Износостойкость — не вечность: почему даже износостойкие стали теряют свойства?

Введение

Износостойкие стали — ключевой материал для промышленности, где оборудование подвергается экстремальным абразивным, ударным и динамическим нагрузкам. Однако даже самые прочные сплавы со временем деградируют. В этой статье мы рассмотрим причины износа, сравним мировые бренды износостойких сталей, включая российские и китайские марки, а также проанализируем, как твердость горных пород влияет на долговечность материалов.

1. Механизмы износа износостойких сталей

Износостойкость — это комплексное свойство, зависящее от твердости, вязкости, структуры и условий эксплуатации. Основные причины износа:

Абразивный износ

Абразивные частицы (песок, кварц, горные породы) действуют как микроскопические режущие инструменты. Например, кварц, имеющий твердость 7 по шкале Мооса, способен царапать сталь Hardox 500 (470–540 HB, ~5 по Моосу), что приводит к постепенному истиранию поверхности.

Ударно-абразивный износ

В горнодобывающей технике сочетаются ударные нагрузки и абразивное воздействие. Высокомарганцовистые стали (например, 110Г13Л) деформируются под ударами крупных обломков пород, но не раскалываются благодаря аустенитной структуре, которая упрочняется при ударах.

Коррозия и эрозия

В агрессивных средах (солевые растворы, кислоты) коррозия ослабляет поверхность, делая её уязвимой к механическому износу. Стали с низким содержанием хрома (1,2% у NM400 и Hardox 400) менее устойчивы к окислению чем стали с высоким содержанием хрома (1,5% у NM500 и Hardox 500). В агрессивных средах требуются стали с легирующими добавками (Cr, Mo, Ni), даже если их твердость немного ниже.

Термические напряжения

Сварка и резка износостойких листов без предварительного нагрева приводит к образованию закалочных структур. Например, при газовой резке Hardox 600 без подогрева в зоне термического влияния твердость падает с 600 HB до 450 HB из-за отпуска мартенсита.Технологии постобработки (например, термоупрочнение зоны термического влияния) обязательны для сохранения свойств сталей после монтажа.

2. Мировые производители износостойких сталей

Шведская сталь Hardox (SSAB)

1. Особенности: Высокая вязкость, свариваемость, широкий диапазон твердости (320–640 HB). Например, Hardox 500 (470–540 HB) применяется в ковшах экскаваторов и дробилках.
2. Недостатки: Высокая стоимость, ограниченная доступность.

Бельгийская сталь Quard (NLMK Clabecq)

1. Отличие от Hardox: Менее узнаваемый бренд выпускающий сталь схожей твердости.

Китайские стали NM

1. Плюсы: Низкая цена (в 2–3 раза дешевле Hardox), широкий ассортимент толщин (до 160 мм). Например, NM500 (470–540 HB) — аналог Hardox 500. Изготавливаются по государственному стандарту
2. Минусы: Из-за большого количества изготовителей с разным подходом к контролю качества возможно отклонение от заявленных характеристик, необходим выбор в качестве поставщика ранее проверенного изготовителя.

Российские стали Magstrong (ММК) и Powerhard (Северсталь)

1. Magstrong: Аналог Hardox 400–500.
2. Powerhard: Аналог Hardox 400–500.

3. Сравнение твердости сталей и горных пород

Твердость — ключевой параметр, но не единственный. Например:

1. Кварц (7 по Моосу) тверже большинства сталей (Hardox 600 — ~6 по Моосу), он отлично истирает даже Hardox 600.
2. Корунд (9 по Моосу) и алмаз (10 по Моосу) используются в промышленности для резки и шлифовки сталей.
3. Карбид вольфрама (9,5 по Моосу) применяется в инструментах для обработки износостойких сталей.

Как видим, многие минералы, входящие в состав горных пород и прямо воздействующие на горное оборудование, имеют твердость значительно выше, чем у износостойких сталей, и многие минералы входят в состав режущих дисков и сверел для резки износостойких сталей. Например, Hardox 500 отлично режется корундом (HRC = 90), а hardox 600 теряет 0,8 мм ежегодно под воздействием кварца, подающегося со скоростью 2 м/с под давлением 50 кг/см².

Вывод: Для работы с высокотвердыми породами (кварц, корунд) требуются комбинированные решения: износостойкая сталь + защитные покрытия (карбид вольфрама, керамика)

Таблица сравнения:

4. Почему даже износостойкие стали изнашиваются?

1. Микроструктурные дефекты: Мартенситная структура (NM, Hardox) обеспечивает твердость, но склонна к хрупкости. При ударных нагрузках возникают микротрещины.
2. Термическая усталость: Циклический нагрев и охлаждение (например, мельницах) меняют структуру стали, снижая её прочность и твердость.
3. Химическая коррозия: Влажная среда ускоряет окисление, особенно у сталей с низким содержанием хрома (Hardox 400 — 1.2% Cr против 1.5% Cr у NM 500). В угольных шахтах сера (H₂S) реагирует с хромом в стали, образуя сульфиды, которые снижают твердость на 15–20%.
4. Неравномерность нагрузки: Точечный износ в зонах контакта с абразивами (например, края ковша экскаватора).

5. Рекомендации по выбору стали

1. Для умеренных нагрузок: Magstrong 500 или NM 500 — оптимальный баланс цены и износостойкости.
2. Для экстремальных условий: Hardox 600 или NM600 — максимальная твердость, но требуется осторожность при сварке.
3. При ограниченном бюджете: NM 400-450, Magstrong 400-450 — подходят для замены быстроизнашивающихся деталей.

Заключение

Износостойкие стали — не вечны. Их деградация обусловлена сочетанием механических, термических и химических факторов. При выборе материала критически важно учитывать не только твердость, но и условия эксплуатации.. В будущем развитие технологий легирования и термообработки позволит создать стали, устойчивые даже к алмазному абразиву.

Если вы всё ещё не знаете, где приобрести износостойкие стали, обратите внимание на компанию «ФД Финанс» — ведущего поставщика металлопроката и сертифицированных износостойких сталей на российском рынке. Специализируясь на металлопрокате, компания предлагает как премиальные марки, такие как Hardox 450-500, так и бюджетные аналоги, включая NM500 китайского производства. В отличие от многих аналогов, которые с твердостью 500 ограничены толщиной листа до 25 мм, «ФД Финанс» поставляет стали Hardox и NM500 в толщинах до 100 мм, что расширяет возможности их применения в тяжелой технике и горнодобывающем оборудовании.

Преимущества сотрудничества с ФД Финанс:

1. Сертифицированное качество: Вся продукция сопровождается оригинальными сертификатами заводов-производителей. Например, сталь NM500 соответствует стандарту GB/T 24186-2022, а Hardox — требованиям SSAB, что гарантирует стабильность механических свойств.
2. Широкий ассортимент: На складах в Хабаровске всегда в наличии листы NM500 и Hardox, а также доступны услуги резки, гибки и формовки металла с использованием ЧПУ-оборудования .
3. Бюджетные решения: NM500 позиционируется как экономичная альтернатива Hardox. При схожей твердости (470–540 HB) его стоимость в 2-3 раза ниже, что делает его привлекательным для проектов с ограниченным финансированием.
4. Логистика и поддержка: Компания обеспечивает доставку по всему Дальнему Востоку и России, включая сборные партии, и предоставляет консультации по выбору марки стали под конкретные условия эксплуатации.

Комментариев пока нет.