Dans le domaine des pièces d'usure des concasseurs, l'acier à haute teneur en manganèse et la fonte à haute teneur en chrome sont les deux matériaux de base les plus largement utilisés. Il existe des différences significatives entre eux en termes de caractéristiques de performance, de conditions de travail applicables et de structure de coûts. La sélection correcte entre ces deux matériaux affecte directement l’efficacité opérationnelle et les coûts de production des équipements de concassage.
L'acier à haute teneur en manganèse, avec le ZGMn13 comme représentant typique, se caractérise notamment par sa capacité d'écrouissage unique. À l'état brut de coulée, l'acier à haute teneur en manganèse a une dureté initiale d'environ HB200 à HB250 seulement, mais il possède une ténacité exceptionnelle, lui permettant de résister à d'énormes charges d'impact sans se fracturer. Lorsque les plaques à mâchoires des concasseurs à mâchoires ou les revêtements concaves et de manteau des concasseurs à cône entrent en collision avec des matériaux durs, la surface de l'acier à haute teneur en manganèse subit rapidement une transformation martensitique induite par une déformation -, la dureté s'élevant rapidement au-dessus de HB450 à HB550, obtenant véritablement l'effet de devenir plus dure avec l'impact. Cette caractéristique fait de l'acier à haute teneur en manganèse le matériau préféré pour le traitement des roches dures telles que le granit et le basalte, particulièrement adapté aux applications de concassage grossier et moyen avec une énergie d'impact suffisante. Cependant, les limites de l'acier à haute teneur en manganèse sont également évidentes : lorsque l'énergie d'impact est insuffisante, son mécanisme d'écrouissage ne peut pas être entièrement activé, ce qui entraîne une résistance à l'usure qui est en fait inférieure à celle de l'acier allié ordinaire.
La fonte à haute teneur en chrome, représentée par des nuances telles que Cr15, Cr20 et Cr26, présente une microstructure contenant un grand volume de carbures de type M7C3-, qui ont une dureté aussi élevée que HV1200 à 1600, dépassant de loin le niveau de dureté durci en surface de l'acier à haute teneur en manganèse. Grâce au traitement de trempe et de revenu, la dureté globale de la fonte à haute teneur en chrome peut atteindre HRC58 à 65, ce qui lui confère une résistance exceptionnellement exceptionnelle à l'usure abrasive. Par conséquent, la fonte à haute teneur en chrome est largement utilisée dans des composants tels que les barres de soufflage des concasseurs à percussion, les marteaux des concasseurs à marteaux et les pièces d'usure des machines de fabrication de sable. Cependant, la ténacité de la fonte à haute teneur en chrome est bien inférieure à celle de l'acier à haute teneur en manganèse et elle est sensible aux charges d'impact, ce qui présente un risque de fissuration lors du broyage de gros matériaux ou lorsque des morceaux de fer y sont mélangés. Elle convient généralement aux applications avec un impact faible à moyen mais une abrasion élevée.
Du point de vue de la comparaison des performances, les avantages exceptionnels de l'acier à haute teneur en manganèse résident dans sa ténacité élevée et son excellente capacité d'écrouissage, tandis que ses inconvénients sont sa faible dureté initiale et sa dépendance excessive à l'impact. Les points forts de la fonte à haute teneur en chrome sont sa dureté extrêmement élevée et son excellente durée de vie, tandis que ses faiblesses sont une ténacité insuffisante et une résistance aux chocs limitée. Lors de la sélection pratique des matériaux, un jugement complet est nécessaire en fonction du type de concasseur, de la taille de l'alimentation, de la dureté du matériau et du niveau d'énergie d'impact. Pour les concasseurs à mâchoires et les concasseurs à cône, qui reposent principalement sur le concassage par compression et impliquent un fort impact, l'acier à haute teneur en manganèse est souvent le choix le plus fiable. Pour les concasseurs à percussion et les concasseurs à percussion à arbre vertical, qui reposent principalement sur le concassage par percussion et ont des exigences extrêmement élevées en matière de résistance à l'usure, la fonte à haute teneur en chrome démontre mieux ses avantages en termes de performances. Ces dernières années, l'émergence de la technologie de moulage composite bimétallique a tenté de combiner les atouts des deux matériaux, en utilisant de l'acier à haute teneur en manganèse dans les zones à fort impact-et de la fonte à haute teneur en chrome dans les zones à forte-usure, recherchant un meilleur équilibre entre dureté et ténacité.
