Phân loại vật liệu bề mặt

Bài viết này đưa ra ánh sáng trên chín loại vật liệu bề mặt chính. Các loại là: 1. Cacbua vonfram 2. Cacbua crom 3. Thép công cụ tốc độ cao 4. Thép mangan Austenitic 5. Thép không gỉ Austenitic 6. Thép không gỉ Martensitic 7. Kim loại bề mặt coban 8. Hợp kim bề mặt niken 9. Đồng- Hợp kim bề mặt cơ sở.

Loại # 1. cacbua vonfram:

Vonfram cacbua là loại cứng nhất và nói chung là chống mài mòn nhất trong tất cả các vật liệu bề mặt. Nó được bán trên thị trường dưới dạng ống thép nhẹ chứa đầy các hạt cacbua vonfram nghiền và có kích thước theo tỷ lệ 60% cacbua và 40% vật liệu ống theo trọng lượng. Vật liệu cacbua tương tự cũng có sẵn như là các hạt lỏng lẻo có thể được sử dụng trên kim loại cơ bản như là từ thông trong hàn hồ quang chìm.

Quá trình hàn được chọn để tạo bề mặt bằng cacbua vonfram phải sao cho các hạt cacbua vẫn không bị hòa tan. Điều này được thực hiện tốt nhất bởi quá trình nhập nhiệt thấp như hàn oxy-axetylen, do đó được ưu tiên cho tất cả các ứng dụng quan trọng như bề mặt của các mũi khoan giếng dầu. Quá trình có thể thêm carbon vào ma trận cải thiện độ cứng của nó. Các khoản tiền gửi như vậy có khả năng chống mài mòn cao hơn bất kỳ loại bề mặt nào khác.

Hàn hồ quang, nếu được sử dụng, có thể hòa tan một số hoặc tất cả các hạt ở đó bằng cách ảnh hưởng đến độ cứng của tiền gửi Do chi phí thấp hơn, tuy nhiên, hàn hồ quang thường được sử dụng để bề mặt của thiết bị khai thác và di chuyển trái đất.

Độ dày lớp phủ thông thường là khoảng 3 mm. Mặc dù cacbua vonfram có độ cứng rất cao nhưng không thể đo được trên thang đo Rockwell C do ma trận mềm trong đó các hạt cacbua được nhúng vào; vật liệu rơi vào khoảng 90 đến 95 trên thang điểm Rockwell A.

Các ứng dụng điển hình của vật liệu này là để nổi lên các cạnh cắt của máy khoan đá, bề mặt mòn của khai thác, khai thác đá, đào và thiết bị di chuyển trái đất.

Loại # 2. Cacbua cacbua:

Que hàn sắt crôm cao Austenitic đã được chứng minh là rất phổ biến cho bề mặt nơi xói mòn hoặc mài mòn trầy xước ứng suất thấp gặp phải như trong đất cát. Đó là lý do tại sao bề mặt của thiết bị nông nghiệp, máy móc và các bộ phận được thực hiện bởi những bàn ủi này.

Hàn hồ quang được sử dụng trong các thành phần nặng và diện tích lớn trong khi hàn oxy-axetylen hữu ích hơn cho các phần mỏng. Nên sử dụng bề mặt với quá trình oxy-axetylen ở vị trí fiat với ngọn lửa khử lông từ 3 đến hình nón. Xây dựng lại lưỡi cày và máy cắt kết hợp là những ứng dụng điển hình bởi vì các kim loại phụ này chảy đủ tốt để tạo ra một lớp trầm tích mỏng.

Khả năng chống va đập của các khoản tiền gửi này là thấp. Tuy nhiên, tiền gửi cacbua crom cung cấp khả năng chống oxy hóa tuyệt vời, nhưng khả năng chống ăn mòn chất lỏng không hiệu quả lắm. Khả năng chống lõm (co giật hoặc dính) tốt hơn so với thép cứng thông thường.

Tiền gửi crôm cacbua thường có độ cứng từ 40 đến 63 Rockwell C; tuy nhiên để nổi lên với quá trình khí oxy-nhiên liệu, nó nằm trong khoảng Rc 56 với phạm vi từ Rc 51 đến Rc 62. Pha loãng cặn lắng bằng kim loại cơ bản làm giảm khả năng chống mài mòn của lớp đầu tiên.

Do đó, để đạt được khả năng chống mài mòn tối đa, nên sử dụng hai lớp với dòng điện thấp được sử dụng cho lớp đầu tiên để giảm thiểu sự xâm nhập và pha loãng. Do cặn cacbua crom không bị ảnh hưởng bởi xử lý nhiệt nên tốc độ làm mát không ảnh hưởng đến khả năng chống mòn của nó. Kim loại lắng đọng phát triển một bề mặt nhẵn có độ mòn và do đó, có thể được sử dụng để bảo vệ các bề mặt khi tiếp xúc trượt. Đó là lý do tại sao vòng bi để sử dụng ở nhiệt độ cao hoặc trong môi trường ăn mòn thường nổi lên với cacbua crôm.

