Aplicación de acero resistente al desgaste

¿Por qué el acero resistente al desgaste se usa tanto en la industria minera, de infraestructura, alimentaria y agrícola? Esto se debe principalmente a que su carácter de superresistencia al desgaste podría ampliar en gran medida la vida útil de todos los equipos que han estado constantemente en contacto con una tremenda abrasión con otras sustancias. El desgaste es un fenómeno en el que se elimina material de la zona de contacto entre dos cuerpos que entran en contacto dinámico entre sí. Esta remoción de material se lleva a cabo de diferentes maneras a continuación:

√ Desgaste de rodamientos de bolas
√Desgaste en la plataforma de un camión usado para transportar piedras, grava o arena.

En el primer caso el contacto se produce entre dos metales, mientras que en el segundo caso la plataforma entra en contacto con piezas de piedra. La investigación sobre el desgaste ha demostrado que cuatro mecanismos básicos explican la mayor parte del desgaste de los materiales en general, incluidos los aceros. Estos mecanismos son los siguientes: abrasión, adherencia, fatiga superficial y mecanismos de oxidación-corrosión. El mecanismo abrasivo tiene lugar cuando un elemento duro, una partícula o una irregularidad superficial penetra en la superficie de un material más blando, se desliza sobre él o lo golpea. Entonces se desprenden virutas del material desgastado o se forman arañazos en el material desgastado. Trataremos este tema con más detalle más adelante, porque normalmente está relacionado con el desgaste de la placa de acero. El mecanismo adhesivo ocurre cuando las irregularidades en la superficie de dos metales entran en contacto entre sí. Durante el proceso de contacto, un número limitado de puntos de contacto microscópicos se fusionarán. Durante el movimiento sucesivo, estos puntos de contacto se romperán, no en el punto de contacto, sino en un área donde el material es más débil. Esto da como resultado la pérdida de material en el elemento más blando y ocurre principalmente en ausencia de lubricación o en una lubricación deficiente. El mecanismo de Oxidación-corrosión ocurre debido a reacciones químicas en superficies que se deslizan unas contra otras en presencia de sustancias reactivas en ambientes acuosos o gaseosos. Los productos resultantes, normalmente quebradizos, se trituran y se eliminan de las superficies. Este mecanismo es especialmente activo en ambientes marinos o en algún ambiente industrial con alta humedad. El mecanismo de fatiga superficial tiene lugar cuando el material se somete a esfuerzos mecánicos o térmicos recurrentes inmediatamente contiguos a la superficie. Después de cierto tiempo, se formarán grietas arriba y justo debajo de la superficie. Estas grietas se unirán de vez en cuando y darán lugar a partículas que eventualmente se separarán del material. En condiciones de la vida real, los mecanismos antes mencionados rara vez ocurren en situaciones aisladas, pero en general ocurren como una mezcla de varios mecanismos en diversas proporciones.

¿Qué factores afectan el uso? Hay muchos factores que se considerarán de la siguiente manera:

√ Propiedades mecánicas: dureza, tenacidad y elasticidad
√Composición química
√Microestructura: distribución de fase, magnitud de fase y tamaño de grano
√Ambiente: marino, industrial, tropical etc.
√Geometría y posición del componente sometido a desgaste
√Propiedades de la materia extraña: partículas abrasivas, piedras, arena, vidrios, metales, etc.
√Velocidad de las partículas o cuerpos que entran en contacto.

Como sabemos, el desgaste de la placa de acero está relacionado principalmente con plataformas de camiones, volquetes, cucharones de excavadoras, hormigoneras, vagones de minerales y similares. En estas aplicaciones, la abrasión es el mecanismo de desgaste dominante. Mientras que el desgaste abrasivo se define como la pérdida de material causada por cuerpos duros o partículas que eliminan material de la superficie de un material más blando cuando los dos cuerpos entran en contacto dinámico entre sí. Hay dos casos principales de desgaste abrasivo: el primero es el desgaste abrasivo por deslizamiento y el segundo es el desgaste abrasivo por impacto.

