Kako se povećava otpornost na habanje valjaka od lijevanog željeza podešavanjem kemijskog sastava?

Otpornost na habanje valjaka od lijevanog željeza može se povećati na nekoliko načina, prvenstveno podešavanjem njihovog kemijskog sastava:

Dodavanje ključnih legirajućih elemenata
Silicij (Si): Silicij je ključan za poboljšanje otpornosti na trošenje promicanjem stvaranja grafita i pročišćavanjem strukture zrna u lijevanom željezu. To značajno povećava tvrdoću materijala i otpornost na habanje, obično unutar odgovarajućeg raspona (npr. 2,2%-2,8% Si).
Mangan (Mn): Mangan također igra ključnu ulogu u povećanju otpornosti na habanje stvaranjem manganovih sulfida koji smanjuju štetne učinke sumpora, pročišćavaju strukturu zrna i poboljšavaju čvrstoću i žilavost materijala. Optimalan sadržaj mangana (npr. 0,6%-1,2%) pomaže u poboljšanju otpornosti na habanje valjaka od lijevanog željeza.
Krom (Cr): U lijevanom željezu s visokim sadržajem kroma, krom stvara tvrde karbide (npr. M7C3) s ugljikom, značajno povećavajući otpornost na trošenje. Povećanje sadržaja kroma dovodi do visokootpornih kromiranih valjaka od lijevanog željeza.
Ostali elementi: Dodatak elemenata poput molibdena (Mo), kobalta (Co), itd., dodatno povećava otpornost na habanje pročišćavanjem zrnate strukture i poboljšanjem tvrdoće i čvrstoće materijala.

Kontrola sadržaja ugljika
Sadržaj ugljika također presudno utječe na otpornost na habanje. Dok veći sadržaj ugljika povećava tvrdoću, višak ugljika dovodi do prekomjernog stvaranja karbida, što može smanjiti otpornost na trošenje. Stoga sadržaj ugljika treba pažljivo kontrolirati (npr. ispod 3,0%) kako bi se osigurala optimalna otpornost na trošenje valjci od lijevanog željeza .

Podešavanje procesa toplinske obrade
Postupci toplinske obrade kao što su žarenje, kaljenje, itd., mijenjaju mikrostrukturu valjaka od lijevanog željeza, čime se povećava tvrdoća i otpornost na trošenje. Na primjer, kaljenje stvara sloj visoke tvrdoće na površini, učinkovito otporan na habanje.

Korištenje kompozitnih inokulanata
Suvremene tehnike koriste kompozitne inokulante za povećanje otpornosti na habanje valjaka od lijevanog željeza. Ovi inokulanti sadrže tvrde faze poput krom karbida i silicij karbida, ravnomjerno raspršene u rastaljenom željezu kroz žicu za jezgru i procese inokulacije, značajno poboljšavajući otpornost na trošenje povećanjem broja grafitnih nodula i njihove sferikalizacije.

Stoga je otpornost na habanje valjaka od lijevanog željeza poboljšana prilagodbom kemijskog sastava (dodavanjem silicija, mangana, kroma itd., kontrolom sadržaja ugljika), optimizacijom procesa toplinske obrade i korištenjem kompozitnih inokulanata. Odabir odgovarajućih materijala i procesa trebao bi se temeljiti na specifičnim radnim uvjetima i zahtjevima kako bi se postigla vrhunska otpornost na trošenje u praktičnim primjenama.