Các ứng dụng công nghiệp điển hình của bề mặt bằng cacbua crom bao gồm các lớp phủ cho các công cụ chuyển động của trái đất, hoặc các bộ phận máy tiếp xúc với vật liệu mài mòn, và cho các máng trượt và các phiến truyền tải quặng với tải trọng tác động đủ. Các ứng dụng khác bao gồm bề mặt của máng than cốc, hướng dẫn cuộn cáp, thiết bị phun cát cũng như các bộ phận bị xói mòn bởi chất xúc tác 510 ° C trong nhà máy lọc dầu và mài mòn bằng than cốc nóng.

Loại # 3. Thép công cụ tốc độ cao:

Các kim loại phụ này tạo ra kim loại hàn có thể giữ được độ cứng ở nhiệt độ cao lên tới khoảng 600 ° C cũng như cung cấp khả năng chống mài mòn và độ bền tốt. Những chất độn có hàm lượng carbon cao rất phù hợp để đặt cọc cho công việc cắt và gia công (giữ cạnh) trong khi những chất độn có hàm lượng carbon thấp phù hợp nhất cho các công cụ gia công nóng như khuôn rèn nóng và cho các công việc đòi hỏi độ dẻo dai.

Độ cứng Rockwell của kim loại phụ không pha loãng trong điều kiện hàn là trong phạm vi từ Rc 55 đến Rc 60. Tuy nhiên, độ cứng của kim loại hàn có thể giảm xuống Rc 30 bằng cách ủ để gia công và có thể được nâng lên một lần nữa mức độ cao hơn của nó bằng cách dập tắt và ủ.

Mặc dù các hợp kim này không được cho là có khả năng chống mài mòn cao nhưng khả năng chống biến dạng ở nhiệt độ cao lên tới khoảng 600 ° C là đặc điểm nổi bật của chúng. Do đó, các hợp kim này rất hữu ích cho việc tạo bề mặt cho các bộ phận cần chống mài mòn nóng, chẳng hạn như tái tạo bề mặt bên trong vùng đốt của nồi hơi nơi ống bay vừa nóng vừa bị mài mòn. Cường độ nén của các khoản tiền gửi này cũng rất tốt, đó là lý do tại sao chúng là một lựa chọn tốt để sửa chữa khuôn dập làm việc nóng và để xây dựng lại các slide công cụ máy.

Một số hợp kim này cho các cặn rất cứng có thể cần dụng cụ cắt gốm hoặc thậm chí là kim cương hoặc đá mài để hoàn thiện. Các khoản tiền gửi này được đặt bằng cách gia nhiệt trước kim loại cơ bản đến 150 ° C để tránh các vết nứt làm mát trong tiền gửi.

Nếu các mỏ này cần gia công thì chúng được ủ ở nhiệt độ 845 đến 1205 ° C. Đối với quá trình đông cứng tiếp theo, nhiệt độ được nâng lên 1205 đến 1230 ° C, sau đó là không khí hoặc làm nguội dầu; sau đó hâm nóng đến 550 ° C trong 2 giờ và làm mát không khí đến nhiệt độ phòng để cung cấp nhiệt độ cần thiết cho tiền gửi.

Các ứng dụng điển hình cho hợp kim thép công cụ tốc độ cao là cho các công cụ cắt bề mặt, lưỡi cắt, mũi khoan, khuôn tạo hình, khuôn cắt, hướng dẫn cáp, kẹp phôi, và để xây dựng lại thổ cẩm và các công việc sửa chữa công cụ tương tự.

Loại # 4. Thép Mangan Austenitic:

Các mỏ vật liệu cứng thép mangan austenit thường chứa 11 đến 14% mangan và rất cứng và làm việc cứng mặc dù các hợp kim này không có khả năng chống mài mòn rất cao nhưng có khả năng chống va đập vượt trội trong điều kiện lắng đọng. Pha loãng tiền gửi bằng kim loại cơ bản có thể làm giảm khả năng chống mòn của nó một chút; do đó tiền gửi hai lớp được khuyến nghị cho hiệu suất tốt nhất.

Bởi vì các loại thép này làm việc cứng nhanh chóng và giòn ở nhiệt độ cao, kim loại lắng đọng nên được xử lý ngay sau khi lắng đọng từng hạt. Trong mọi trường hợp, không nên để lại một hạt cặn lắng dài hơn 225 mm mà không bị rỗ ngay lập tức, vì vết nứt rất có thể xảy ra trên 815 ° C.

