Datos de ensayo de desgaste abrasivo del acero para herramientas
La resistencia al desgaste se cita como una clasificación en lugar de un número único. Esta página recopila los datos de desgaste abrasivo medidos que cuatro ensayos de desgaste estándar produjeron para el acero para herramientas D2 y las aleaciones ferrosas de referencia con las que se comparan, junto con las condiciones de ensayo detrás de cada valor.
En qué se diferencian los cuatro ensayos
El ensayo de pasador sobre tambor (ASTM G 132) arrastra un pasador sobre tela abrasiva bajo una carga fija y reporta un factor de desgaste relativo frente a un pasador de referencia. Un factor más bajo significa menos material perdido, y la carga, la distancia de deslizamiento y el abrasivo deben indicarse con el resultado.
El ensayo de rueda de caucho con arena seca (ASTM G 65) presiona una probeta plana contra una rueda de caucho mientras la arena fluye entre ellas. Reproduce el desgaste de tres cuerpos de baja tensión, el modo detrás del desgaste en herramientas de labranza, pasadores de pivote y cables de acero.
El ensayo de trituradora de mandíbulas (ASTM G 81) tritura mineral entre dos placas y reporta el volumen de material perdido por cada kilogramo de mineral triturado. Es un ensayo de desgaste por excavación de alta tensión, y el abrasivo puede adaptarse al mineral que la herramienta encuentra realmente.
El ensayo de impulsor en tambor lanza abrasivo contra probetas de paleta y combina abrasión con impacto. De los cuatro, es el más cercano al servicio de martillos de trituradora, barras de soplado y revestimientos de molino.
La dureza domina los ensayos de baja tensión, por lo que una aleación más dura suele perder menos volumen. En aleaciones duras, la clasificación puede cambiar con el propio abrasivo, porque el abrasivo y los carburos del acero tienen entonces una dureza comparable. Por eso un acero para herramientas se evalúa con más de uno de estos ensayos.
Datos de desgaste abrasivo de pasador sobre tambor
Carga 66,7 N (15 lbf), diámetro del pasador 6,35 mm (0,25 in.). El factor de desgaste relativo se normaliza frente a un pasador de referencia ensayado bajo las mismas condiciones.
| Aleación | Dureza, HB | Factor de desgaste relativo WF | Desgaste volumétrico, mm3/m |
|---|---|---|---|
| Acero inoxidable, tipo 304 | 207 | 0.73 | 0.86 |
| Acero de baja aleación, ASTM A 514 | 256 | 0.98 | 1.11 |
| Acero de baja aleación, AISI 4340 | 540 | 0.73 | 0.95 |
| Acero para herramientas, tipo D2 | 698 | 0.42 | 0.49 |
| Fundición blanca de alto cromo | 661 | 0.27 | 0.31 |
| Acero al carbono, AISI 1060 | 785 | 0.50 | 0.56 |
Fuente: ASM Handbook, Vol. 8, datos típicos de desgaste de pasador sobre tambor para aleaciones ferrosas.
Datos de desgaste abrasivo de rueda de caucho con arena seca
Pérdida de volumen en milímetros cúbicos después del ensayo bajo el procedimiento A o el procedimiento B. El procedimiento B es la condición utilizada para la mayoría de los materiales ferrosos.
| Aleación | Dureza, HV | Pérdida de volumen, mm3 procedimiento A | Pérdida de volumen, mm3 procedimiento B |
|---|---|---|---|
| Acero inoxidable, tipo 304 | 207 | 408.0 | 170.8 |
| Acero de baja aleación, ASTM A 514 | 256 | … | 134.1 |
| Acero de baja aleación, AISI 4340 | 540 | … | 74.0 |
| Acero para herramientas, tipo D2 | 689 | 45.3 | 14.6 |
| Fundición blanca de alto cromo | 661 | 31.5 | 12.7 |
| Acero al carbono, AISI 1060 | 785 | … | 32.1 |
Fuente: ASM Handbook, Vol. 8, datos típicos de desgaste abrasivo de rueda de caucho con arena seca. Un ensayo es válido cuando el coeficiente de variación entre corridas se mantiene por debajo del 7 por ciento.
Condiciones estándar para el ensayo de rueda de caucho con arena seca
| Procedimiento ASTM | Fuerza N | Fuerza lbf | Rueda revoluciones | Distancia abrasionada m |
|---|---|---|---|---|
| A | 130 | 29 | 6,000 | 4,309 |
| B | 130 | 29 | 2,000 | 1,436 |
| C | 130 | 29 | 100 | 71.8 |
| D | 45 | 10 | 6,000 | 4,309 |
| E | 130 | 29 | 1,000 | 718 |
Fuente: ASM Handbook, Vol. 8. Los resultados de diferentes procedimientos no son directamente comparables, por lo que la letra del procedimiento debe acompañar al número.
