Замена стали на биметалл от Element в 10 раз увеличила срок службы футеровок

По своим характеристикам сталь 40Х относится к группе среднеуглеродистых конструкционных легированных сталей. Выделяется среди других хорошей способностью к термической обработке. Входит в число наиболее популярных марок металла, используемых в различных узлах машиностроительного оборудования, где необходима повышенная износостойкость. Обладает высокой стойкостью к коррозии благодаря повышенному содержанию хрома.

Характеристики

Эксплуатационные параметры для стали 40Х определяются в странах СНГ требованиями межгосударственного ГОСТ 4543-2016. В указанном стандарте также представлен состав химических элементов других её модифицированных разновидностей: 40ХПМА, 40ХМФА, 40ХФР, 40XHМА, 40XH2МА, 40ХПНМ, 40ХГТР. Данные справы очень похожи и незначительно отличаются между собой по химическому составу.

Химический состав

Рассмотрим, из чего состоит 40Х. Перечень её компонентов, можно сказать, является основой для создания других подобных сплавов. Вместе с тем, в стандарте ГОСТ 4543-2016 чётко определено следующее процентное содержание химических элементов:

• углерод, % — от 0.36 до 0.44;
• кремний, % — от 0.17 до 0.37;
• марганец, % — от 0.50 до 0.60;
• хром, % — от 0.80 до 1.10.

Хром здесь является главным легирующим элементом. Он наделяет сплав антикоррозийными свойствами, соответствующей прочностью и твёрдостью. Как видно из состава, его доля вирируется от 0.8 до 1.1 %, от общей массы.

Cстандартом допускается небольшое количество: вольфрама (до 0.20 %), молибден (до 0.11 %) и ванадий (до 0.05 %), которые не считаются легирующими металлами, так как не влияют на основные эксплуатационные характеристики. Также в ней может находиться в виде остаточных примесей до 0.03 % титана.

В приведённый выше состав также могут входить следующие остаточные элементы, наличие которых вызвано особенностями металлургического производства (данные, приведённые ниже, соответствуют стали обыкновенного качества):

• cера, % – не более 0.035;
• фосфор, % – не выше 0.025;
• медь, % – не более 0.30;
• никель, % – не выше 0.30.

По согласованию с заказчиком процентное содержание никеля и меди допускается не указывать.

Физико-механические характеристики

Соответствуют образцам после горячей прокатки или ковки (при комнатной температуре):

• плотность, кг/м3 – 7850:
• предел прочности при растяжении, МПа – 610;
• предел текучести, МПа – 480;
• относительное удлинение при растяжении – 0,30…0,45 (диапазон показателей связан с ассортиментом прокатной продукции: меньшие значения соответствуют образцам после листовой прокатки);
• модуль упругости (Юнга), ГПа – 2140;
• ударная вязкость, Дж/см2 – 160;
• твёрдость по Бринеллю, НВ – не более 217 МПа;
• коэффициент температурного расширения (при 20 до 2000С) — 11,8×10-6 град -1.

При использовании готовых изделий в условиях знакопеременных и пульсирующих нагрузок определяется также предел выносливости стали, который составляет 240 МПа.

Замена стали на биметалл от Element в 10 раз увеличила срок службы футеровок

Один из производителей щебня в Карелии зафиксировал десятикратную разницу по скорости износа между футеровками из износостойкой стали и биметалла HYBRID-CR от Element.

Производитель щебня 1 декабря 2022 года установил на пересыпной узел грохота ГИС 63 пять износостойких плит из биметалла HYBRID-CR от Element толщиной 10 мм. Спустя четыре месяца предприятие провело промежуточную оценку износа плит. Через узел, футерованный плитами Element, прошло 120 тысяч т габбро-диабаза (90 т в час). Фракции размером от 20 до 60 мм падали в пересыпной узел грохота под углом 15 градусов с полуметровой высоты по наклонному лотку 45 градусов.