Thiết bị chịu sự mài mòn rất nghiêm trọng từ đá với các hạt thạch anh có thể được nổi lên bằng cách bôi bơ kim loại cơ bản bằng thép Mustustit sau đó được phủ một lớp gang martensitic cứng có khả năng chống mài mòn cực cao. Tương tự như vậy, thép carbon có thể được nổi lên bằng cách đầu tiên đặt một lớp bơ bằng thép không gỉ Austenit sau đó được phủ bằng thép Mn austenitic. Quy trình này tránh sự phát triển của các vết nứt có thể xảy ra nếu Mn-Steel austenitic được đặt mà không có lớp bơ.

Độ cứng của kim loại lắng đọng chỉ khoảng 170 đến 230 BHN (Rc 6 đến Rc 18), tuy nhiên, vật liệu này làm cứng rất nhanh lên tới 450 đến 550 BHN (Rc 45 đến Rc 55). Do công việc này, xu hướng đông cứng, các loại thép này trở nên cứng hơn vì chúng bị vùi dập và bị búa trong dịch vụ.

Đó là lý do tại sao thiết bị được sử dụng để nghiền đá mềm và vận chuyển đá vôi, đá dolomit hoặc đá phiến có thể được tái xuất hiện với các mỏ thép Mn-austenitic. Một ứng dụng điển hình khác là để nổi lên một máng quặng nơi những tảng đá lớn đôi khi có thể tấn công máng với lực rất lớn.

Tiền gửi thép Mn-Austenitic cũng có thể chịu được ứng suất rất cao do đó nó được sử dụng trong các ứng dụng như máy nghiền hàm, cũng như ếch đường sắt và thiết bị chuyển mạch. Các khu vực rộng lớn như trong máy nghiền và các bộ phận của xẻng điện thường được thu hồi với sự kết hợp của các thanh bề mặt và thanh phụ.

Các thanh phụ này là các căn hộ và vòng bằng thép Mn cao được hàn tại chỗ bằng các điện cực thép Mn-austenitic. Việc bảo vệ như vậy có thể được áp dụng cho độ dày khoảng 75 mm, là giới hạn trên đối với các phương pháp bảo vệ bề mặt phổ biến.

Khả năng chống mài mòn kim loại với kim loại của thép Austenitic nói chung là tuyệt vời. Mặc dù cường độ nén của kim loại lắng là thấp nhưng bất kỳ lực nén nào cũng nhanh chóng tăng cường độ. Đó là lý do tại sao đôi khi nó được sử dụng cho các ứng dụng đập, đập và bơm. Gia công các lớp trầm tích này là rất khó khăn, tuy nhiên các bề mặt có thể được nghiền để hoàn thiện cuối cùng.

Loại # 5. Thép không gỉ Austenitic:

Các loại thép này không cung cấp độ cứng theo nghĩa chung của thuật ngữ này, tuy nhiên, các lớp trầm tích được tạo ra bởi các loại thép này là lớp phủ cực kỳ dẻo dai và dễ uốn với khả năng chống sứt mẻ rất tốt từ lực tác động lặp đi lặp lại. Các khoản tiền gửi này cũng rất tốt trong khả năng chống ăn mòn. Việc sử dụng điển hình của các loại thép này được chế tạo cho các cánh tuabin nước phủ để bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn và xói mòn.

Thép không gỉ Austcnitic đôi khi cũng được sử dụng để cung cấp các lớp bơ. Đối với các ứng dụng như vậy, điện cực E 308 và E 312 thường được sử dụng; thứ hai do hàm lượng hợp kim cao hơn của nó ít bị ảnh hưởng bởi pha loãng.

Loại # 6. Martensitic không gỉ:

Thép không gỉ Martensitic loại 410 và 420 được sử dụng cho bề mặt tạo ra các lớp trầm tích đồng nhất dày đặc với khả năng chống nứt tốt. Để đạt được kết quả tốt nhất, các khoản tiền gửi này được thực hiện trong nhiều lớp; trong mọi trường hợp không ít hơn hai lớp nên được sử dụng. Các khoản tiền gửi này thường được sử dụng trong điều kiện ký gửi nhưng, nếu cần, có thể được gia công bằng các công cụ cacbua.

Tiền gửi thép không gỉ Martensitic được sử dụng rộng rãi trong đó gặp phải sự mài mòn kim loại như kim loại như đối với vòng bi hoạt động ở nhiệt độ cao và cho các cuộn được sử dụng trong thép. Một ứng dụng điển hình là xuất hiện cuộn dự phòng trên máy cán nóng.

