Различие между износостойкой стальной плитой и обычной стальной плитой весьма существенно, однако различия между AR500, AR450 и AR400 более тонкие. В этой статье описывается процесс производства износостойкой стальной плиты и исследуются различия уровней твердости.
В производстве и строительстве состав и марка используемых стальных плит оказывают огромное влияние на конечный продукт. Износостойкая стальная плита — это обычная стальная плита, обладающая более высокой прочностью и твердостью, что позволяет ей служить примерно в четыре раза дольше по сравнению с обычной высокопрочной конструкционной стальной плитой.
Но что именно делает её более прочной, и как понять, когда проект требует применения износостойкой стали?
Износостойкая (AR) стальная плита — это легированная стальная плита с высоким содержанием углерода, что означает, что AR пластична и устойчива к воздействию окружающей среды благодаря добавленным легирующим элементам, а ее твердость обеспечивается за счет углерода.
Углерод добавляют в процессе производства стальной плиты, что значительно увеличивает ее твердость и прочность, но снижает пластичность. Поэтому AR-плита используется в условиях, где износ и трение являются основными причинами выхода из строя. AR-плита не подходит для строительных конструкций, таких как опорные балки в зданиях или мостах.
Распространённые области применения AR-плит включают внутренние покрытия кузовов самосвалов, решётки, ковши, строительное навесное оборудование, конвейеры, бронежилеты и баллистические плиты (а также мишени на стрелковых полигонах).
Материал AR создается путем закалки и отпуска кованых стальных блоков или слитков. В ходе этого процесса структура зерен модифицируется для увеличения прочности и повышения пластичности (уменьшения хрупкости), что приводит к равномерной закалке материала по всему объёму.
Закалка и отпуск (Q&T) — это двухэтапный процесс:
Закалка проводится путем нагрева стали до высокой температуры, обычно между 815 и 900 °C (1 500–1 650 °F), с последующим быстрым охлаждением водой. Благодаря этому в стали формируются кристаллические структуры, увеличивающие твердость.
Отпуск — это повторный нагрев закаленной стали до температуры ниже критической (примерно 150–370 °C, или 300–700 °F), после чего плита охлаждается при комнатной температуре.
Повторный нагрев разрушает кристаллические структуры, образовавшиеся во время закалки, а продолжительное охлаждение позволяет им перерасти заново — при этом сохраняется большая часть твердости и прочности, но увеличивается общая пластичность.
Часто износостойкую сталь обозначают как «AR450F» и «AR400F» (а иногда «AR500F»). В настоящее время обозначения с или без «F» считаются взаимозаменяемыми, однако традиционно буква «F» означала, что материал «гибкий» и его можно в некоторой степени гнуть без появления трещин.
Когда металлургические заводы производили как негибкие, так и гибкие стальные плиты, гибкие стоили немного дороже. Сейчас же более конкурентные цены и снижение спроса привели к тому, что производится в основном только гибкая AR-сталь.
AR-сталь обычно описывают как равномерно закалённую, но что это на самом деле означает?
Структура всей плиты меняется, когда зерна изменяют свою структуру на основном этапе нагрева при Q&T. Это и есть равномерная закалка. Равномерная закалка отличается от «поверхностной закалки» или «цементации», при которой упрочняется только поверхность, а металл внутри остается мягким. В случае равномерной закалки изменение структуры и твердости происходит по всему объёму плиты.
Прежде чем углубиться в различия между этими распространенными типами AR-стали, важно отметить, что AR-стали классифицируются не по химическому составу, а по уровню твердости.
Разные заводы могут использовать различные «рецепты» для производства AR-стали, но готовый материал проходит испытание на твердость — так называемый тест Бринелля — чтобы определить его класс.
Число твердости по Бринеллю (BHN) — это техническое различие между AR400, AR450 и AR500. BHN указывает уровень твердости материала:
AR400: обычно 360–440 BHN
AR450: обычно 430–480 BHN
AR500: обычно 460–544 BHN
AR600: обычно 570–625 BHN (реже встречается, но доступен)
Что это значит с точки зрения применения? Как определить, какой уровень твердости требуется для вашего проекта?
Проекты, для которых нужны AR-материалы, обычно требуют точного баланса между хрупкостью и твердостью. С увеличением твердости увеличивается и хрупкость, и материал становится труднее формовать, сваривать и обрабатывать. Для некоторых проектов критична высокая твердость, поэтому приходится жертвовать пластичностью; в других случаях материал должен подвергаться формовке и обработке, поэтому требуется пониженный уровень твердости.
В целом, AR450 и AR400 считаются оптимальным выбором с точки зрения сочетания формуемости и твердости. AR500 и AR600 служат дольше и требуют более редкой замены в проектах, где материал испытывает особенно высокие нагрузки.
В конечном итоге заказчики и их команда лучше всех могут определить, какой материал необходим для их проекта. Естественно, стоимость становится важным фактором, ведь иногда выгоднее использовать более формуемый материал, даже если его придется менять чаще.
