Износостойкая сталь: история, виды и применение

Сентябрь 21, 2018 | Просмотры: 744 |

Рынок высокопрочных сталей сегодня очень разнообразен. Десятки производителей и сотни наименований проката вызывают замешательство даже у профильных специалистов. Потому мы решили “разложить по полочкам” всю классификацию износостойких и высокопрочных сталей, чтобы понять, почему не следует покупать дешевый прокат и показать, как применение качественного износостойкого материала может помочь сэкономить время и деньги.

История появления износостойкой стали

История создания износостойких и высокопрочных сталей корнями уходит в Европу и Америку XVIII-XIX века. Именно тогда впервые возникла идея защищать корпуса кораблей от пушечных ядер, обшивая их железными листами. Необходимо было добиться максимальной твердости и прочности материала одновременно снизив его вес. С тех пор поиски идеального состава для сплава и методики его обработки не прекращались. Это повлекло за собой появление огромного количества новых сплавов, патентов и сталелитейных компаний с вековой историей.

Отечественная металлургическая промышленность развивалось по иному сценарию. Основную роль сыграло участие в двух мировых войнах и последующие поддержание статуса сверхдержавы. Рыночной конкуренции просто не было, что исключало процесс беспрерывного усовершенствования сплавов. А к качеству материалов не выдвигались высокие требования. Потому, из-за разных сценариев развития отрасли, лучше классифицировать износостойкие высокопрочные стали по стране-производителю.

Сегодня рынок высококачественной износостойкой стали представлен продуктами нескольких крупных компаний Германии, Франции, США, Японии. Но отдельно хочется остановиться на высокопрочной шведской стали, которая пользуется особой популярностью - Hardox и Swebor.

износостойкая сталь хардокс износостойкая сталь swebor

Почему импортная сталь лучше отечественной?

Основным требованием к износостойким сталям являются высокие показатели прочности, твердости и ударной вязкости. При этом материал должен оставаться пластичными, не крошиться и легко поддаваться сварке. Он должен обладать бОльшим сопротивлением к абразивному и контактному износу. Кроме того, необходимо учитывать интенсивность и условия эксплуатации узла или детали (температурный режим, твердость породы, прикладываемое усилие и т.д.). Износостойкие стали марок Hardox и Swebor являются легированными горячекатанными сталями, которые относят к классу конструкционных высокопрочных сталей твердостью от 350 до 650 HB по Бринеллю. В процессе производства они проходят закалку и отпуск, что повышает устойчивость материала ко всем видам износа.

Выпуск марки Hardox начался в 1974 году шведской компанией SSAB Oxelösund AB. Сталь Swebor начала выпускаться немного позже - в 1982 году одноименной шведской компанией Swebor Stål Svenska AB. Hardox и Swebor является аналогом таких отечественных марок сталей, как 10ХСНД, 30ХГСА, 45Х. Но почему шведская высокопрочная сталь лучше? Все дело в “чистоте” сплава. Качество стали значительно ухудшается по следующим причинам:

  • наличие пленок по границам зерен сплава (легкоплавкие сульфидные включения);
  • повышенное содержание углерода на фоне роста степени дендритной неоднородности содержания серы;
  • внутрикристаллическая ликвация (неоднородность) фосфора.

Повысить износостойкость и прочность сплава можно глубокой очисткой сырья от фосфора и серы. Однако такой процесс очень дорогостоящий и не все производители готовы его проводить. В том числе и отечественные. Потому, сравнительное содержание серы (S) и фосфора (P) в сплаве уже многое может сказать о качестве износостойкой стали:

  • Сталь 10ХСНД – до 0,04% (S); до 0,035% (P);
  • Сталь 30ХГСА – до 0,025% (S); до 0,025% (P);
  • Сталь 45Х – до 0,035% (S); до 0,035% (P);
  • Сталь HARDOX 550 – до 0,01% (S); до 0,020% (P);
  • Сталь SWEBOR 400 – до 0,01% (S); до 0,020% (P).

