La placa de endurecida o recubierta se volvió comercialmente viable en 1965 cuando Roman F Arnoldy, fundador de Red Dog ™ Corporation, inventó y patentó el proceso de soldadura maciza. Esta invención permitió la deposición económica de una aleación de carburo de cromo resistente al desgaste que contenía 4.5% - 5% de carbono sobre una base de acero al carbono dúctil. Desde entonces y hoy se ha llevado a cabo un refinamiento y un desarrollo considerables, la gama de placas recubiertas disponibles incluye grados de carburo de cromo y tungsteno con una resistencia excepcional a la abrasión, la erosión y el impacto tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas. En la mayoría de los ambientes de abrasión severa, las aleaciones de carburo de cromo son la solución más económica.
Aleación Química
El revestimiento de aleación más utilizado es un hierro con alto contenido de cromo que contiene aproximadamente un tercio de cromo y más del 4 por ciento de carbono combinado.
Esto corresponde a Red Dog T200X con una química de:
C 5.4%, Mn 3.5%, Cr 34.0%, Otros 1.3%, Balance Fe.
Esta aleación estándar puede modificarse de varias maneras, ya sea para aumentar la resistencia a la abrasión mientras se reduce la firmeza, o viceversa. Por el contrario, la matriz puede endurecerse al reducir el manganeso al 1 por ciento, con cierta pérdida de firmeza. Se puede lograr un mayor refinamiento mediante la introducción de otros Elementos de aleación. (vea el Resumen del rango de placas de Red Dog para más detalles).
Carburos
El material que le da a las aleaciones de hierro con alto contenido de cromo su capacidad para resistir la abrasión es la formación de carburos primarios a partir de un compuesto químico de cromo, hierro y carbono, o carburo de hierro al cromo, también llamado simplemente carburo de cromo. Se puede producir carburo de cromo puro, pero es prohibitivamente costoso para la protección de áreas grandes, por lo que Red Dog utiliza un carburo mixto de cromo y hierro, que existe como carburo primario con la fórmula M7C3, donde M indica la mezcla de hierro y cromo en el compuesto.
Dureza
Una aleación de recubrimiento típica (T200X) comprende un compuesto de carburos de hierro cromo en una matriz de una aleación de carbono cromo hierro. La dureza de los carburos primarios de cromo y hierro es el equivalente a 1700HV en comparación con, por ejemplo, una lima de acero de taller típica, que tiene una dureza de 600HV. En general, la dureza de estas aleaciones se mide utilizando un probador de dureza Rockwell, que aunque no mide el carburo o la matriz, proporciona una indicación general aceptable de la dureza de las aleaciones. Un valor típico es 54-60 HRc.
Microestructura
Además de la química, la característica más importante del recubrimiento de la aleación es su microestructura. Cuando se ve al microscopio, los carburos aparecerán como un material blanco sobre un fondo oscuro, la matriz. Una microestructura ideal, para máxima resistencia a la abrasión, contendrá una disposición densa de agujas como carburos, que en sección transversal aparecen como hexágonos delgados con un pequeño orificio en el centro.
La presencia de manchas o avenidas blancas de forma irregular, como "patrones de espina de pescado" o como "escaleras" que tienen postes centrales con peldaños a cada lado, es una indicación de que el contenido de carbono es inferior al óptimo para una resistencia máxima a la abrasión, pero ha aumentado las propiedades de resistencia al impacto. Consulte el Resumen de la gama de placas Red Dog para obtener detalles de las formulaciones individuales de las aleaciones.
A continuación se ilustran las micrografías típicas de los revestimientos con diferente química.
Aumento de 200x Dureza promedio HRc 51.375
Análisis Químico
| Carbono | 2.88% | Cromo | 16.70% |
| Manganeso | 2.03% | Molibdeno | mones del 0.5% |
| Silicio | 0.37% | Boro | 0.62% |
Los carburos primarios se pueden identificar por su estructura cristalina. Cuando se cortan en un plano perpendicular, aparecen hexagonales. Independientemente del ángulo del corte, los carburos primarios generalmente aparecen con una cavidad negra cerca del centro, tienen esquinas afiladas, están definidas de forma nítida con estructuras contra el fondo oscuro de la matriz.
Esta micrografía muestra una aleación de composición menos que óptima en la que no hay estructuras de carburo primario visibles. Gran parte del contenido de cromo es visible como manchas blancas en la matriz. Los carburos menores aparecen como estructuras redondas o de hueso de pescado. Sin embargo, el tipo de aleación es adecuado para aplicaciones de alto impacto.
Aumento de 200x Dureza promedio HRc 51.87
Análisis Químico
| Carbono | 3.88% | Cromo | 26.40% |
| Manganeso | 2.55% | Molibdeno | menos de 0.05% |
| Silicio | 0.51% | Boro | menos de 0.5% |
El aumento del contenido de carbono y cromo da como resultado la formación de estructuras de carburo primario, que aparecen como formas hexagonales más claras en una matriz más oscura.
Tenga en cuenta la cavidad fácilmente visible dentro de cada carburo primario con forma cristalina.
