Thép và hợp kim chịu mài mòn

Một trong những vài trò của Nhiệt luyện thép là tăng độ cứng cho thép (độ cứng HRC, độ cứng HV , Độ cứng Brilmell), qua đó tăng khả năng chống mài mòn cho vật liệu chế tạo chi tiết máy. Đa số các chi tiết máy đều yêu cầu khả năng chống mài mòn, và đây là đặc tính quan trọng nhất của vật liệu kim loại (thép và hợp kim). Trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày những khái niệm cơ bản về quá trình mài mòn và giới thiệu các loại vật liệu (hợp kim) có khả năng chống mài mòn cao.

1. Khái niệm về quá trình mài mòn

Định nghĩa: Mài mòn là quá trình làm hao hụt kim loại tại các bề mặt tiếp xúc, có chuyển động tương đối với nhau dưới 1 áp lực xác định

Điều kiện xuất hiện:

Phải có các bề mặt tiếp xúc với nhau
Phải có chuyển động tương đối trà sát trên bề mặt
Phải có áp lực để tạo lực ma sát. Với công thức Fms= P.f, trong đó P là tải trong vuông góc với bề mặt, f là hệ số ma sát
Tốc độ mài mòn được định nghĩa là tốc độ mất mát vật liệu trên một đơn vị thời gian. v=dh/dt. Trong đó dh là khôi lượng vật liệu bị mất mát, dt là khoảng thời gian tương ứng

Giai đoạn trong quá trình mài mòn

Quá trình mài mòn chia làm ba giai đoạn:

Giai đoạn 1: gia đoạn san phẳng nhấp nhô bề mặt, tốc độ mài giảm dần
Giai đoạn 2: Gia đoạn làm việc ổn định. Tốc độ mài mòn không đổi: h =const làm việc ổn định . t : thời gian làm việc ổn định của chi tiết
Giai đoạn 3: tốc độ mài mòn tăng dần dẫn đến phá huỷ

Một số dạng mài mòn

Mài mòn đều: quá trình mài mòn diễn ra trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc một cách đều tương đối.
Mài mòn điểm: diễn ra lựa chọn tại một số vị trí trên bề mặt tiếp xúc

2. Giới thiệu vật liệu chịu mài mòn

2.1. Nhóm thép chịu mài mòn

Thép có độ cứng cao

* Nhóm thép có khả năng hoá bền bề mặt

Thép thấm cacbon và thép hoá tốt; cơ tính lõi vẫn dẻo dai, được qua tôi bề mặt, hóa nhiệt luyện nên bề mặt rất cứng, dùng để sản xuất các chi tiết chịu tải trọng động và mài mòn.

* Nhóm đạt độ cứng cao trong toàn bộ thể tích

+ Thép ổ lăn

+ Thép khuôn dập nguội

+ Thép gió

Thép có độ cứng không cao nhưng tự biến cứng trong quá trình làm việc

* Thép hapfind: Thép có tổ chức austenit có độ cứng thấp nhưng khi chịu ma sát thì xảy ra hai quá trình chuyển biến Mactenxit và hoá bền

Thành phần thép: Tỉ lệ Mn/C = 10 nếu %C ~1,3%; ®%Mn = 13%

Thép hapfind không gia công cắt gọt được, chỉ dùng ở trạng thái đúc (không nhiệt luyện)

Các số hiệu: 130Mn13Đ;140Mn14Đ….

+ Công dụng: Sản xuất các chi tiết chịu mài mòn mãnh liệt, hình dáng phức tạp, kích thước lớn, nhưng không yêu cầu độ chính xác quá cao.

Thép có độ cứng thấp nhưng có khả năng tự bôi trơn

Thép graphit hóa: sau khi nấu luyện phải thực hiện ủ graphit hoá tạo Graphit trong thép. Xementit trong phôi thép ban đầu bị phân hóa thành Graphit, có tác dụng thấm dầu bôi trơn do đó giảm ma sát khi làm việc dẫn đến giảm mài mòn.