Loại # 7. Kim loại bề mặt Cobalt-Base:

Hợp kim gốc bazan thường chứa 26-33% Cr, 3-14% W và 0, 7- 3, 0% C. Các cặn được tạo ra bởi các hợp kim này có độ cứng và khả năng chống mài mòn tốt tăng theo hàm lượng carbon và vonfram nhưng độ nhạy vết nứt cũng tăng .

Hợp kim gốc coban có khả năng chống oxy hóa, ăn mòn và nhiệt cao; một loại carbon là nổi bật cho van xả khí cứng được sử dụng cho động cơ đốt trong. Các lớp trầm tích này có thể giữ được độ cứng cao và khả năng chống leo lên tới 540 ° C. Một số hợp kim này được sử dụng cho ứng dụng với nhiệt độ dịch vụ lên tới 980 ° C.

Các hợp kim này cũng cho thấy khả năng chống ăn mòn kim loại với kim loại rất tốt, tuy nhiên phản ứng của chúng đối với xử lý nhiệt là không đáng kể. Điều trị giảm căng thẳng có thể được sử dụng để giảm thiểu nứt.

Khi quy trình oxy-axetylen được sử dụng để tạo bề mặt với các hợp kim gốc coban thì nên sử dụng ngọn lửa khử lông vũ 3X; gia nhiệt trước đến 430 ° C với ngọn lửa trung tính được khuyến khích cho các phần nặng. Đối với hàn hồ quang kim loại được che chắn (SMAW), dòng điện trực tiếp với điện cực âm (dcen) được sử dụng với chiều dài hồ quang ngắn. Bề mặt với quá trình oxy-axetylen có thể làm tăng hàm lượng carbon trong khi SMAW có thể làm giảm nó, do đó, các hiệu ứng tương ứng trên kim loại lắng có thể được tính đến để đi đến các tính chất mong muốn của kim loại lắng.

Loại # 8. Hợp kim bề mặt niken-cơ sở:

Các hợp kim bề mặt Ni-bazơ phổ biến nhất chứa 0-3-1.0% C, 8-18% Cr, 2.0-45% B và 1.2-5-5% mỗi Si và sắt. Các hợp kim này có thể được phun phủ để đạt được độ dày mong muốn của lớp lắng. Tùy thuộc vào đặc tính mong muốn của kim loại lắng, các hợp kim này cũng có thể chứa đồng, crom, molypden, crom-molypden, và crom-molypden-vonfram.

Nếu có sẵn ở dạng dây, các hợp kim dựa trên Ni này có thể được lắng đọng bằng quy trình hàn hồ quang kim loại khí (GMAW); giúp loại bỏ việc sử dụng từ thông và tránh sự hấp thụ carbon từ chất nền. Khi được sử dụng trong chế độ tự động của nó, quá trình này có thể được sử dụng để lắng đọng kim loại trong các bình hình trụ để chống ăn mòn.

Ở dạng bột, hợp kim Ni-bazơ chứa crom và boron được phun lửa để có bề mặt đồng đều hơn trên các đường viền không đều so với các phương pháp thông thường.

Do độ cứng nóng và khả năng chống xói mòn ứng dụng điển hình của hợp kim loại Ni-Cr-B là trong máy bơm bùn dầu trong khi khả năng chống xói mòn khí thải của hợp kim Ni-Cr-Mo khiến chúng thích hợp để lướt trên van xả của ô tô và máy bay .

Loại # 9. Hợp kim bề mặt đồng gốc:

Các hợp kim bề mặt cơ sở đồng được sử dụng chủ yếu để chống ăn mòn và xói mòn trên kim loại cơ bản ít tốn kém hơn như sắt. Hầu hết các hợp kim này có khả năng chống lại sự tấn công của khí quyển, ăn mòn muối và nước ngọt, và dung dịch kiềm không ammoniac và khử axit; tuy nhiên chúng không phù hợp với dịch vụ nhiệt độ cao trên 200-260 ° C.

Thuộc tính tiền gửi hàn bị ảnh hưởng bởi quá trình hàn được sử dụng. Phương pháp hàn hồ quang oxy-axetylen và khí vonfram (GTAW) được ưu tiên cho bề mặt trên bề mặt thép để tránh nhặt sắt hoạt động như một chất làm cứng. Các phương pháp SMAW và GMAW đòi hỏi một kỹ thuật dệt đẩy nhanh, rộng cho lớp đầu tiên. Các khu vực rộng lớn được nổi lên bởi quy trình GMAW trong khi để sửa chữa nhỏ quy trình GTAW với điện cực thori được ưa chuộng.

Do tính chống va đập và khả năng chống mài mòn của chúng, các hợp kim cơ sở đồng thường được sử dụng cho bề mặt ổ trục.