Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Износостойкость стали гадфильда при больших удельных нагрузках

Благодаря своей уникальной способности к наклепу в процессе работы сталь Гадфильда (110Г13Л) широко используется как износостойкий материал для изготовления элементов горно-добывающего и горно-обогатительного оборудования, работающих в контакте с породой при значительных напряжениях и динамических нагрузках. А именно: зубьев ковшей экскаваторов, футеровок шаровых мельниц, бил и щек дробилок. При этом решение о применении этой, достаточно дорогостоящей стали производится, как правило, без учета характера добываемой горной породы и вида износа, которому подвергается в условиях работы данный элемент.

Между тем известно, что долговечность тех же зубьев ковшей экскаваторов из стали Гадфильда весьма существенно зависит от ряда факторов. В том числе и от крупности фрагментов загружаемой породы, и может меняться от нескольких месяцев или лет при работе по взорванному граниту со средним размером кусков в несколько дециметров до нескольких недель при работе по песку, у которого размер фрагментов меньше на порядок или более. Такой маленький срок работы зубьев в последнем случае находится в соответствии с результатами эрозионных испытаний, в частности, в которых установлено, что в условиях чисто эрозионного износа по твердым породам при невысоких нагрузках износостойкость стали Гадфильда весьма невелика и не отличается от износостойкости других сталей с подобной исходной твердостью. С другой стороны показано, что, если при малых нагрузках сопротивление царапанию стали Гадфильда от наличия предварительного наклепа практически не зависит, то при больших - возрастает с увеличением наклепа. В связи с этим существенно более длительный срок службы зубьев при работе по граниту можно, казалось бы, объяснить более высокими удельными нагрузками, действующими на материал зубьев в немногочисленных местах контакта с кусками гранита, приводящими к локальному наклепу стали в процессе абразивного износа с повышением ее износостойкости.

Целью настоящей работы являлось изучение процесса абразивного износа стали Гадфильда при нагрузках, заведомо больших, чем в, с определением их возможной граничной величины, выше которой сталь приобретает высокую износостойкость.

В случаях, когда твердость абразивного материала выше твердости стали, то изнашивающийся элемент целесообразно изготавливать из стали Гадфильда только в случае, если он работает в условиях ударно-абразивного износа. При этом виде воздействия сталь в местах удара абразива подвергается локальной пластической деформации с наклепом, способность к которому у стали Гадфильда, как указывалось выше, значительно больше, чем у обычных сталей с такой же исходной твердостью. Поскольку уменьшение массы элемента при этом виде износа определяется усталостью металла от значительных пластических деформаций на поверхности элемента, повышение способности сопротивляться этим деформациям в результате наклепа должно приводить к уменьшению величины износа.

В связи с этим можно предположить, что при работе зубьев по крупнокусковому граниту основное воздействие на металл осуществляется ударом при перекатывании кусков породы и в значительно меньшей степени за счет царапания металла кусками при трении. По этой причине срок службы зубьев из стали Гадфильда в таких условиях эксплуатации значителен.

В случае же чисто абразивного износа, имеющего место при работе зубьев по песку, сталь Гадфильда каких либо преимуществ по сравнению с другими сталями близкой твердости не имеет, так как наклеп этой стали, как и других металлических материалов, если он и имеет место при царапании, не повышает способность материала сопротивляться царапанию.

В ситуации, когда твердость породы меньше твердости стали, например при работе зубьев по известняку (135HV), применять сталь Гадфильда при всех видах износа целесообразно. Поскольку мягкие частицы породы не способны царапать поверхность более твердой стали, износ носит не абразивный, а усталостный характер в результате многократной упругой деформации поверхностных слоев металла. В этих условиях поверхностное упрочнение (наклеп) является эффективным способом повышения усталостной прочности деталей и их стойкости к усталостному изнашиванию.

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность