Clasificación de materiales de revestimiento

Este artículo arroja luz sobre los nueve tipos principales de materiales de superficie. Los tipos son: 1. Carburo de tungsteno 2. Carburos de cromo 3. Aceros de herramienta de alta velocidad 4. Aceros de manganeso austenítico 5. Aceros inoxidables austeníticos 6. Acero martensítico 7. Metales de revestimiento con base de cobalto 8. Aleaciones de revestimiento con base de níquel 9. Cobre Base de aleaciones de superficie.

Tipo # 1. Carburo De Tungsteno:

El carburo de tungsteno es el más duro y, en general, el más resistente a la abrasión de todos los materiales de revestimiento. Se comercializa en forma de tubos de acero suave rellenos con gránulos triturados y de tamaño de carburo de tungsteno fundido en una proporción de 60% de carburo y 40% de material de tubo en peso. El mismo material de carburo también está disponible como gránulos sueltos que se pueden usar en el metal base como flujo en la soldadura por arco sumergido.

El proceso de soldadura seleccionado para la superficie con carburo de tungsteno debe ser tal que los gránulos de carburo permanezcan sin disolver. Esto se hace mejor mediante un proceso de baja entrada de calor, como la soldadura con oxi-acetileno, que por lo tanto se prefiere para todas las aplicaciones críticas, como la superficie de brocas de perforación de pozos petroleros. El proceso puede agregar carbono a la matriz mejorando su dureza. Tales depósitos tienen mayor resistencia a la abrasión que cualquier otro tipo de superficie.

La soldadura al arco, si se usa, puede disolver algunos o todos los gránulos allí al afectar la dureza del depósito. Debido a su menor costo, la soldadura al arco se usa generalmente para la superficie de equipos de movimiento de tierras y minería.

El espesor de recubrimiento habitual es de unos 3 mm. Aunque el carburo de tungsteno tiene una dureza muy alta, no se puede medir en la escala C de Rockwell debido a la matriz blanda en la que están incrustados los gránulos de carburo; el material cae dentro de 90 a 95 en la escala A de Rockwell.

Las aplicaciones típicas de este material son para el revestimiento de los bordes de corte de los taladros de roca, la superficie de desgaste de los equipos de minería, canteras, excavaciones y movimiento de tierras.

Tipo # 2. Carburos de cromo:

Las varillas austeníticas de hierro con alto contenido de cromo y cromo han demostrado ser muy populares para superficies donde se encuentran erosiones o abrasiones por rasguño de baja tensión en suelos arenosos. Es por eso que la superficie de los equipos agrícolas, maquinaria y piezas se realiza con estos hierros.

La soldadura por arco se usa en componentes pesados ​​y en áreas extensas, mientras que la soldadura con oxiacetileno es más útil para las secciones delgadas. Se recomienda el revestimiento con proceso de oxi-acetileno en posición fiat con 3 X de llama reductora de pluma a cono. La reconstrucción de arados compartidos y las cortadoras combinadas son aplicaciones típicas porque estos metales de relleno fluyen lo suficientemente bien como para producir un depósito de borde fino.

La resistencia al impacto de estos depósitos es baja. Sin embargo, los depósitos de carburo de cromo proporcionan una excelente resistencia a la oxidación, pero la resistencia a la corrosión líquida no es muy efectiva. La resistencia al desgaste (aplastamiento o adherencia) es mejor que la del acero endurecido ordinario.

Los depósitos de carburo de cromo generalmente varían en dureza de 40 a 63 Rockwell C; sin embargo, para la superficie con un proceso de gas oxicombustible es alrededor del Rc 56 con un rango de Rc 51 a Rc 62. La dilución de los depósitos por el metal base reduce la resistencia a la abrasión de la primera capa.

Por lo tanto, para lograr la máxima resistencia a la abrasión, se deben usar dos capas con una corriente baja empleada para la primera capa para minimizar la penetración y la dilución. Debido a que los depósitos de carburo de cromo no se ven afectados por el tratamiento térmico, la velocidad de enfriamiento no afecta su resistencia al desgaste. El metal depositado desarrolla una superficie lisa con desgaste y puede, por lo tanto, usarse para proteger superficies en contacto deslizante. Es por eso que los rodamientos para uso a altas temperaturas o en ambientes corrosivos a menudo se recubren con carburo de cromo.

