Applicazione di acciaio resistente all'usura

Perché l'acciaio resistente all'usura è così ampiamente utilizzato nell'industria mineraria, infrastrutturale, alimentare e agricola? È principalmente perché il suo carattere di super resistenza all'usura potrebbe ampliare notevolmente la durata di servizio di tutte le apparecchiature che sono state costantemente a contatto con un'abrasione tremenda con altre sostanze. L'usura è un fenomeno in cui il materiale viene rimosso dalla zona di contatto tra due corpi che entrano in contatto dinamico tra loro. Questa rimozione di materiale avviene in diversi modi di seguito:

√ Usura dei cuscinetti a sfera
√Indossare sul pianale di un camion utilizzato per il trasporto di pietre, ghiaia o sabbia.

Nel primo caso il contatto avviene tra due metalli, mentre nel secondo caso il pianale viene a contatto con pezzi di pietra. La ricerca sull'usura ha dimostrato che quattro meccanismi di base sono responsabili della maggior parte dell'usura dei materiali in generale, inclusi gli acciai. Questi meccanismi sono i seguenti: abrasione, adesione, fatica superficiale e meccanismi di ossidazione-corrosione. Il meccanismo abrasivo si verifica quando un oggetto duro, una particella o un'irregolarità superficiale penetra nella superficie di un materiale più morbido, vi scivola sopra o lo colpisce. Quindi i frammenti del materiale usurato si staccano o si formano graffi nel materiale usurato. Tratteremo questo problema in modo più dettagliato in seguito, poiché è normalmente correlato all'usura della lamiera d'acciaio. Il meccanismo adesivo si verifica quando le irregolarità sulla superficie di due metalli entrano in contatto tra loro. Durante il processo di contatto, un numero limitato di punti di contatto microscopici si fonderanno insieme. Durante il movimento successivo, questi punti di contatto si romperanno, non nel punto di contatto, ma in un'area in cui il materiale è più debole. Ciò si traduce nella perdita di materiale nell'elemento più morbido e si verifica principalmente in assenza di lubrificazione o in una scarsa lubrificazione. Il meccanismo di ossidazione-corrosione avviene per reazioni chimiche su superfici che scivolano l'una contro l'altra in presenza di sostanze reattive in acqua o in ambienti gassosi. I prodotti che ne derivano, normalmente friabili, vengono frantumati e rimossi dalle superfici. Questo meccanismo è particolarmente attivo in ambienti marini o in alcuni ambienti industriali con elevata umidità. Il meccanismo della fatica superficiale avviene quando il materiale è sottoposto a sollecitazioni meccaniche o termiche ricorrenti immediatamente contigue alla superficie. Dopo un certo tempo, si formeranno delle crepe sopra e appena sotto la superficie. Queste crepe si uniranno di volta in volta e daranno origine a particelle che alla fine si separeranno dal materiale. Nella condizione di vita reale, i suddetti meccanismi si verificano raramente in situazioni isolate, ma in generale si verificano come una miscela di diversi meccanismi in varie proporzioni.

Quali fattori influenzano l'usura? Ci sono fattori che devono essere considerati come segue:

√ Proprietà meccaniche: durezza, tenacità ed elasticità
√Composizione chimica
√Microstruttura: distribuzione di fase, grandezza di fase e granulometria
√Atmosfera: marina, industriale, tropicale ecc.
√Geometria e posizione del componente soggetto ad usura
√Proprietà del corpo estraneo: particelle abrasive, pietre, sabbia, vetri, metalli, ecc.
√Velocità delle particelle o dei corpi che entrano in contatto.

Come sappiamo, l'usura della lamiera d'acciaio è principalmente correlata a piattaforme di camion, cassoni ribaltabili, benne per escavatori, betoniere, carri minerari e simili. In queste applicazioni, l'abrasione è il meccanismo di usura dominante. Considerando che l'usura abrasiva è definita come la perdita di materiale causata da corpi duri o particelle che rimuovono materiale dalla superficie di un materiale più morbido quando i due corpi entrano in contatto dinamico l'uno con l'altro. Esistono due casi principali di usura abrasiva: il primo è l'usura abrasiva da scorrimento e il secondo è l'usura abrasiva da impatto.

