida y en los límites de grano para obtener una estructura de austenita monofásica. Esto puede mejorar la resistencia y tenacidad del acero con alto contenido de manganeso, de modo que las piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso sean adecuadas para una gama más amplia de campos.
El tratamiento térmico en solución de piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso resistentes al desgaste se puede dividir aproximadamente en varios pasos: calentar las piezas fundidas por encima de 1040 °C y mantenerlas durante un tiempo adecuado, de modo que los carburos que contienen se disuelvan completamente en austenita monofásica. ; luego, enfriándose rápidamente, se obtiene una estructura de solución sólida de austenita. Este tratamiento en solución también se denomina tratamiento de endurecimiento por agua.
(1) Temperatura del tratamiento de endurecimiento con agua.
La temperatura de dureza del agua depende de la composición química del acero con alto contenido de manganeso, generalmente entre 1050 ℃ y 1100 ℃. Los aceros con alto contenido de manganeso con alto contenido de carbono o alto contenido de aleación (como el acero ZG120Mn13Cr2 y el acero ZG120Mn17) deben tomar el límite superior de la temperatura de tenacidad del agua. Sin embargo, una temperatura de tenacidad del agua excesivamente alta provocará una descarburación severa en la superficie de la pieza fundida y el rápido crecimiento de los granos de acero con alto contenido de manganeso, lo que afectará el rendimiento del acero con alto contenido de manganeso.
(2) Tasa de calentamiento del tratamiento de endurecimiento con agua
La conductividad térmica del acero al manganeso es peor que la del acero al carbono en general. Las piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso tienen una gran tensión y son fáciles de agrietar cuando se calientan, por lo que la velocidad de calentamiento debe determinarse de acuerdo con el espesor de la pared y la forma de la pieza fundida. En términos generales, las piezas fundidas con un espesor de pared más pequeño y una estructura simple se pueden calentar a un ritmo más rápido; Las piezas fundidas con mayor espesor de pared y estructura compleja deben calentarse lentamente. En el proceso de tratamiento térmico real, para reducir la deformación o agrietamiento de la pieza fundida durante el proceso de calentamiento, generalmente se calienta a aproximadamente 650 ℃ para mantener reducida la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la pieza fundida, y la temperatura en el horno es uniforme y luego aumenta rápidamente a la temperatura de dureza del agua.
(3) Tiempo de retención del tratamiento de endurecimiento con agua
El tiempo de permanencia del tratamiento de endurecimiento con agua depende principalmente del espesor de la pared de la pieza fundida, para garantizar la disolución completa de los carburos en la estructura recién fundida y la homogeneización de la estructura austenita. En circunstancias normales, se puede calcular aumentando el tiempo de mantenimiento en 1 hora por cada aumento de 25 mm en el espesor de la pared.
(4) Enfriamiento del tratamiento de endurecimiento por agua.
El proceso de enfriamiento tiene una gran influencia en el índice de rendimiento y la estructura de la pieza fundida. Durante el tratamiento de endurecimiento con agua, la temperatura de la pieza fundida antes de entrar al agua debe ser superior a 950 °C para evitar que los carburos vuelvan a precipitar. Por esta razón, el intervalo de tiempo entre la salida del horno y la entrada al agua no debe exceder los 30 segundos. La temperatura del agua debe ser inferior a 30 °C antes de que la pieza fundida entre al agua, y la temperatura máxima del agua después de entrar al agua no debe exceder los 50 °C.
(5) Carburo después del tratamiento de endurecimiento con agua.
Después del tratamiento de endurecimiento con agua, si los carburos del acero con alto contenido de manganeso se eliminan por completo, la estructura metalográfica obtenida en este momento es una estructura de austenita única. Pero tal estructura sólo se puede obtener en piezas fundidas de paredes delgadas. Generalmente, se permite una pequeña cantidad de carburos en los granos de austenita o en los límites de los granos. Los carburos no disueltos y los carburos precipitados se pueden eliminar nuevamente mediante tratamiento térmico. Sin embargo, los carburos eutécticos precipitados debido a una temperatura de calentamiento excesiva durante el tratamiento de endurecimiento con agua no son aceptables. Porque el carburo eutéctico no se puede volver a eliminar mediante tratamiento térmico.
2. Tratamiento térmico de refuerzo por precipitación de piezas fundidas de acero con alto contenido de hanganeso resistentes al desgaste
El tratamiento térmico de refuerzo por precipitación de acero con alto contenido de manganeso resistente al desgaste se refiere a la adición de una cierta cantidad de elementos formadores de carburo (como molibdeno, tungsteno, vanadio, titanio, niobio y cromo) mediante tratamiento térmico para obtener una cierta cantidad y tamaño en acero con alto contenido de manganeso La segunda fase de las partículas de carburo dispersas. Este tratamiento térmico puede fortalecer la matriz de austenita y mejorar la resistencia al desgaste del acero con alto contenido de manganeso.
3. Tratamiento térmico de piezas fundidas de acero con medio cromo resistente al desgaste
El propósito del tratamiento térmico de piezas fundidas de acero con medio cromo resistente al desgaste es obtener una estructura de matriz de martensita con alta resistencia, tenacidad y alta dureza, a fin de mejorar la resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste de las piezas fundidas de acero.
El acero con medio cromo resistente al desgaste contiene más elementos de cromo y tiene una mayor templabilidad. Por lo tanto, su método habitual de tratamiento térmico es: después de 950 ℃ -1000 ℃, su austenización, luego tratamiento de enfriamiento y tratamiento de revenido oportuno (generalmente a 200-300 ℃).
4. Tratamiento térmico de piezas fundidas de acero de baja aleación resistentes al desgaste
Las piezas fundidas de acero de baja aleación resistentes al desgaste se tratan mediante enfriamiento en agua, enfriamiento en aceite y enfriamiento al aire, dependiendo de la composición de la aleación y el contenido de carbono. El acero fundido perlítico resistente al desgaste adopta un tratamiento térmico de normalización y templado.
Para obtener una matriz de martensita con alta resistencia, tenacidad y dureza, y para mejorar la resistencia al desgaste de las piezas fundidas de acero, las piezas fundidas de acero de baja aleación resistentes al desgaste generalmente se templan a 850-950 °C y se revenen a 200-300 °C. .
Hora de publicación: 07-ago-2021