Такой объём породы за четыре месяца практически не повлиял на состояние футеровок: износ составил всего 4%. При этом ранее установленная футеровка из стали 09Г2С толщиной 16 мм, используемая при аналогичных условиях, за те же четыре месяца износилась на 60%. Это значит, что в данных условиях эксплуатации качество футеровок HYBRID-CR позволяет достигать прогнозируемой наработки в 10 раз больше стальных, а это до двух лет службы при текущей производительности оборудования.

Преимущества биметалла

Биметалл выделяется среди других износостойких материалов своей способностью защищать оборудование сразу от нескольких видов износа: абразивного, химического и ударного. Кроме того, биметаллические плиты могут быть жаропрочными и выдерживать температуру до +900 °С. Такой материал предотвращает налипание породы, тем самым сохраняя максимальную производительность узла на протяжении всего срока эксплуатации.

Биметалл изготавливается методом электродуговой сварки, спеканием порошков или методом плазменно-порошковой наплавки. При производстве плит Element использует новейшую роботизированную технику и технологию наплавки, что позволяет достичь высокой степени стабильности процесса, равномерности свойств износостойкости и качества поверхности.

Менеджер направления «Износостойкие материалы» в Element Ольга Степук отметила, что в случае с данным щебёночным заводом биметаллические плиты содержат 30% карбидов хрома. При этом на износостойкость также влияет равномерное расположение строго ориентированных твёрдых фаз в металле.

«Уникальная геометрия карбидов достигается за счёт контроля скорости охлаждения наплавленного слоя. Твёрдые фазы распределены между строго ориентированными игольчатыми карбидами, закреплёнными в матрице. Всё это предотвращает преждевременное вымывание твёрдых частиц из более мягкой матрицы», — объяснила г-жа Степук.

Плиты из биметалла состоят из двух слоёв: наплавленного и основного. Первый выполняет функции комбинированной защиты, а второй является конструкционной базой. Вместе с тем толщина плит при всех преимуществах, как правило, меньше стальных аналогов.

Ольга Степук добавила, что качественный биметалл должен быть покрыт поверхностными несквозными закалочными трещинами, которые образуются для снятия усталостных напряжений.

Замена стали на биметалл становится довольно популярным решением. Так, в марте 2022 года Element поставил на один из сибирских карьеров более двух десятков прямоугольных и круглых футеровок для ковша экскаватора из биметалла с вставками из чугуна. После промежуточного осмотра спустя 2,5 недели после установки процент износа составил 0%. Element прогнозирует превышение срока службы плит собственного производства в 4 раза по сравнению с ранее используемыми стальными плитами.

Выбор типа биметалла зависит от угла и высоты падения материала, а также от типа породы. Специалисты Element подберут подходящее решение на основе опросного листа. Отправьте его через на почту или просто свяжитесь с Element через короткую форму.

Производитель запасных и изнашиваемых частей для горнодобывающего оборудования Element предлагает шесть эффективных решений по защите от износа: резину, резино-керамику, полиуретан, высокомолекулярный полиэтилен, биметалл и износостойкую сталь. Компания предлагает как футеровки стандартных размеров, которые в большинстве случаев есть на складе, так и расчёт, проектирование и изготовление на заказ в соответствии с условиями эксплуатации.

В России и странах СНГ Element работает с предприятиями по добыче и обогащению руды через официального дилера Nordfelt, а с компаниями нерудной промышленности — напрямую.

На правах рекламы

+7 [email protected]

[email protected]

Условия производства

40Х доступна для массовой выплавки следующими способами: кислородно-конвертерным, мартеновским, а также в электрических дуговых или индукционных печах. При небольших партиях выпуска металла повышенного качества используют методы электрошлакового или плазменно-дугового переплава. Изготовленный таким образом металл характеризуется боле жёсткими допусками на содержание вредных металлургических примесей.

Термообработка

40Х отличается хорошей прокаливаемостью, которая полностью определяется режимами термической обработки. В зависимости от последующего применения готовых изделий используют:

• закалку при 850 0С в масле, с последующим высоким отпуском (конечная твёрдость – до 240…250 НВ);
• закалку при 850 0С в масле или воде, с последующим низким отпуском (конечная твёрдость – до 510…520 НВ);
• Нормализацию на твёрдость 170…220 НВ.

