Od czego zależy odporność stali na ścieranie?

Elementy wykonane z różnych gatunków stali są najważniejszymi komponentami zdecydowanej większości maszyn, a także wszelkiego rodzaju urządzeń. Są one stosowane zwłaszcza w miejscach, gdzie występują wysokie obciążenia związane z oddziaływaniami statycznymi i dynamicznymi różnych czynników zewnętrznych. Ich trwałość zależy od rozmaitych parametrów wytrzymałościowych, jednak jednym z najistotniejszych będzie odporność stali na ścieranie. Przekonajmy się, dlaczego jest to tak ważne i sprawdźmy, co wpływa na jej poziom.

Dlaczego odporność na ścieranie ma znaczenie?

Większość procesów związanych ze zużywaniem się elementów stalowych zachodzi w następstwie tarcia. Występuje ono tam, gdzie powierzchnie przemieszczają się względem siebie i następuje w wyniku ich chropowatości. Sprawia ona, że fragmenty materiału tworzące największe nieregularności ulegają mechanicznemu uszkodzeniu, a powstałe w ten sposób luźne fragmenty zwiększają zakres zniszczeń powstających w innych obszarach. Sposobem na przeciwdziałanie zużyciu ściernemu jest smarowanie oraz odprowadzanie generowanego ciepła, a także używanie gatunków, które wykazują wysoką twardość lub zostały poddane odpowiedniej obróbce.

Jak twardość stali wpływa na jej ścieralność?

Stal o większej twardości będzie w mniejszym stopniu podatna na ścieranie, ponieważ jej struktura wykazuje mocniejsze oddziaływania międzycząsteczkowe, a sieć krystaliczna jest mniej podatna na przemieszczenie się poszczególnych warstw, co sprawia, że jej fragmenty nie ulegają łatwemu odspojeniu. Twardość stali zależy od składu tworzącego ją stopu, a także od zastosowanej obróbki cieplnej lub chemiczno-cieplnej. W grę wchodzi tu hartowanie stali, a także m.in. jej nawęglanie, azotowanie, lecz również nanoszenie powłok np. z węglików.

Czym jest obróbka cieplna i chemiczno-cieplna w kontekście odporności na ścieranie?

Obróbka cieplna to proces, który polega na podgrzewaniu materiału do określonej temperatury, a następnie chłodzeniu go w kontrolowany sposób. Dzięki temu można uzyskać pożądane właściwości mechaniczne, takie jak twardość, wytrzymałość czy odporność na ścieranie. W przypadku stali najpopularniejsze metody obróbki cieplnej to hartowanie, odpuszczanie czy wyżarzanie. Obróbka chemiczno-cieplna natomiast polega na zmianie składu chemicznego powierzchni materiału, co wpływa na jego właściwości. Przykładem takiego procesu może być nawęglanie, azotowanie czy chromowanie. Wszystkie te metody mają na celu poprawę odporności stali na ścieranie, co przekłada się na dłuższą żywotność elementów wykonanych z tego materiału.

Jakie inne czynniki wpływają na odporność stali na ścieranie?

Oprócz twardości i rodzaju obróbki, na odporność stali na ścieranie wpływają również inne czynniki. Jednym z nich jest struktura materiału, która może być bardziej lub mniej jednorodna. Im bardziej jednorodna struktura, tym większa odporność na ścieranie. Ponadto istotne jest również to, jakie są warunki pracy danego elementu. Na przykład, w środowisku o podwyższonej temperaturze czy wilgotności, stal może być bardziej podatna na korozję, co z kolei wpływa na jej odporność na ścieranie. Dlatego ważne jest, aby dobrać odpowiedni gatunek stali oraz zastosować właściwe metody obróbki, biorąc pod uwagę specyfikę danej aplikacji.

Jakie są najbardziej popularne gatunki stali stosowane ze względu na odporność na ścieranie?

Istnieje wiele gatunków stali, które cechują się dobrymi właściwościami antyścieralnymi. Niektóre z nich to stal szybkotnąca, stal narzędziowa czy stal konstrukcyjna o wysokiej wytrzymałości. Stal szybkotnąca charakteryzuje się dużą twardością i wytrzymałością na ścieranie, dzięki czemu jest stosowana w produkcji narzędzi tnących i obrabiających. Stal narzędziowa natomiast, ze względu na swoją twardość oraz odporność na zużycie, jest wykorzystywana w produkcji form, matryc czy stempli. Stal konstrukcyjna o wysokiej wytrzymałości jest stosowana w elementach maszyn i konstrukcjach, gdzie występują duże obciążenia i wymagana jest wysoka odporność na ścieranie.