Aumento de 200x Dureza promedio HRc 55.8
Análisis Químico
| Carbono | 4.33% | Cromo | 29.20% |
| Manganeso | 3.20% | Molibdeno | menos de 0.05% |
| Silicio | 0.43% | Boro | menos de 0.5% |
Esta muestra, la primera que cae dentro del rango deseable de 4-5 por ciento de carbono, muestra un mejor desarrollo de carburo primario. Las estructuras se distinguen fácilmente de la matriz oscura, con una excelente vista de la apariencia de los carburos primarios cortados en forma transversal (formas hexagonales más pequeñas), longitudinalmente (la forma más larga en forma de aguja, centro) y transversalmente (arriba a la derecha, con el centro hueco mostrado como una cavidad alargada). La densidad de los carburos dentro del material de la matriz está en el extremo inferior del rango aceptable de 35-35 por ciento.
Aumento de 200x Dureza promedio HRc 58.6
Análisis Químico
| Carbono | 4.78% | Cromo | 32.00% |
| Manganeso | 3.34% | Molibdeno | menos de 0.05% |
| Silicio | 0.47% | Boro | menos de 0.5% |
Esta micrografía muestra los carburos primarios como definidos con nitidez y fácilmente visibles dentro del material de matriz oscura. Observe la apariencia alargada de la cavidad central de cada estructura cristalina de carburo primario cuando se corta en ángulo. La densidad está dentro del rango deseable de 35 a 45 por ciento, con una distribución uniforme, que proporciona excelentes características de desgaste.
Aumento de 200x Dureza promedio HRc 59.8
Análisis Químico
| Carbono | 4.84% | Cromo | 31.60% |
| Manganeso | 3.09% | Molibdeno | menos de 0.5% |
| Silicio | 0.46% | Boro | menos de 0.5% |
En esta muestra final, las estructuras de carburo primario están en su densidad máxima, dentro del rango de 35-45 por ciento, creando una aleación con máxima resistencia al desgaste sin fragilidad excesiva. Todavía hay un amplio material de matriz para mantener los carburos primarios en su lugar. Los patrones de crecimiento cristalino en ángulo recto, se ven fácilmente, junto con las formas de corte transversal hexagonales distintivas y las formas longitudinales en forma de aguja, cada una con una cavidad central.
Nota:
Consulte el Resumen de la gama de placas Red Dog, que proporciona detalles de las propiedades de cada formulación de aleación y su idoneidad para condiciones de servicio particulares.
Apariencia
La apariencia de una placa recubierta no refleja necesariamente su resistencia al desgaste y, a menudo, son los materiales menos atractivos cosméticamente los que tienen mejores propiedades mecánicas.
Cuando el contenido de carbono de la capa supera el rango del 4 por ciento, el revestimiento se vuelve cada vez más viscoso y tiende a ser algo desigual. Incluso puede contener algunos pequeños agujeros que se extienden hasta la placa base. Para la mayoría de los usos, esta falta de suavidad no es importante.
Si es importante un acabado superficial liso, por ejemplo, cuando el flujo de material es crítico, se pueden producir superficies más lisas utilizando el proceso de soldadura por arco sumergido para depositar la capa recubiertas.
Grietas
Otra característica de la placa de buena calidad es la presencia de grietas de alivio de tensión que, al contrario de las primeras impresiones, son realmente beneficiosas para este material. La presencia de grietas en el revestimiento duro, a la frecuencia y el espaciado correctos, permite que la placa sea rolada, formada y doblada sin daños. Esta característica es una de las características básicas de las patentes de placa rígida de Red Dog.
Aplicaciones
La placa de recubrimiento de carburo de cromo de uso general Red Dog T200X generalmente puede proporcionar hasta 20 veces la vida útil del acero al carbono. En combinación con su versatilidad, esta es la razón por la cual la placa T200X se ha convertido en un gran reductor de costos en la fabricación de aluminio, asfalto, cemento, vidrio, petroquímicos, energía, pulpa y papel, acero y combustibles sintéticos, así como en dragado, minería, refinación de petróleo, procesamiento de alimentos y desechos, y numerosas aplicaciones de manejo de materiales, como el reciclaje de chatarra y acero.
La industria de fabricación de acero, por ejemplo, requiere protección contra el desgaste de tolvas, revestimientos de transportadores y barras de cribas de barra que se erosionan rápidamente sin protección de revestimiento rígido.
En la minería, sin protección de revestimiento rígido, los componentes críticos, como los revestimientos de canaletas, los revestimientos de carga frontal y las almohadillas de desgaste pierden su utilidad prematuramente debido al impacto de la materia siliciosa.
Las plantas de procesamiento de desechos utilizan productos recubiertos en los revestimientos de sus batidores e hidro-despulpadores, transportadores de tornillo y canales, revestimientos de desgaste de sección cónica, revestimientos de empacadoras, revestimientos de tinas, puntos de transferencia, compuertas de aletas, aspas de ventilador y revestimientos, y sistemas de eliminación de cenizas.
Tablas de conversión de dureza para aceros
Reimpreso con permiso de Society for Automotive Engineers Inc. en 1971
(valores entre paréntesis más allá del rango normal – sólo para información)