Для изготовления деталей зубчатых передач может быть применена закалка ТВЧ на твёрдость 58…60 HRC, однако после струйной закалки в воде или солевых растворах хрупкость металла резко возрастает, поэтому далее проводят отпуск до 53…56 HRC.

Технологические свойства

40Х считается относительно хрупкой, поэтому рекомендуется строго придерживаться температурно-временного диапазона отпуска. Хорошо поддаётся ковке на прессах или молотах, нагрев заготовок под ковку составляет 720…7600С. При этом, перегрев сопровождается ростом размера зёрна и увеличением вероятности появления трещин при деформации.

Теплостойкость неудовлетворительна, при 150…2000С на поверхности начинает формироваться тонкая плёнка окалины из окиси железа. В результате изделия быстро ржавеют, а их применение в движущихся частях и деталях машин сопровождается резким ростом коэффициента трения.

Дополнительная обработка

Полученная при производстве сталь поступает на продажу в виде сортового проката, листов, прутов и. др. Изделия из неё, для повышения соответствующих качеств, подвергаются последующей обработке. Таким образом, при производстве готовой продукции, увеличивают её прочность и износостойкость.

Например, в зависимости от сферы дальнейшего применения, изделия из 40Х могут проходить дополнительную химико-термическую обработку (цементацию) и поверхностную закалку. С помощью процедур имплантации ионов азота на поверхностности металла получают азотированный слой толщиной до 200 мкм, благодаря которому износостойкость изготовленной продукции увеличивается в разы.

Требования к дальнейшей обработке, в этом случае, многократно возрастают, а стоимость производства увеличивается.

Материал ВСт3сп – механические свойства

Аналоги

40Х – весьма распространённая по своим характеристикам. Наиболее известны следующие её зарубежные аналоги:

• США, Канада – 5140, G51400$
• Евросоюз – 1.7035, 37Cr4, 41Cr4;
• Япония – SCr440;
• КНР – 40Cr, 40CrA.

Технические требования устанавливаются национальными стандартами и стандартами DIN.

Предел выносливости, МПа

Применение

Из-за низкой теплостойкости и твёрдости в качестве охотничьих или бытовых ножей 40Х не используется. Однако находит широкое применение при изготовлении метательных ножей и дротиков. Поскольку этот вид инструмента характеризуется особенной формой заточки кромки, имеет значение высокая прочность материала и его способность хорошо противостоять ударным нагрузкам. Кроме того, она легко полируется, поэтому изделия могут быть оперативно восстановлены до своего прежнего состояния.

На предприятиях российской промышленности из данной стали производят валы, оси, зубчатые колёса и шестерни, и другую продукцию аналогичного назначения.

Сталь ВСт3сп – химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Что лучше: оцинкованная или нержавеющая сталь?

Чтобы успешно решать технологические задачи различного характера и не перепутать: купить оцинкованный лист вместо нержавеющего – обращайтесь к проверенному, зарекомендовавшему себя поставщику. Хотя и тот и другой металл коррозионностойкий, и при возведении конструкций со сроком эксплуатации не более 10 лет вполне можно обойтись более дешевой оцинкованной сталью, для ответственных объектов все же не стоит экономить на качестве.

Гарантией того, что вы приобретаете сертифицированный продукт, будет выбор в качестве партнера – надежного поставщика с привлекательными рыночными предложениями. На сегодня мы лучшие и готовы в самые сжатые сроки поставить любые объемы металлопродукции высшего качества.

Ударная вязкость стали ВСт3пс

Сталь 45 и ее аналоги

Такой материал могут заменить следующие три марки стали: 50, 50 Г 2 и 40 Х.

Из них также создаются зубчатые колеса, цилиндры, эксцентрические насадки на вал, валы вращающиеся, коленчатые и распределительные, а также другие товары, применяемые в промышленности.

Марка стали 45 может именоваться по-разному в других странах и иметь несколько аналогов. К примеру, в США ей по свойствам равны 8 марок стали, в Германии – 10, во Франции – 14. В Польше аналог только один и он называется просто 45, в Австрии — C45SW.

Марка ВСт3сп – физические свойства