Благодаря высокой прочности композитного материала из высокомарганцевой и легированной стали, на поверхность можно нанести износостойкий сплав с высокой твердостью, что значительно повышает прочность поверхности зубьев ковша и позволяет получить более совершенные зубья. Поскольку этот материал обладает высокой прочностью и износостойкостью, для наплавки следует выбирать сплавы с высокой твердостью и хорошей износостойкостью.
Согласно соответствующим исследованиям, высокожелезистый сплав обладает большей износостойкостью, чем высокомарганцевая сталь, и высокожелезистый сплав или мартенситный чугун используется при изготовлении новых зубьев ковша и ремонте старых. При ремонте кончик старого зуба ковша можно срезать ацетиленовым пламенем, оставляя определенную канавку, а затем использовать сварочный пруток из аустенитной марганцевой стали для соответствующей обработки исходной формы, и, наконец, нанести сварочное покрытие на поверхность для повышения износостойкости крупных экскаваторов в шахтах.

Во-первых, механизм резки.
Когда зубья ковша взаимодействуют с породой (рудой) под воздействием сильной ударной нагрузки, с одной стороны, они контактируют с поверхностью породы (руды) и создают большую ударную силу. Если предел текучести материала зубьев ковша низок, то на кончике зуба происходит определенная пластическая деформация, в результате которой легко образуется пластическая борозда. С другой стороны, когда зубья ковша вдавливаются в породу (руду), если твердость зубьев ковша ниже твердости породы (руды), частицы породы (руды) вдавливаются в поверхность зубьев ковша, образуя длинные стружки в форме кривой или спирали, формируя режущую канавку, которая может сопровождаться образованием микростружек. В результате сдвигового воздействия и многочисленных деформаций стружка выделяет большое количество скрытой теплоты деформации, образуются плотно расположенные и аккуратные ступенчатые структуры, формируются складки. Кроме того, трение со сталью (рудой) приводит к выделению тепла трения, а комбинированное воздействие скрытой теплоты деформации и тепла трения вызывает резкое повышение температуры стружки, динамическую рекристаллизацию, размягчение при отпуске, динамический фазовый переход и т. д., изменяя внутреннюю структуру стружки, при этом в некоторых случаях может наблюдаться локальное плавление.
Во-вторых, механизм усталостного отслаивания.
Зубья ковша вставляются в породу (руду) возвратно-поступательно, и образующаяся на поверхности пластичная бороздка измельчается частицами породы при многократном подъеме, что может привести к образованию многослойного металлического стола. При превышении предела прочности материала зубьев ковша образуются трещины и хрупкие трещины. Первая трещина возникает перпендикулярно направлению износа, а вторая – вдоль направления износа, с гладкими бороздчатыми полосами на лицевой стороне, более плоскими на обратной и перекрывающимися полосами, образованными в результате деформации при измельчении по бокам. Если порода имеет угловатую форму, происходит срез деформированного слоя и образование обломков, которые имеют плоские и чешуйчатые края. Также существует ситуация, когда при многократном взаимодействии зубьев ковша и породы происходит пластическая деформация зубьев ковша и сильное упрочнение, в результате чего поверхность зубьев становится хрупкой. Под сильным воздействием породы на поверхности зубьев образуются хрупкие сколы, и на них появляются радиальные трещины различной глубины. Характеристика хрупкого растрескивания также строго соответствует механизму усталостного отслаивания. Механизм износа связан с материалом и условиями эксплуатации и включает в себя, главным образом, резание, усталостное отслаивание и другие механизмы. В целом, механизм резания доминирует в процессе износа зубьев ковша, достигая более 70%; с увеличением твердости зубьев ковша механизм усталостного отслаивания постепенно возрастает, составляя 20–30%; когда твердость материала достигает верхнего предела, хрупкость возрастает, и может происходить хрупкое скалывание. Для условий эксплуатации, в которых доминирует механизм резания, повышение твердости материала зубьев ковша способствует повышению его износостойкости; для механизма усталостного отслаивания материал должен обладать хорошей твердостью и прочностью соединения.Высокая твердостьВысокая трещиностойкость, низкая скорость роста трещин и высокая ударная усталостная прочность — все это способствует повышению износостойкости материалов.