Was ist eine abriebfeste Stahlplatte?
Abriebfeste Stahlplatten sind Stahlbleche mit sehr guter Abriebfestigkeit.
Abrieb ist ein Phänomen, bei dem die Oberfläche von Materialien durch Kontakt oder Reibung abgeschabt wird, und ist ein Problem in einer Vielzahl von Bereichen, z. B. bei Maschinenteilen und Baumaterialien. Abriebfeste Stahlplatten werden aufgrund ihrer hohen Abriebfestigkeit und Langlebigkeit für Teile und Maschinen verwendet, die in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Sie sind auch ausreichend stabil, obwohl sie dünner sind als gewöhnliche Stahlbleche, was dazu beiträgt, das Gewicht der Bauteile zu verringern.
Um die Verschleißfestigkeit zu verbessern, werden jedoch harte Materialien in Stahl verwendet, was den Nachteil hat, dass sie schwer zu verarbeiten sind. Dies kann zu höheren Produktionskosten führen.
Das Material basiert auf Kohlenstoffstahl, dem zur Erhöhung der Härte und Festigkeit Legierungen wie Chrom, Mangan, Molybdän und Vanadium zugesetzt werden. Einige Produkte sind nicht nur verschleißfest, sondern auch korrosions- und hitzebeständig.
Anwendungen von abriebfesten Stahlplatten
Abriebfeste Stahlplatten werden häufig im Bereich der Baumaschinen eingesetzt. Da Baumaschinen mit Materialien umgehen, die starke Reibungskräfte erzeugen, wie z. B. Erde, Sand und Felsen, ist eine lange Lebensdauer der Bauteile erforderlich. Daher werden abriebfeste Stahlplatten verwendet.
Abriebfeste Stahlplatten werden zum Beispiel für Teile benötigt, die über einen langen Zeitraum hinweg eingesetzt werden, wie die Abtragsplatten von Planierraupen und Muldenkippern sowie die Schaufelteile von Hydraulikbaggern. Dies liegt daran, dass Werkstoffe mit hoher Festigkeit und Verschleißbeständigkeit benötigt werden, um Kosten und Ausfallzeiten aufgrund von Bauteilverschleiß zu reduzieren.
Abriebfeste Stahlplatten werden auch in Landwirtschafts- und Bergbaumaschinen sowie in Stahlwerkseinrichtungen verwendet. Maschinen und Anlagen müssen unter rauen Bedingungen arbeiten, wie z. B. Verschmutzung durch Fremdkörper, hohe Temperaturen und hohe Drücke. Daher sind nicht nur Festigkeit und Abriebfestigkeit, sondern auch Korrosions- und Hitzebeständigkeit erforderlich.
Funktionsweise von abriebfesten Stahlplatten
Bei abriebfesten Stahlplatten wird die Verschleißfestigkeit durch die Bildung einer speziellen Legierungsschicht auf der Stahloberfläche verbessert.
Die Legierungsschicht besteht hauptsächlich aus Elementen wie Chrom, Mangan, Molybdän, Vanadium, Nickel, Bor und Wolfram. Diese Elemente bilden eine dünne Schicht auf der Stahloberfläche und können die Oberfläche härten. Diese gehärtete Oberfläche hat eine hohe Verschleißfestigkeit.
Abriebfeste Stahlplatten zeichnen sich außerdem durch eine besondere kristalline Struktur im Stahlwerkstoff aus. Die kristalline Struktur bewirkt eine Erhöhung der Oberflächenhärte durch die Bildung von Mikrokristallen im Inneren des Stahls. Die kristalline Struktur macht das Stahlmaterial nicht nur verschleißfest, sondern erhöht auch seine Festigkeit.
Weitere Informationen über abriebfeste Stahlplatten
1. Schweißen von abriebfesten Stahlplatten
Konstruktionen wie Schaufeln und Bodenplatten für Baumaschinen, bei denen abriebfeste Stahlplatten verwendet werden, können nicht allein durch mechanische Befestigungen, wie z. B. Verschraubungen, hergestellt werden, sondern müssen gegebenenfalls durch Schweißen verbunden werden.
