En la práctica, se han establecido diferentes materiales para la fabricación de barras de impacto. Entre ellos se encuentran los aceros al manganeso, los aceros con estructura martensítica (en adelante, aceros martensíticos), los aceros al cromo y los compuestos de matriz metálica (MMC, por ejemplo, cerámica), en los que los distintos aceros se combinan con un tipo especial de cerámica.
Un aumento de la resistencia al desgaste del acero (dureza) suele ir acompañado de una reducción de la tenacidad (resistencia al impacto) del material.
Acero al manganeso
La resistencia al desgaste del acero al manganeso con estructura austenítica se debe al fenómeno del endurecimiento por deformación. La carga de impacto y presión produce un endurecimiento de la estructura austenítica en la superficie. La dureza inicial del acero al manganeso es de aproximadamente 200 HV (20 HRC, prueba de dureza según Rockwell). La resistencia al impacto es de aproximadamente 250 J/cm². Después del endurecimiento por deformación, la dureza inicial puede aumentar hasta una dureza de funcionamiento de hasta aproximadamente 500 HV (50 HRC). Las capas más profundas, aún no endurecidas, proporcionan la gran tenacidad de este acero. La profundidad y la dureza de las superficies endurecidas por deformación dependen de la aplicación y del tipo de acero al manganeso. La capa endurecida penetra hasta una profundidad de aproximadamente 10 mm. El acero al manganeso tiene una larga historia. Hoy en día, este acero se utiliza principalmente para mandíbulas trituradoras, conos trituradores y conchas trituradoras. En la trituradora de impacto, solo se recomienda utilizar barras de impacto de manganeso cuando se tritura material de alimentación menos abrasivo y muy grande (por ejemplo, piedra caliza).
Acero martensítico
La martensita es un tipo de hierro completamente saturado de carbono que se obtiene mediante un enfriamiento rápido. El carbono se elimina de la martensita únicamente durante el tratamiento térmico posterior, lo que mejora la resistencia y las propiedades de desgaste. La dureza de este acero oscila entre 44 y 57 HRC y la resistencia al impacto entre 100 y 300 J/cm². Por tanto, en cuanto a dureza y tenacidad, los aceros martensíticos se sitúan entre el acero al manganeso y el acero al cromo. Se utilizan cuando la carga de impacto es demasiado pequeña para endurecer el acero al manganeso y/o se requiere una buena resistencia al desgaste junto con una buena resistencia a la tensión de impacto.
Acero cromado
En el acero al cromo, el carbono se encuentra unido químicamente en forma de carburo de cromo. La resistencia al desgaste del acero al cromo se basa en estos carburos duros de la matriz dura, por lo que el movimiento se ve obstaculizado por desfases, lo que proporciona un alto grado de resistencia pero al mismo tiempo una menor tenacidad. Para evitar que el material se vuelva quebradizo, las barras de impacto deben tratarse térmicamente. Para ello, se debe observar que los parámetros de temperatura y tiempo de recocido se respeten exactamente. El acero al cromo tiene típicamente una dureza de 60 a 64 HRC y una resistencia al impacto muy baja de 10 J/cm². Para evitar la rotura de las barras de impacto de acero al cromo, no debe haber ningún elemento irrompible en el material de alimentación.
Compuestos de matriz metálica
Los composites de matriz metálica, es decir, MMC, combinan la alta resistencia de la matriz metálica con una cerámica extremadamente dura. En el proceso se producen preformas porosas de partículas cerámicas. La masa fundida metálica penetra en la red cerámica porosa. La experiencia y los conocimientos son específicos del proceso de fundición en el que se combinan dos materiales diferentes, es decir, acero con un espesor de 7,85 g/cm³ y cerámica con un espesor de 1 × 3 g/cm³, y se produce una infiltración completa. Esta combinación hace que las barras de impacto sean especialmente resistentes al desgaste y, al mismo tiempo, muy resistentes a los impactos. Con las barras de impacto hechas de composites del campo de la cerámica, se puede lograr una vida útil de tres a cinco veces más larga que la del acero martensítico.
Las ventajas de las barras de impacto con inserto cerámico:
- Muy resistente al desgaste
- Alta resistencia al impacto (dependiendo del material base)
- Una vida útil mayor que la del acero convencional, por lo tanto menores costos por tonelada