내마모성은 많은 재료, 특히 부품이 마찰, 마모 및 충격을받는 산업 응용 분야에서 중요한 특성입니다. 공급 업체로강철 복합재, 나는 이러한 재료의 마모 - 저항 특성을 이해하고 활용하는 것의 중요성을 직접 목격했습니다. 이 블로그에서는 철강 복합 재료의 마모 - 저항 특성, 메커니즘, 영향 요인 및 실제 응용 분야를 탐구 할 것입니다.
철강 복합 재료의 내마모성 메커니즘
강철 복합 재료는 다양한 입자, 섬유 또는 층으로 강화 된 강철 매트릭스로 구성된 다양한 재료의 장점을 결합하도록 설계됩니다. 이 재료의 마모 - 저항 메커니즘은 몇 가지 요인에 기인 할 수 있습니다.
1. 강화 단계의 경도
철강 복합 재료가 내마모성을 달성하는 주요 방법 중 하나는 단단한 강화 단계를 통합하는 것입니다. 예를 들어, 텅스텐 카바이드 (WC), 실리콘 카바이드 (SIC) 또는 알루미나 (알루미나)와 같은 세라믹 입자를 강철 매트릭스에 첨가 할 수 있습니다. 이 세라믹 입자는 강철 매트릭스 자체보다 상당히 단단합니다. 복합 재료가 마모 될 때, 단단한 입자는 장벽으로 작용하여 연마 입자가 더 부드러운 강철 매트릭스를 직접 공격하지 못하게합니다. 대신, 연마 입자는 딱딱한 세라믹 입자와 상호 작용하여 마모를 더 잘 견딜 수있어 재료의 전체 마모 속도를 줄입니다.
2. 작업 - 경화 효과
강철은 고유 한 작업 속성을 가지고 있습니다. 강철 복합 재료가 마찰 및 마모의 작용하에있을 때, 강철 매트릭스의 표면 층은 소성 변형을 겪을 수 있습니다. 이 플라스틱 변형은 강철 내 탈구 밀도를 증가시켜 경도를 증가시킵니다. 작업 - 경화 효과는 재료가 추가 마모에 저항하는 데 도움이됩니다. 강철 복합 재료에서 강화 단계와 강철 매트릭스 사이의 상호 작용은이 작업 - 강화 효과를 향상시킬 수 있습니다. 강화 단계는 강철 매트릭스의 탈구 이동을 제한하여 강화 입자 주변의 영역에서 더 강한 작업을 촉진 할 수 있습니다.
3. 자체 - 윤활 단계
일부 철강 복합 재료는 자체 윤활 단계를 포함하도록 설계되었습니다. 예를 들어 흑연은 강철 복합재에 통합 될 수 있습니다. 물질이 사용될 때, 흑연 입자는 표면에 번지로 윤활 필름을 형성 할 수있다. 이 윤활 필름은 재료와 연마 표면 사이의 마찰 계수를 감소시켜 마찰로 인한 마모를 최소화합니다. 또한, 윤활 필름은 또한 재료와 연마 입자 사이의 접착을 방지 할 수 있으며, 이는 마모 감소의 또 다른 중요한 요소입니다.
내마모성에 대한 영향 요인
1. 복합물의 구성
강철 복합 재료의 조성은 내마모성에 중대한 영향을 미칩니다. 강화 단계의 유형, 내용 및 분포가 중요합니다. 앞에서 언급했듯이 다른 단단한 입자마다 경도와 마모 기능이 다릅니다. 예를 들어, 텅스텐 카바이드는 매우 단단하고 내마모성이 뛰어나서 강도가 높은 마모가있는 응용 분야에 적합합니다. 강화 단계의 내용도 중요합니다. 일반적으로, 단단한 강화 단계의 함량을 적절히 증가 시키면 복합 재료의 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 함량이 너무 높으면 재료의 강인성이 감소하여 재료가 충격을받을 수있게하여 전반적인 성능을 줄일 수 있습니다.
매트릭스 스틸도 중요한 역할을합니다. 다른 유형의 강철은 탄소강, 스테인레스 스틸 및 합금강과 같은 다른 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 스테인레스 스틸은 내마모성 외에도 부식성이 우수하므로 부식성 환경에서의 적용에 적합합니다. 강철 매트릭스의 합금 요소는 또한 작업 - 경화 능력 및 내마모성과 관련된 기타 특성에 영향을 줄 수 있습니다.
