Сталь 110Г13Л относится к числу высокомарганцовистых сталей и обладает высокой износостойкостью. Износ деталей машин вообще является сложным процессом. Типовые случаи: обычное трение скольжения и абразивный износ. В первом случае металл наклепывается с поверхности, поэтому износостойкость существенно зависит от способности металла наклепываться. Во втором случае, когда частицы металла вырываются с поверхности, износостойкость определяется твердостью и сопротивлением отрыву. Износостойкость может быть повышена химико-термической обработкой.

Графитизированные стали содержат повышенное количество углерода (до 1,75 %) и до 1,6 % Si (кремния). Часть углерода в этих сталях после графитизирующего отжига (напоминающего отжиг для получения ковкого чугуна) выделяется в виде графита. После термической обработки структура стали состоит из зернистого перлита с некоторым количеством мелких округлых включений графита. При неабразивном износе графит играет роль смазки, предотвращая сухое трение и схватывание. Кроме того, эти стали обладают антивибрационными свойствами.

Графитизированную сталь применяют для изготовления штампов, матриц, коленчатых валов, шаров, лопастей, дробеструйных аппаратов и т.д.

Высокомарганцовистые стали, к которым относится 110Г13Л, содержат около 1 % С (углерода) и 12-13 % Мn (марганца), иногда такую сталь обозначают как Г13Л (1,1 % С; 13 % Мn; (0,5 % Si). Буква Л означает, что сталь литая. Такая сталь имеет структуру аустенита с избыточными карбидами (Fe, Мn)3С. Выделяясь по границам, карбиды снижают вязкость и прочность стали. Поэтому обычно изделия подвергают закалке с 1050-1100 град., в воде, получая структуру однородного марганцовистого аустенита с НВ=200(250). Характерной особенностью марганцовистого аустенита является его повышенная склонность к наклепу. При деформации на 60-70 % твердость стали Г13Л увеличивается до НВ 500, что объясняется большими искажениями кристаллической решетки, дроблением блоков мозаики и даже образованием структуры мартенсита в поверхностных слоях.

Немного истории

В России марганец начали получать в начале XIX века в виде сплава с железом - ферромарганца. "Горный журнал" в 1825 году упоминал о выплавке стали с применением марганца. С этого времени судьба элемента неразрывно связана с металлургией.

Великий русский металлург П. П. Аносов в своем классическом труде "О булатах", изданном в 1841 году, описывал исследования сталей с различным содержанием марганца. Для введения его в сталь Аносов использовал ферромарганец, полученный в тиглях. С 1876 года начинается промышленная выплавка ферромарганца в доменных печах Нижне-Тагильского завода.

Вехой в истории марганцовистых сталей стал 1882 год, когда молодой английский металлург Роберт Гадфильд выплавил сталь с высоким содержанием этого элемента - около 13%. Это практически соответствует современному химическому составу высокомарганцовистых сталей (11-15%).

В 1883 году Гадфильду был выдан первый патент на марганцовистую сталь, изготовленную присадкой к железу богатого ферромарганца. В последующие годы Гадфильд продолжал изучать проблемы, связанные с марганцовистой сталью. В 1883 году появились его труды: "О марганце и его применении в металлургии", "О марганцовистой стали". Исследования показали, что закалка в воде улучшает механические свойства марганцовистой стали. Гадфилъд получил еще ряд патентов, касающихся термической обработки марганцовистой стали, а в 1901 году им была запатентована конструкция печи, предназначенной для нагрева перед закалкой.

Благодаря высокой износостойкости марганцовистой стали, ее начали применять для изготовления тех деталей, которые в процессе эксплуатации истираются при значительном удельном давлении - рельсовых крестовин, щек дробилок, шаров шаровых мельниц, гусеничных траков и т. п. Самое удивительное заключалось в том, что под действием нагрузок эта сталь становилась все тверже и тверже. Причина такого нехарактерного для сталей явления была рассмотрена выше. И именно самоупрочнение послужило широкому распространению марганцовистой стали. Прежде всего, сталью Гадфильда в то время заинтересовались фирмы, выпускающие сейфы и замки.

Свойством самоупрочнения обладает и марганцовистый чугун. Так, экскаваторы, на которых были установлены подшипники из этого чугуна, находились в эксплуатации без ремонта вдвое дольше, чем их "собратья" с бронзовыми подшипниками.

Области применения стали 110Г13Л

Футеровка мельничная.Для грубого измельчения применяют ребристые, для тонкого - прямые или волнистые плиты. Сухари, решетки, клинья используются для создания полностью замкнутого пространства в мельнице, и также изготавливаются из 110Г13Л.

Плиты, щеки, брони дробилок. Из 110Г13Л изготавливаются быстроизнашиваемые части дробильного оборудования: плиты, щеки, брони, конуса дробилок различных типоразмеров: КМД, КСД, ККД, КРД, КМДТ, СМД, ШДП, СМ..

Экскаваторы ЭКГ, ЭШ. На экскаваторах типа ЭКГ, ЭШ, работающих в карьерах добывающей промышленности, самыми изнашиваемыми и самыми востребованными запасными частями являются зубья ковша, кромки режущие, стенки, траки гусеничные.

Ножи (режущие кромки) отвала. На бульдозерах, грейдерах Komatsu, Caterpillar, Hitachi и других используются изнашиваемые ножи (боковые, центральные). На погрузчиках изнашиваемой деталью являются зубья ковша.