Pero, ¿cómo minimizar el desgaste abrasivo de la placa de acero? El secreto es potenciar su dureza y tenacidad. Estas propiedades, a su vez, se ven afectadas por la composición y microestructura del acero. Las aleaciones de acero con alto contenido de manganeso se han utilizado desde su descubrimiento por Sir Robert Hadfield en 1882 en aplicaciones de trabajo pesado, donde se requiere alta resistencia y resistencia a la abrasión y al impacto. Estos aceros se usan comúnmente en equipos de minería, mezcladoras de cemento, molinos de minerales y en herramientas de corte. Este grupo de aleaciones se deforma no solo por deslizamiento de dislocación sino también por mecanismos de deformación por desplazamiento. Estos mecanismos se caracterizan por un movimiento colectivo sin difusión de grupos de átomos donde cada átomo se desplaza solo una pequeña distancia en relación con sus vecinos, siendo el maclado mecánico el más común de ellos. Los aceros Hadfield, también conocidos como Mangalloys, son aleaciones de acero que contienen 0.8 a 1.25 por ciento C y Mn entre 11 a 15 por ciento. El alto contenido de Mn inhibe la transformación ferrítica a temperatura ambiente. Por esta razón, los aceros Hadfield exhiben una microestructura austenítica y, por lo tanto, alta tenacidad y endurecimiento inducido por deformación. Una familia recientemente desarrollada de aleaciones con alto contenido de manganeso son los llamados aceros de plasticidad inducida por maclado (TWIP). Estas aleaciones tienen contenidos de Mn más altos que los aceros Hadfield (por encima del 20 por ciento en peso) y contenidos de carbono más bajos, normalmente por debajo del 1 por ciento en peso. Los aceros TWIP exhiben propiedades muy prometedoras, especialmente en cuanto a tenacidad, resistencia a la tracción y endurecimiento por deformación. La industria automotriz está mostrando un interés creciente en esta aleación debido a su capacidad para absorber grandes cantidades de energía durante impactos y colisiones. Dado que los aceros TWIP se consideran una evolución de los tradicionales aceros Hadfield, es interesante evaluar sus propiedades tribológicas, especialmente en condiciones tanto de abrasión como de impacto-abrasión. Para ello se realizaron ensayos de lechada húmeda y de impacto-abrasión Los Ángeles para determinar la resistencia al desgaste de los materiales.

Gracias a su composición química única y al proceso de fabricación utilizado para producir el acero resistente al desgaste, este tipo de acero ha prolongado significativamente la vida útil de las piezas de desgaste en aplicaciones críticas. En una serie de pruebas de la vida real, ha demostrado que agrega valor a las aplicaciones expuestas a condiciones extremadamente abrasivas y altos niveles de calor. Y además, por su extrema dureza, soporta golpes, sacudidas, golpes, muescas y pinchazos, día tras día. Y con sus buenas propiedades de taller, puede doblarlo, moldearlo y soldarlo, y seguirá resistiendo las grietas y la propagación de grietas. En entornos agresivos, donde las fallas por rotura pueden ser impredecibles y costosas o incluso amenazar la seguridad de su equipo y de los operadores. Debido a su rendimiento superior, muchos países han desarrollado sus propios estándares que son bien aceptados por el mercado. La siguiente tabla le brinda una visión general de qué países son los principales actores del mercado.

Debido al excelente rendimiento incluso en condiciones de frío extremo, muchos países han desarrollado diferentes aceros resistentes al desgaste para aplicaciones específicas, y a continuación se encuentran los más comunes.

La placa de acero resistente a la abrasión se puede utilizar en la fabricación de equipos y repuestos de calidad de clase A, tiene las siguientes ventajas:

√Resiste entornos mineros feroces durante años.
√Mejora de la vida útil
√Reducir el riesgo de fracaso
√Mejorar la productividad

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