Las aplicaciones industriales típicas de la superficie por carburo de cromo incluyen recubrimientos para herramientas de movimiento de tierras, o piezas de máquinas expuestas a materiales abrasivos, y para conductos y toboganes que transportan minerales con suficiente carga de impacto. Otras aplicaciones incluyen el revestimiento de canales de coque, guías de carrete de cable, equipo de limpieza con chorro de arena, así como piezas sometidas a erosión por los catalizadores de 510 ° C en las refinerías y abrasión por coque caliente.

Tipo # 3. Aceros para herramientas de alta velocidad:

Estos metales de aportación producen metal de soldadura que puede retener la dureza a altas temperaturas hasta aproximadamente 600 ° C, además de proporcionar una buena resistencia al desgaste y tenacidad. Estos rellenos con alto contenido de carbono son muy adecuados para depositar depósitos para trabajos de corte y maquinado (mantenimiento de bordes), mientras que aquellos con menos carbono son más adecuados para herramientas de trabajo en caliente como troqueles de forja en caliente y trabajos que requieren tenacidad.

La dureza Rockwell del metal de relleno sin diluir en el estado de soldadura está en el rango de Rc 55 a Rc 60. Sin embargo, la dureza del metal de soldadura se puede reducir a Rc 30 por recocido para maquinado y se puede aumentar nuevamente a Su nivel más alto por enfriamiento y revenido.

Aunque se supone que estas aleaciones no dan depósitos de alta resistencia a la abrasión, su característica sobresaliente es la resistencia a la deformación a altas temperaturas de hasta aproximadamente 600 ° C. Estas aleaciones son, por lo tanto, útiles para revestir aquellos componentes que necesitan resistencia a la abrasión en caliente, como por ejemplo, para volver a allanar el interior de la zona de combustión de una caldera donde el flyash es tanto caliente como abrasivo. La resistencia a la compresión de estos depósitos también es muy buena, es por eso que son una buena opción para la reparación de moldes de trabajo en caliente y para la reconstrucción de guías de máquinas herramienta.

Algunas de estas aleaciones proporcionan depósitos muy duros que pueden necesitar herramientas de corte de cerámica o incluso de diamante o muela abrasiva para el acabado. Estos depósitos se depositan precalentando el metal base a 150 ° C para evitar que se enfríen las grietas de los depósitos.

Si estos depósitos necesitan maquinado, se recocen a una temperatura de 845 a 1205 ° C. Para el posterior endurecimiento, la temperatura se eleva a 1205 a 1230 ° C, seguida de un enfriamiento por aire o aceite; Luego, vuelva a calentar a 550 ° C durante 2 horas y enfríe al aire a temperatura ambiente para darle el temple necesario al depósito.

Las aplicaciones típicas para las aleaciones de acero para herramientas de alta velocidad son para herramientas de corte de superficies, cuchillas de corte, escariadores, troqueles de formación, troqueles de corte, guías de cable, tenazas para lingotes, y para la reconstrucción de broches y trabajos de reparación de herramientas similares.

Tipo # 4. Aceros Austeníticos De Manganeso:

Los depósitos de material endurecido de acero al manganeso austenítico contienen normalmente entre un 11 y un 14% de manganeso y son resistentes y se pueden endurecer en el trabajo, aunque estas aleaciones no poseen una resistencia a la abrasión muy alta, pero tienen una resistencia al impacto excepcional en el estado de depósito. La dilución del depósito por el metal base puede reducir ligeramente su resistencia al desgaste; por lo tanto, se recomiendan depósitos de dos capas para un mejor rendimiento.

Debido a que estos aceros se endurecen rápidamente y son frágiles a altas temperaturas, el metal depositado se debe pelar inmediatamente después de depositar cada cordón. En ningún caso debe dejarse un cordón depositado de más de 225 mm de longitud sin un pelado inmediato, ya que es más probable que se produzcan grietas por encima de 815 ° C.