Datos de desgaste abrasivo de trituradora de mandíbulas
Pérdida de volumen en milímetros cúbicos por cada kilogramo de cuarcita de alto contenido de sílice triturada. La dispersión sigue a cada valor y proviene de veinte lecturas de dureza en las dos caras de desgaste de un par de probetas.
| Aleación | Dureza, HV | Pérdida de volumen, mm3 por kg de cuarcita |
|---|---|---|
| Acero inoxidable, tipo 304 | 207 | 27.7 ± 4.9 |
| Acero austenítico, 13% Mn | 230 | 13.2 ± 2.1 |
| Acero de baja aleación, ASTM A 514 | 256 | 23.9 ± 3.3 |
| Acero de baja aleación, AISI 4340 | 540 | 13.8 ± 1.4 |
| Acero para herramientas, tipo D2 | 698 | 15.9 ± 2.5 |
| Fundición blanca de alto cromo | 661 | 15.6 ± 2.2 |
Fuente: ASM Handbook, Vol. 8, datos típicos de desgaste de trituradora de mandíbulas para aleaciones ferrosas.
Datos de desgaste por abrasión con impacto, impulsor en tambor
Tasa de desgaste en milímetros cúbicos por hora para un ensayo de una hora y para el estado estacionario alcanzado después de cinco horas, frente a cuarcita de alto contenido de sílice.
| Aleación | Dureza, HV | ensayo de 1 h mm3/h | ensayo de 5 h mm3/h | Diferencia vs tasa de 1 h % |
|---|---|---|---|---|
| Acero inoxidable 304 | 207 | 112.2 | 102.3 | -8.8 |
| Acero 12% Mn | 230 | 84.2 | 69.7 | -17.2 |
| Acero de baja aleación, ASTM A 514 | 256 | 101.3 | 96.7 | -4.5 |
| Acero de baja aleación, AISI 4340 | 540 | 96.2 | 76.6 | -20.4 |
| Acero de baja aleación, REM 500 | 505 | 93.7 | 81.0 | -13.6 |
| acero para herramientas D2 | 698 | 70.2 | 57.0 | -18.8 |
| Fundición blanca de alto cromo | 661 | 69.1 | 58.0 | -16.1 |
Fuente: ASM Handbook, Vol. 8, datos típicos de desgaste de tambor de impulsor para aleaciones ferrosas. La primera hora es un período de rodaje, por lo que cada aleación del conjunto se desgasta más rápido en el ensayo de una hora que en estado estacionario.
Qué muestran los valores de D2 en cada ensayo
El acero para herramientas D2 aparece en los cuatro conjuntos de datos, lo que lo convierte en la referencia común en todos los modos de desgaste. En el ensayo de pasador sobre tambor devuelve un factor de desgaste relativo de 0,42 frente a 0,98 para ASTM A 514 y 0,73 para AISI 4340. En el ensayo de rueda de caucho con arena seca, la misma aleación pierde 14,6 mm3 bajo el procedimiento B frente a 74,0 mm3 para AISI 4340 y 32,1 mm3 para AISI 1060.
El resultado de la trituradora de mandíbulas no sigue la clasificación de baja tensión. D2 pierde 15,9 mm3 por kilogramo de cuarcita frente a 13,8 mm3 para el AISI 4340 más blando, lo que muestra que un contacto de excavación a alta tensión es un problema de selección diferente de la abrasión por deslizamiento, y un grado elegido solo con la clasificación de arena seca puede quedar corto en una trituradora.
En el ensayo de impulsor en tambor, D2 devuelve 70,2 mm3/h en la primera hora y 57,0 mm3/h en estado estacionario, cerca de la fundición blanca de alto cromo con 69,1 y 58,0. Aquí los carburos que aportan resistencia al desgaste realizan el mismo trabajo en ambos materiales.
La fundición blanca de alto cromo es la de mejor desempeño en tres de los cuatro conjuntos, y no es un acero para herramientas forjado. Se incluye porque es el material con el que se comparan los estudios de desgaste, y define el límite inferior de la escala.
Antes de citar estos números
Los valores provienen de ensayos de laboratorio sobre aleaciones específicas en una condición de tratamiento térmico específica. El tipo de abrasivo, el tamaño del abrasivo, la carga y la distancia de deslizamiento deciden la clasificación, y un cambio de abrasivo puede reordenar dos aleaciones duras. Cuando una tasa de desgaste decide un grado para un cliente, realice el ensayo con el abrasivo que coincida con la aplicación.
Un ensayo de desgaste clasifica materiales. Un grado que pierde la mitad del volumen de otro en el ensayo de rueda de caucho con arena seca no dura el doble en servicio, porque ese ensayo exagera la diferencia entre grados. La dureza en campo y el tamaño de partícula del abrasivo afectan los valores absolutos mucho más de lo que afectan la clasificación.
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Fuente: ASM Handbook, Volumen 8, Mechanical Testing and Evaluation (ASM International), artículo Abrasive Wear Testing de Jeffrey A. Hawk, U.S. Department of Energy, Albany Research Center. Los valores se reproducen únicamente para comparación y referencia. Aobo Steel suministra acero para herramientas en condición recocida.