MAG-Schweißen und Schutzgasschweißen sind bei abriebfesten Stahlplatten im Allgemeinen weit verbreitet, aber je nach den für die Schweißverbindung erforderlichen Eigenschaften und der Konstruktionssituation sind drei Punkte zu beachten.
Ob für die Verbindung verschleißfeste Eigenschaften erforderlich sind oder nicht
Wenn die Verbindung nicht mit Erde oder Sand in Berührung kommt, kann der Schweißdraht frei gewählt werden, da er nicht gegen Erde und Sand beständig sein muss. Die Festigkeit der Verbindung muss nur berücksichtigt werden, sodass es sich nicht um dieselbe Art von verschleißfestem Stahl handeln muss, sondern an die Struktur und die Konstruktionserfordernisse angepasst werden kann, z. B. Baustahl mit hervorragender Schweißbarkeit oder austenitischer rostfreier Stahl, der nicht vorgewärmt werden muss.
Ist hingegen auch Verschleißfestigkeit für die Verbindungen erforderlich, ist die Auswahl begrenzt, da verschleißfester Stahl mit hervorragender Schweißbarkeit gewählt werden muss. Verschleißfeste Stähle sind für eine optimale Leistung in Blechform ausgelegt und konstruiert, aber die beim Fügen einwirkende Wärme erweicht sie und verringert ihre Verschleißfestigkeit, sodass es notwendig ist, verschleißfeste Stähle mit einem hohen Silizium (Si)-Zusatz zu wählen. Damit die Beständigkeit gegen Erweichung bei hohen Temperaturen verbessert wird, zum Beispiel:
Rissbildung beim Schweißen
Um eine hohe Verschleißfestigkeit abriebfester Stahlplatten zu erreichen, werden große Mengen an Legierungselementen wie Kohlenstoff und Chrom zugesetzt, und der Kohlenstoffgehalt, der einer der Richtwerte für die Anfälligkeit für Schweißrisse ist, ist hoch.
Je höher der Kohlenstoffgehalt ist, desto höher ist die Verschleißfestigkeit, aber desto höher ist auch die Anfälligkeit für Risse in der Schweißnaht, sodass es notwendig ist, die Wasserstoffverunreinigung, die beim Schweißen zur Versprödung führt, zu reduzieren und die Zwangskräfte durch Vorwärmen zu verringern.
Kontrolle der Vorwärmtemperatur
Abriebfeste Stahlplatten erweichen im Allgemeinen, wenn sie Temperaturen von 200 °C oder mehr ausgesetzt werden, was zu einer Verringerung der Verschleißfestigkeit führt. Daher muss darauf geachtet werden, dass das Vorwärmen, das zur Vermeidung von thermischen Auswirkungen des Schweißens und von Rissen in der Schweißnaht angewendet wird, die Verschleißfestigkeit nicht verringert. Eine Wärmenachbehandlung zum Abbau von Eigenspannungen und zur Verbesserung der Gefügequalität nach dem Schweißen wird grundsätzlich nicht durchgeführt.
2. Wärmebehandlung von abriebfesten Stahlplatten
Zwei Wärmebehandlungen sind für abriebfeste Stahlplatten besonders wichtig: das Abschrecken, bei dem der Stahl aus dem austenitischen Bereich abgeschreckt wird, um Martensit zu erhalten, der hart ist und eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist, und das Anlassen, bei dem der Stahl gehärtet wird, um die Zähigkeit zu verbessern und die Rissbildung zu verringern.
Beim Abschrecken ist zu beachten, dass bei langsamer Abkühlung die Härte nicht ausreicht und die erforderliche Verschleißfestigkeit nicht erreicht werden kann. Beim Anlassen verbessert sich die Zähigkeit, wenn die Temperatur zu hoch ist, aber umgekehrt nimmt die Härte ab und die Verschleißfestigkeit kann nicht erreicht werden; daher ist es wichtig, die Temperatur unter Berücksichtigung des Gleichgewichts zwischen den beiden Faktoren festzulegen und zu steuern.