El equipo sometido a abrasión muy fuerte de la roca con partículas de cuarzo puede emerger primero untando el metal base con acero austenítico Mn, que luego se cubre con un depósito de hierro fundido martensítico que proporciona una resistencia a la abrasión extremadamente alta. De manera similar, los aceros al carbono pueden emerger colocando primero una capa de manteca de acero inoxidable austenítico que luego se cubre con acero austenítico Mn. Este procedimiento evita el desarrollo de grietas que, de lo contrario, podrían ocurrir si el acero Mn austenítico se coloca sin una capa de manteca.

La dureza del metal depositado es de aproximadamente 170 a 230 BHN (Rc 6 a Rc 18); sin embargo, este material se endurece muy rápidamente hasta 450 a 550 BHN (Rc 45 a Rc 55). Debido a esta tendencia al endurecimiento del trabajo, estos aceros se vuelven más duros, ya que están recargados y martillados en servicio.

Es por eso que los equipos utilizados en la trituración de roca blanda y el transporte de piedra caliza, dolomita o lutita se pueden repavimentar con depósitos austeníticos de acero Mn. Otra aplicación típica es para el revestimiento de una canaleta de mineral donde las rocas grandes pueden golpearla con gran fuerza.

El depósito de acero austenítico Mn también puede soportar tensiones muy elevadas, por lo que se utiliza en aplicaciones como la trituradora de mandíbulas, así como los interruptores de ranas y cruces de ferrocarril. Las áreas extensas como en las trituradoras y las partes de la pala mecánica generalmente se recuperan con una combinación de barras de superficie y de relleno.

Estas barras de relleno son planas y rondas de acero de alto Mn que se sueldan en su lugar con electrodos de acero austenítico Mn. Dicha protección se puede aplicar a un espesor de aproximadamente 75 mm, que es el límite superior para los métodos comunes de protección de la superficie.

La resistencia al desgaste de metal a metal del acero austenítico Mn es generalmente excelente. Aunque la resistencia a la compresión del metal depositado es baja, cualquier fuerza de compresión aumenta rápidamente la resistencia. Es por eso que a veces se usa para aplicaciones de golpes, golpes y bombeo. El mecanizado de estos depósitos es muy difícil, sin embargo, las superficies se pueden moler para dar el acabado final.

Tipo # 5. Aceros inoxidables austeníticos:

Estos aceros no proporcionan un revestimiento duro en el significado general del término, sin embargo, los depósitos hechos por estos aceros son extremadamente duros y revestimientos dúctiles con una resistencia excepcionalmente buena al astillado por la fuerza de impacto repetida. Estos depósitos también son muy buenos en resistencia a la corrosión. El uso típico de estos aceros se hace para recubrir las aspas de las turbinas de agua para brindarles protección contra la corrosión y la erosión por cavitación.

Los aceros inoxidables austínicos también se usan a veces para proporcionar capas de manteca. Para tales aplicaciones se utilizan generalmente los electrodos E 308 y E 312; este último debido a su mayor contenido de aleación se ve menos afectado por la dilución.

Tipo # 6. Martensítico Inoxidable:

Los aceros inoxidables martensíticos de los tipos 410 y 420 utilizados para el revestimiento producen densos depósitos homogéneos con buena resistencia al agrietamiento. Para lograr los mejores resultados, estos depósitos se realizan en capas múltiples; En cualquier caso deben emplearse no menos de dos capas. Estos depósitos generalmente se utilizan en condiciones de depósito, pero, si es necesario, se pueden mecanizar con herramientas de carburo.

Los depósitos de acero inoxidable martensítico se usan ampliamente cuando se encuentra desgaste metal a metal, como en los rodamientos que funcionan a temperaturas elevadas y en los rodillos usados ​​en aceros. Una aplicación típica es la superficie del rodillo de respaldo en un laminador en caliente.

Tipo # 7. Metales salientes a base de cobalto:

Las aleaciones de Cabalt-base generalmente contienen 26-33% Cr, 3-14% W y 0.7- 3.0% C. Los depósitos hechos por estas aleaciones tienen una buena dureza y resistencia a la abrasión que aumentan con el contenido de carbono y tungsteno, pero también la sensibilidad al agrietamiento. .

