تعریف مواد و ویژگیهای اصلی
NM500 نوعی ورق فولادی مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا است که بر اساس استاندارد ملی چینی GB/T 24186 تولید میشود؛ در این نامگذاری «NM» مخفف «Nai Mo» (مقاوم در برابر سایش) و عدد «۵۰۰» نشاندهندهی سختی اسمی برینل ۵۰۰ HBW است. این درجهٔ برتر از طریق فرآیند عملیات حرارتی آبدیدهسازی و تمپر کردن (Q&T) تولید میشود که ساختار ریزساختاری کاملاً مارتنزیتی ایجاد میکند و سختی استثنایی را فراهم میسازد، در عین حال به اندازهای استحکام ضربهای مناسب برای شرایط بارگذاری پویا حفظ میکند. محدوده سختی معمولی NM500 از تقریباً ۴۷۰ تا ۵۴۰ HBW متغیر است، با مقاومت کششی بیش از ۱۵۰۰ مگاپاسکال و مقاومت تسلیم حدود ۱۲۰۰ مگاپاسکال، که آن را بیش از سه برابر قویتر از صفحات فولادی معمولی با آلیاژ پایین میسازد. .
ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی
عملکرد برتر NM500 از ترکیب آلیاژی دقیقاً متعادل آن ناشی میشود. حداکثر محدودیت عناصر شامل کربن تا ۳۸/۰ درصد، سیلیسیم تا ۷۰/۰ درصد، منگنز تا ۷۰/۱ درصد، کروم تا ۲۰/۱ درصد و نیکل تا ۰۰/۱ درصد میباشد؛ همچنین افزودن کنترلشده مolibdenum، بور و عناصر نادر برای بهبود قابلیت سختشدن و مقاومت در برابر سایش انجام شده است. خواص مکانیکی کلیدی شامل سختی برینل در محدوده ۴۸۰ تا ۵۲۵ HBW، مقاومت کششی حداقل ۱۵۰۰ مگاپاسکال، ازدیاد طول تقریبی ۸ تا ۱۰ درصد و شکلپذیری ضربهای برابر یا بیشتر از ۲۴ ژول در دمای ۲۰- درجه سانتیگراد است که عملکرد قابل اعتماد این فولاد را حتی در محیطهای سرد تضمین میکند. این ترکیب سختی بسیار بالا و شکلپذیری متوسط، امکان مقاومت صفحه NM500 در برابر سایش شدید را فراهم میکند، در عین حال از شکست شکننده تحت بارهای ضربهای جلوگیری مینماید.
روشهای برش و ساخت
پردازش صفحه NM500 نیازمند تکنیکهای تخصصی است، زیرا این صفحه دارای سختی بالا و محتوای آلیاژی قابل توجهی است. برای برش بهصورت پروفیلی، برش لیزری بالاترین دقت را ارائه میدهد و کوچکترین منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) را ایجاد میکند و سختی صفحه را در لبه برش حفظ مینماید. برش پلاسما نیز مناسب است، بهویژه روشهای برش پلاسما زیر آب که گسترش حرارت را بهطور بیشتری محدود میکنند. برش اکسیسوخت برای صفحات ضخیمتر امکانپذیر است، اما در صورتی که ضخامت صفحه از ۳۰ میلیمتر بیشتر باشد، نیاز به پیشگرمکردن در دمای ۱۰۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد دارد تا از ترکخوردن لبهها جلوگیری شود. خنککردن پس از برش باید بهآرامی انجام شود؛ خنککردن ناگهانی لبههای داغ برشخورده با آب ممنوع است، زیرا ممکن است مناطق محلی شکنندهای ایجاد کند. برای خمکاری و شکلدهی توسط ماشینهای CNC، حداقل شعاع خم داخلی باید بسته به ضخامت ورق بین ۵ تا ۸ برابر ضخامت ماده باشد؛ خمکاری باید عمود بر جهت نورد انجام شود تا خطر ایجاد ترک به حداقل برسد. بازگشت الاستیک بالا باید از طریق محاسبات دقیق خمکاری اضافی جبران شود.
نیازمندیها و روشهای بهینه جوشکاری
جوشکاری حساسترین عملیات در کار با آلیاژ NM500 است، زیرا این ماده در برابر ترکهای سرد ناشی از هیدروژن آسیبپذیر است. استفاده از مواد مصرفی جوشکاری کمهیدروژن اجباری بوده و پیشگرمکردن ضروری است: ورقهایی با ضخامت ۱۵ تا ۳۰ میلیمتر باید تا دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد و ورقهای ضخیمتر از ۳۰ میلیمتر باید تا دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد پیشگرم شوند. دمای بین پاسها باید کمتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد نگه داشته شود تا از بازپخت بیشازحد و کاهش سختی در حجم اصلی ماده جلوگیری شود. محیط جوشکاری باید خشک و در برابر باد محافظت شده باشد، زیرا رطوبت هیدروژنی را وارد فرآیند میکند که میتواند منجر به ترکهای تأخیری شود. برای حفاری، م drills استاندارد HSS ناکافی هستند؛ بلکه باید از م drills کاربید آلیاژشده با کوبالت با فشار تغذیه بالا و سیال خنککننده فراوان استفاده شود تا از سختشدن سطحی سوراخ جلوگیری شود. در جوشکاری لایههای اولیه (ریشه)، اغلب از فلز پرکننده «نرمتر» با مقاومت کمتر از پایه NM500 استفاده میشود تا امکان توزیع تنش فراهم گردد؛ سپس برای لایههای نهایی (پوششی) از فلز پرکننده سختتر استفاده میشود، زیرا در این نواحی سایش منطقه جوش مورد نگرانی قرار دارد. .
کاربردهای صنعتی
مقاومت استثنایی NM500 در برابر سایش، آن را در صنایع سنگینی که تجهیزات در معرض سایش ساینده شدید قرار میگیرند، ضروری میسازد. در صنایع معدن و سنگشکنی، این فولاد برای سطلهای بیلزنها، تیغههای بیلها، بدنه کامیونهای تخلیه، روکشهای سنگشکنها، شیارها، هاپرها و سیستمهای نقاله بهکار میرود. صنعت سیمان از NM500 برای پرههای راهنماي جداکنندهها، مخروطهای تخلیه ذخیرهسازی کلینکر، شیارهای تخلیه سنگهای سینترشده و کانالهای خروجی آسیابهای آسیابکننده استفاده میکند. تسهیلات تولید انرژی از آن برای شیارهای حمل زغالسنگ، روکشهای فیدر و صفحات صافی کُبَرکننده استفاده میکنند. عملیات کفکشی نیز از NM500 برای لولههای کفکشی، پمپها و خطوط لوله مکش استفاده میکنند. کاربردهای دیگر شامل تیغههای بولدوزر، ظرفهای حمل مواد، همزنهای صنعتی و قطعات سایشی نصبشده در ایستگاههای اختلاط بتن، کارخانههای فولاد و تجهیزات بازیافت میباشد. در مقایسه با فولاد سازهای معمولی، NM500 میتواند عمر سایشی را ۲ تا ۳ برابر افزایش دهد و بهطور قابلتوجهی زمان ایستکاری تجهیزات و هزینههای نگهداری را کاهش دهد.