2. 제조 공정
철강 복합 재료의 제조 공정은 미세 구조 및 결과적으로 내마모성에 영향을 줄 수 있습니다. 분말 야금, 주조 및 용접과 같은 공정을 사용하여 철강 복합 재료를 생산할 수 있습니다. 분말 야금은 강화 단계의 조성 및 분포를 정확하게 제어 할 수있게한다. 강철 분말과 강화 입자를 균일하게 혼합 한 다음 적절한 조건 하에서 이들을 소결시킴으로써 밀도가 높고 잘 구조화 된 복합 재료를 얻을 수 있습니다. 반면에 캐스팅은보다 전통적인 방법입니다. 그러나, 그것은 강화 단계의 분리와 같은 도전에 직면 할 수 있으며, 이는 재료의 내마비의 균일성에 영향을 줄 수 있습니다.
열처리는 또 다른 중요한 제조 단계입니다. 적절한 열처리는 강철 매트릭스의 경도, 인성 및 작업 - 경화 능력을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 담금질 및 템퍼링은 강철의 미세 구조를 조정하여 마모 - 내성 응용 분야에 더 적합합니다.
3. 서비스 조건
서비스 조건은 또한 강철 복합 재료의 내차 저항에 큰 영향을 미칩니다. 연마 마모, 접착제 마모 및 침식 마모와 같은 마모 유형은 지배적 인 마모 메커니즘을 결정합니다. 연마 마모에서, 연마 입자의 크기, 모양 및 경도는 중요한 요소입니다. 더 크고 단단한 연마 입자는 더 심한 마모를 유발할 수 있습니다. 접착제 마모에서, 거칠기 및 화학 활동과 같은 접촉 재료의 표면 특성은 중요한 역할을합니다.
서비스 중 부하, 속도 및 온도도 내마모성에 영향을 미칩니다. 하중과 속도가 높으면 일반적으로 마모율이 증가합니다. 고온은 경도 감소 및 화학적 반응성 증가와 같은 재료의 특성을 변화시킬 수 있습니다. 예를 들어, 고온에서, 흑연의 자체 - 윤활 효과가 감소 될 수 있으며, 강철 매트릭스는 마모를 가속화 할 수있는 산화를 겪을 수있다.
내마모성이 높은 강철 복합 재료의 실제 응용
1. 광업 산업
광업 산업에서는 크러셔, 컨베이어 및 드릴링 도구와 같은 장비가 심각한 마모 될 수 있습니다. 내마모성이 높은 강철 복합 재료는 이러한 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 분쇄기의 라이너는 세라믹 입자로 강화 된 강철 복합 재료로 만들 수 있습니다. 이 라이너는 큰 크기의 광석 입자의 충격과 마모를 견딜 수있어 크러셔의 서비스 수명을 크게 연장 할 수 있습니다. 컨베이어 벨트는 또한 일부 주요 구성 요소에 강철 복합 재료를 사용하여 광석의 움직임으로 인한 마모에 저항 할 수 있습니다.
2. 제조 산업
제조 산업, 특히 금속 절단 및 형성 프로세스에서 도구와 다이는 종종 어려운 워크 피스와 접촉합니다. 강철 복합 재료는 절단 도구와 다이를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 추운 금속의 형성 과정에서 철강 복합 재료로 만들어진 다이는 공작물의 변형으로 인한 마모에 저항 할 수있어 형성된 부품의 치수 정확도와 표면 품질을 보장합니다.강철 벽 장식 재료또한 철강 복합 재료의 마모 - 저항 특성으로부터 혜택을받을 수 있습니다. 교통량이 높은 지역에서 벽 장식 재료는 사람과 물체로 인한 마모에 저항해야하며 강철 복합 재료는 길고 매력적인 솔루션을 제공 할 수 있습니다.
3. 자동차 산업
자동차 산업은 또한 내마모성이 높은 강철 복합 재료를 사용합니다. 엔진 피스톤, 실린더 라이너 및 브레이크 패드와 같은 구성 요소는 이러한 재료로 만들 수 있습니다. 엔진 피스톤의 경우 엔진의 효율적인 작동을 보장하기 위해 재료의 내마모성이 중요합니다. 강철 복합 재료는 피스톤과 실린더 벽 사이의 마모를 줄여 엔진의 성능과 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 강철 복합 재료로 만든 브레이크 패드는 더 나은 마찰과 내마모성을 제공하여 안전한 제동을 보장 할 수 있습니다.
결론
강철 복합 재료는 딱딱한 마모 - 강화 단계, 작업 - 경화 효과 및 자체 윤활 단계 사용을 포함하여 다양한 메커니즘을 통해 저항성 특성을 제공합니다. 이러한 재료의 내마모성은 구성, 제조 공정 및 서비스 조건과 같은 요인에 의해 영향을받습니다. 뛰어난 성능으로 강철 복합 재료는 광업, 제조 및 자동차를 포함한 많은 산업 분야에서 광범위한 응용 분야를 발견했습니다.
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참조
- Smith, JK (2015). 엔지니어링 재료의 마모. elsevier.
- Jones, RD (2017). 복합 재료 : 설계 및 응용. CRC 프레스.
- 브라운, AM (2019). 철강 기술의 발전. 와일리.