Процесс закалки и отпуска также играет немаловажную роль. Авторская технология, которая предусматривает точный контроль за температурой, временем нагрева и последующим охлаждением водой, делает стали Hardox и Swebor прочнее в сравнении с аналогами (видео процесса можно увидеть тут). Эффективность технологии была подтверждена экспериментальным путем сравнения различных сталей на абразивную стойкость при работе с гранитом, а также при испытаниях на механическую прочность (видео можно посмотреть тут и тут). Исследования показали, что:

  • переход от рядовой стали к Hardox 500 или Swebor 500 может продлить срок службы изделия от 3 до 5 раз.
  • 82-миллиметровый лист 10ХСНД, 30ХГСА или 45Х служит столько же, сколько и лист стали Hardox или Swebor толщиной 60 мм, что позволяет значительно снижать вес комплектующих, деталей или защиты.

Кроме того, благодаря низкому содержанию марганца и других примесей в сплаве, износостойкие шведские стали легко поддаются резке, гибке и сварке, не выделяя при этом токсичных испарений.

Где и как применяют износостойкую сталь

Очевидно, что износостойкая высокопрочная шведская сталь обладает рядом неоспоримых преимуществ, которые позволяют использовать ее в работе с особо мощными машинами и механизмами. Потому износостойкая сталь давно используется Volvo (Вольво), Caterpillar (торговая марка CAT), Komatsu (Коматсу), LIEBHERR (Либхер), NEW HOLLAND CONSTRUCTION (Нью Холланд Констракш), John Deere (Джон Дир) - мировыми лидерами по производству дорожной, сельскохозяйственной и строительной техники. В зависимости от типа техники, износостойкая сталь применяется как:

  • в технике для переработки, измельчения отходов (Hardox 500-600 НВ; Swebor 450-500 НВ):
    • футеровка сортирующих карманов;
    • кромки прессователей мусоровозов;
    • фрезы измельчителей, ножи грануляторов;
    • грохоты, конвейерные ленты, сита, ножи;
    • молотковые дробилки;
    • стенки контейнеров.
  • Для дорожно-строительной техники (Hardox 400-450 НВ; Swebor 400-450 НВ):
    • гидравлический молот, футеровка желобов для гравия, лопастей барабанов, контейнеров;
    • экскаваторные ковши и их части, ковши с режущими кромками и боковинами;
    • режущие кромки отвала бульдозера;
    • желоб для измельчителя, отвал грейдера;
    • пластины разравниватели асфальтоукладчика;
    • футеровка дробилки.
  • Для карьерной и горно-шахтной техники (Hardox 500-600 НВ; Swebor 450-500 НВ):
    • режущие кромки механических лопат, бункера, отвалов бульдозеров;
    • легкие кузова для самосвалов;
    • футеровка разгрузочных накопителей, ударные пальцы, молотки и щёки дробилок;
    • транспортировочные желоба.
  • Для горнодобывающей техники (Hardox 500-600 НВ; Swebor 450-500 НВ):
    • легкие кузова самосвалов;
    • ковши карьерных погрузчиков;
    • бункеры главных дробилок;
    • облицовка накопителей, стенки и полы вагонов;
    • грохоты, футеровка разгрузочных пунктов, мерных бункеров и скип.
  • Для лесозаготовительной и сельскохозяйственной техники (Hardox 450-550 НВ; Swebor 450-500 НВ):
    • многоцелевые захваты, лемеха и долота плужного оборудования;
    • перемешивающие лотки для силоса;
    • захваты лесопогрузчика и перегружателя;
    • ножи отжимного пресса.
  • Для гражданского бронирование автомобилей и помещений (Hardox Extreme).
  • Мишени и отражающие щиты для стрелковых тиров (Hardox Extreme).
  • Футеровка бетоносмесителя, броня мобильной дробилки, футеровка камеры и отражающей плиты роторной дробилки, сита грохотов и измельчителей, ножи и пластины шредера, измельчителей, измельчителей, дезинтеграторов, аллигаторных механических и гидравлических ножниц, звенья высоконагруженных цепей, конвейерные шнеки, шнековые буры ( Hardox 500-600 НВ; Swebor 450-500 НВ).
  • Элементы железнодорожного полотна (Hardox 500-600 НВ; Swebor 450-500 НВ).

Годовой выпуск износостойкой стали Swebor сейчас составляет 20 тыс. тонн в год, стали Hardox - 40 тысяч. Ее применение в ремонте, усовершенствовании или усилении техники более, чем оправдано и гарантирует:

  • уменьшение веса;
  • сокращение простоя оборудования и машин за счет увеличение срока эксплуатации;
  • снижение затрат на проведение техобслуживания.

Высокое качество сплава и умеренная стоимость высокопрочной износостойкой шведской стали подтверждается ее всемирной популярностью.