El acero fundido resistente al desgaste (o resistente a la abrasión) se refiere al acero fundido con buena resistencia al desgaste.Según la 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 aproximadamente 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 aleados en general, como el acero inoxidable, el acero para cojinetes, el acero aleado para herramientas 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 mediano y grande Los molinos en los Estados Unidos están hechos de acero al cromo-molibdeno-silico-manganeso o cromo-molibdeno.La mayoría de las bolas de molienda en los Estados Unidos están hechas de acero al cromo molibdeno de carbono medio y alto.Para piezas de trabajo que trabajan bajo condiciones de desgaste abrasivo a temperatura relativamente alta (por ejemplo, 200～500℃) o cuyas superficies están sujetas a temperaturas relativamente altas debido al calor por fricción, aleaciones como cromo molibdeno vanadio, cromo molibdeno vanadio níquel o cromo molibdeno vanadio tungsteno puede ser usado.
La abrasión es un fenómeno en el cual el material en la superficie de trabajo de un objeto se destruye continuamente o se pierde en movimiento relativo.Dividido por el mecanismo de desgaste, el desgaste se puede dividir en desgaste abrasivo, desgaste 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 la pieza de trabajo, y los modos de falla por desgaste como la erosión, la corrosión, la fatiga y el rozamiento tienden a ocurrir en la operación de algunos componentes importantes, por lo que cada vez son 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 de fallas por desgaste adquiere una forma más compleja.Determinar el tipo de falla por desgaste de la pieza de trabajo es la base para la selección o el 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 ver 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 de solución (tratamiento de endurecimiento por agua) de fundiciones de acero con alto contenido de manganeso resistentes al desgaste
Hay una gran cantidad de carburos precipitados en la estructura de fundición del acero con alto contenido de manganeso resistente al desgaste.Estos carburos reducirán la tenacidad de la fundición y facilitarán su fractura durante el uso.El objetivo principal del tratamiento térmico de solución de las fundiciones de acero con alto contenido de manganeso es eliminar los carburos en la estructura de fundición 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 fundiciones de acero con alto contenido de manganeso sean adecuadas para una gama más amplia de campos.
El tratamiento térmico de solución de las piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso y resistentes al desgaste se puede dividir aproximadamente en varios pasos: calentar las piezas fundidas a más de 1040 °C y mantenerlas durante un tiempo adecuado, de modo que los carburos que contienen se disuelvan completamente en austenita monofásica. ;luego se enfría rápidamente, obtiene una estructura de solución sólida de austenita.Este tratamiento de solución también se denomina tratamiento de endurecimiento por agua.
(1) Temperatura del tratamiento de endurecimiento por 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 aleaciones (como el acero ZG120Mn13Cr2 y el acero ZG120Mn17) deben tomar el límite superior de la temperatura de dureza del agua.Sin embargo, una temperatura de dureza del agua excesivamente alta provocará una descarburación severa en la superficie de la fundición 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 por 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 mucha tensión y son fáciles de romper cuando se calientan, por lo que la velocidad de calentamiento debe determinarse de acuerdo con el grosor 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 un mayor espesor de pared y una estructura compleja deben calentarse lentamente.En el proceso de tratamiento térmico real, para reducir la deformación o el agrietamiento de la fundición 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 fundición, y la temperatura en el horno es uniforme y luego sube rápidamente a la temperatura de dureza del agua.
(3) Tiempo de mantenimiento del tratamiento de endurecimiento por agua
El tiempo de retención del tratamiento de endurecimiento por agua depende principalmente del espesor de la pared de la pieza fundida, para garantizar la disolución completa de los carburos en la estructura colada y la homogeneización de la estructura austenita.En circunstancias normales, se puede calcular aumentando el tiempo de espera en 1 hora por cada 25 mm de aumento 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 fundición.Durante el tratamiento de endurecimiento con agua, la temperatura de la fundición antes de ingresar 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 fundición ingrese al agua, y la temperatura máxima del agua después de ingresar al agua no debe exceder los 50 °C.
(5) Carburo después del tratamiento de endurecimiento con agua
Después del tratamiento de temple al 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 solo 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 grano.Los carburos no disueltos y los carburos precipitados pueden eliminarse 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 por tratamiento térmico.
2. Tratamiento térmico de refuerzo por precipitación de fundiciones de acero alto hanganés resistentes al desgaste
El tratamiento térmico de endurecimiento por precipitación del 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) a través del tratamiento térmico para obtener una cierta cantidad y tamaño en acero de alto 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 fundiciones de acero al cromo medio resistentes al desgaste
El propósito del tratamiento térmico de las fundiciones de acero con cromo medio resistente al desgaste es obtener una estructura de matriz de martensita con alta resistencia, tenacidad y dureza, para mejorar la resistencia, la tenacidad y la resistencia al desgaste de las fundiciones de acero.
El acero al cromo medio resistente al desgaste contiene más elementos de cromo y tiene una mayor templabilidad.Por lo tanto, su método de tratamiento térmico habitual es: después de 950 ℃-1000 ℃, su austenización, luego el tratamiento de enfriamiento rápido y el tratamiento de revenido oportuno (generalmente a 200-300 ℃).
4. Tratamiento térmico de fundiciones de acero de baja aleación resistentes al desgaste
Las fundiciones de acero de baja aleación resistentes al desgaste se tratan mediante enfriamiento en agua, enfriamiento en aceite y enfriamiento al aire, según 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 se suelen templar a 850-950 °C y revenir a 200-300 °C. .
Hora de publicación: 07-ago-2021