Ma come ridurre al minimo l'usura abrasiva della lamiera d'acciaio? Il segreto è migliorarne la durezza e la tenacità. Queste proprietà, a loro volta, sono influenzate dalla composizione e dalla microstruttura dell'acciaio. Le leghe di acciaio ad alto contenuto di Mn sono state utilizzate sin dalla sua scoperta da parte di Sir Robert Hadfield nel 1882 in applicazioni pesanti, dove è richiesta un'elevata resistenza e un'elevata resistenza all'impatto e all'abrasione. Questi acciai sono comunemente usati nelle attrezzature minerarie, nelle betoniere, nei mulini per minerali e negli strumenti di innesto del terreno. Questo gruppo di leghe si deforma non solo per slittamento di dislocazione ma anche per meccanismi di deformazione distale. Questi meccanismi sono caratterizzati da un movimento collettivo senza diffusione di ammassi di atomi in cui ogni atomo viene spostato solo di una piccola distanza rispetto ai suoi vicini, essendo il gemellaggio meccanico il più comune di essi. Gli acciai Hadfield, noti anche come Mangalloys, sono leghe di acciaio contenenti 0,8-1,25 percento di C e Mn tra l'11 e il 15 percento. L'alto contenuto di Mn inibisce la trasformazione ferritica a temperatura ambiente. Per questo motivo, gli acciai Hadfield presentano una microstruttura austenitica e quindi un'elevata tenacità e tempra indotta da deformazione. Una famiglia di leghe ad alto contenuto di Mn sviluppata di recente sono i cosiddetti acciai a plasticità indotta da gemellaggio (TWIP). Queste leghe hanno un contenuto di Mn più elevato rispetto agli acciai Hadfield (oltre il 20% in peso) e un contenuto di carbonio inferiore, essendo solitamente inferiore a 1 C% in peso. Gli acciai TWIP presentano proprietà molto promettenti, in particolare quelle relative a tenacità, resistenza alla trazione e incrudimento. L'industria automobilistica sta dimostrando un crescente interesse per questa lega grazie alla sua capacità di assorbire elevate quantità di energia durante gli impatti e le collisioni. Poiché gli acciai TWIP sono considerati un'evoluzione dei tradizionali acciai Hadfield, è interessante valutarne le proprietà tribologiche, specialmente in condizioni sia di abrasione che di impatto-abrasione. A tale scopo sono stati eseguiti test di impasto umido e di abrasione a impatto di Los Angeles per determinare la resistenza all'usura dei materiali.

Grazie alla sua composizione chimica unica e al processo di produzione utilizzato per produrre l'acciaio resistente all'usura, questo tipo di acciaio ha notevolmente esteso la durata delle parti soggette a usura in applicazioni critiche. In una serie di test nella vita reale, ha dimostrato che aggiunge valore alle applicazioni esposte a condizioni estremamente abrasive e livelli elevati di calore. Inoltre, grazie alla sua estrema tenacità, affronta urti, scosse, colpi, scalfitture e colpi, giorno dopo giorno. E con le sue buone proprietà in officina, puoi piegarlo, modellarlo e saldarlo e continuerà a resistere alle crepe e alla propagazione delle crepe. In ambienti aggressivi, dove i guasti per rottura possono essere imprevedibili e costosi o addirittura minacciare la sicurezza delle apparecchiature e degli operatori. A causa delle sue prestazioni superiori, molti paesi hanno sviluppato i propri standard che sono ben accettati dal mercato, la tabella seguente offre una visione generale di quali paesi sono i principali attori del mercato.

Grazie alle eccellenti prestazioni anche in condizioni di freddo estremo, molti paesi hanno sviluppato diversi acciai resistenti all'usura per applicazioni specifiche e di seguito sono riportati quelli più comunemente utilizzati.

La piastra in acciaio resistente all'abrasione può essere utilizzata nella produzione di apparecchiature e pezzi di ricambio di qualità di classe A, presenta i seguenti vantaggi:

√Resistere ad ambienti minerari aggressivi per anni
√Migliorare la vita di servizio
√Ridurre il rischio di fallimento
√Migliora la produttività

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