Las aleaciones a base de cobalto tienen altas resistencias a la oxidación, corrosión y calor; Un grado de carbono es excelente para las válvulas de escape de revestimiento duro utilizadas para los motores de combustión interna. Estos depósitos pueden retener una alta dureza y resistencia a la fluencia hasta 540 ° C. Algunas de estas aleaciones se utilizan para aplicaciones con temperaturas de servicio de hasta 980 ° C.

Estas aleaciones también muestran una muy buena resistencia al desgaste de metal a metal, sin embargo, su respuesta al tratamiento térmico es despreciable. Se puede emplear un tratamiento para aliviar el estrés para minimizar el agrietamiento.

Cuando se emplea el proceso de oxiacetileno para revestir con aleaciones de base de cobalto, se sugiere una llama reductora de pluma a cono 3X; El precalentamiento a 430 ° C con una llama neutra es recomendable para secciones pesadas. Para soldadura de arco de metal blindado (SMAW), la corriente continua con electrodo negativo (dcen) se utiliza con una longitud de arco corta. La superficie con el proceso de oxiacetileno puede aumentar el contenido de carbono, mientras que SMAW puede reducirlo, por lo que los efectos correspondientes sobre el metal depositado pueden tenerse en cuenta para llegar a las propiedades deseadas del metal depositado.

Tipo # 8. Aleaciones de revestimiento de base de níquel:

Las aleaciones de revestimiento de base de Ni más comunes contienen 0-3-1.0% C, 8-18% Cr, 2.0-45% B y 1.2-5-5% cada una de Si y hierro. Estas aleaciones pueden recubrirse por pulverización para lograr el espesor deseado de la capa depositada. Dependiendo de las características deseadas del metal depositado, estas aleaciones también pueden contener cobre, cromo, molibdeno, cromo-molibdeno y cromo-molibdeno-tungsteno.

Si están disponibles en forma de alambre, estas aleaciones basadas en Ni se pueden depositar mediante el proceso de soldadura de arco metálico con gas (GMAW); que elimina el uso de flujo y evita la captación de carbono del sustrato. Cuando se usa en su modo automático, el proceso puede emplearse para depositar el metal en recipientes cilíndricos para resistencia contra la corrosión.

En polvo, las aleaciones de base de Ni que contienen cromo y boro se pulverizan a la llama para obtener una superficie más uniforme en contornos irregulares de lo que es posible con los métodos convencionales.

Debido a su dureza en caliente y resistencia a la erosión, la aplicación típica de las aleaciones de tipo Ni-Cr-B es en las bombas de pozos de petróleo, mientras que la resistencia a la erosión de los gases de escape de las aleaciones de Ni-Cr-Mo las hace adecuadas para el revestimiento de las válvulas de escape de automóviles y aeronaves. .

Tipo # 9. Aleaciones de revestimiento de base de cobre:

Las aleaciones de revestimiento con base de cobre se emplean principalmente para resistir la corrosión y la erosión por cavitación en metales básicos menos costosos como el hierro. La mayoría de estas aleaciones son resistentes al ataque atmosférico, a la corrosión por sal y agua dulce, ya la solución alcalina no amoniacal y a los ácidos reductores; sin embargo, no son adecuados para servicio de temperatura elevada por encima de 200-260 ° C.

Las propiedades del depósito de soldadura se ven afectadas por el proceso de soldadura utilizado. Los métodos de soldadura con arco de tungsteno y oxiacetileno y gas (GTAW, por sus siglas en inglés) se prefieren para la superficie sobre un sustrato de acero para evitar la absorción de hierro que actúa como un endurecedor. Los métodos SMAW y GMAW requieren una técnica rápida y amplia de tejido por inserción para la primera capa. El proceso GMAW emerge en grandes áreas, mientras que para reparaciones menores se favorece el proceso GTAW con electrodo toriado.

Debido a sus propiedades antiadherentes y de resistencia al desgaste por fricción, las aleaciones con base de cobre se utilizan normalmente para el revestimiento de superficies de rodamientos.