Χαρακτηριστικά χάλυβα Hadfield: σύνθεση, εφαρμογή

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-17 18:46

Η μεταλλουργική βιομηχανία είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά του ΑΕΠ κάθε χώρας και παράγει επίσης μοναδικά και χρήσιμα υλικά. Η ανθρωπότητα δεν θα μπορούσε χωρίς τα προϊόντα που παράγονται από μεταλλουργικές εγκαταστάσεις. Ο χάλυβας είναι ένας από αυτούς. Υπάρχουν διάφοροι τύποι αυτού του υλικού, που χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες. Ο χάλυβας, ο οποίος έχει υψηλή ολκιμότητα και βαθμό φθοράς, είναι επίσης χάλυβας Hadfield, είναι ένα μοναδικό κράμα. Οι απαιτήσεις για αυτό ρυθμίζονται από το GOST 977-88 και ξένα ανάλογα (ΗΠΑ, Αγγλία, Γερμανία, Κίνα, Ιαπωνία, Φινλανδία, Ισπανία, Κορέα).

Η ιστορία του χάλυβα του Χάντφιλντ

Με βάση το όνομα, μπορεί να υποστηριχθεί ότι ήταν ο Robert Hadfield που έλαβε αυτό το κράμα. Ποιος ήταν αυτός ο προγραμματιστής; Ο Robert Hadfield είναι ένας Άγγλος μεταλλουργός που απέκτησε ένα κράμα με αυξημένη αντοχή το 1882. Πολύ γρήγορα, αυτός ο χάλυβας έγινε ευρέως διαδεδομένος και αποδείχθηκε ότι ήταν ένα πολύ μοναδικό υλικό.

Αφού ο Hadfield ανέπτυξε έναν μοναδικό χάλυβα, ο στρατός άρχισε να ενδιαφέρεται για την ανάπτυξή του. Αυτό δεν προκαλεί έκπληξη, καθώς ένα τέτοιο κράμα είναι απαραίτητο συστατικό για τη δημιουργία προστατευτικού εξοπλισμού για τον στρατό.

Τα ενισχυμένα κράνη πεζικού είναι ο πρώτος προστατευτικός εξοπλισμός που βασίζεται σε χάλυβα Hadfield. Παρόμοια κράνη χρησιμοποιήθηκαν από στρατιώτες του βρετανικού στρατού, στη συνέχεια ο αμερικανικός στρατός ενδιαφέρθηκε για την ανάπτυξη και ξεκίνησε την παραγωγή τους. Μέχρι τη δεκαετία του '80, η τεχνολογία χάλυβα Hadfield δεν άλλαξε. Αλλά από τη δεκαετία του '80, έχει αναπτυχθεί ένα οργανοπλαστικό που είναι τόσο ισχυρό όσο το υλικό που ανέπτυξε ο Βρετανός μεταλλουργός, αλλά ήταν πολύ πιο ελαφρύ.

Τα κράνη πεζικού δεν είναι οι μόνες χρήσεις του χάλυβα Hadfield. Η βρετανική εταιρεία Vickers ήταν η πρώτη που χρησιμοποίησε αυτόν τον υψηλής ποιότητας χάλυβα για άλλους σκοπούς. Η τροχιά δεξαμενής κάμπιας άρχισε να παράγεται από το κράμα Hadfield στη δεκαετία του '20. Ο χάλυβας αύξησε τη χιλιομετρική απόσταση των τροχιών δεξαμενών από 500 σε 4800 χιλιόμετρα. Κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, μια τέτοια αύξηση στα χιλιόμετρα θεωρήθηκε σχεδόν θαύμα. Ο χάλυβας Hadfield έχει γίνει απαραίτητος για την κατασκευή δεξαμενών. Σύντομα αυτό το κράμα χρησιμοποιήθηκε όχι μόνο στην κατασκευή δεξαμενών, αλλά και σε άλλες βιομηχανίες. Στην ΕΣΣΔ, ο χάλυβας Hadfield άρχισε να τήκεται το 1936.

Hadfield Steel: Σύνθεση

Χημική σύνθεση
Στοιχείο (περιοδικός πίνακας)	Fe	C	Mn	Si	Άλλες ακαθαρσίες
Περιεχόμενο, %	82	1	12	1	4

Ανάλυση της χημικής σύνθεσης, ιδιαίτερα του ποσοστού άνθρακα και μαγγανίου, μπορεί να φανεί ότι πρόκειται για ωστενιτικό χάλυβα. Αυτή η δομή αυξάνει την αντοχή στη φθορά και ενισχύει το κράμα. Έτσι, ο χάλυβας είναι ανθεκτικός στις διεργασίες παραμόρφωσης, έχοντας υψηλό βαθμό ολκιμότητας και αντοχή σε κρούση. Οι μεταλλουργοί ισχυρίζονται ότι αυτό το κράμα ήταν το πρώτο κράμα χάλυβα που παρήχθη μαζικά.

Ιδιότητες χάλυβα Hadfield

Λόγω των ιδιοτήτων του, ο ωστενιτικός χάλυβας δεν μπορούσε να υποστεί επεξεργασία με εργαλεία κοπής, καθώς έχει υψηλή σκληρότητα. Για την κατασκευή προϊόντων από αυτό το υλικό, μόνο η χύτευση μπορεί να είναι κατάλληλη.

Το κράμα Hadfield έχει υψηλή ικανότητα σκλήρυνσης, η οποία είναι πολύ υψηλότερη από παρόμοια κράματα χάλυβα. Ο ωστενιτικός χάλυβας έχει χαμηλή σκληρότητα, αλλά και υψηλή αντοχή στη φθορά σε κρούση, υψηλή πίεση και ακραίες θερμοκρασίες. Με βάση αυτά τα χαρακτηριστικά, μπορούμε να πούμε ότι ο χάλυβας του Βρετανού μεταλλουργού είναι κατάλληλος για εργασία σε επιθετικά περιβάλλοντα.

Χαρακτηριστικά της τεχνολογίας συγκόλλησης χάλυβα Hadfield

Η θερμική αγωγιμότητα του ωστενίτη είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή των άλλων χάλυβα, κατά 4-6 φορές. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής είναι πολλές φορές μεγαλύτερος από αυτόν των χάλυβων χαμηλών εκπομπών άνθρακα - 1,9 φορές. Αυτά είναι πολύ σημαντικά χαρακτηριστικά του μετάλλου, καθώς επηρεάζει την πιθανότηταψυχρές ρωγμές στην περιοχή επιρροής των θερμοκρασιών.

Υπάρχει σημαντική πιθανότητα θερμής ρωγμής, η οποία οφείλεται στη συρρίκνωση χύτευσης του κράματος, η οποία είναι 1,6 φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήπιου μετάλλου. Η υψηλή θερμοκρασία μετατρέπει την ωστενιτική δομή σε μαρτενσιτική δομή, η οποία αυξάνει τον κίνδυνο ρωγμών στην περιοχή υψηλής θερμοκρασίας.

Εφαρμογές χάλυβα Hadfield

Λόγω της χημικής σύστασης, των χαρακτηριστικών και των χαρακτηριστικών του, ο ωστενίτης χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες. Χρησιμοποιώντας προϊόντα χάλυβα, μπορείτε να είστε σίγουροι για την αξιοπιστία και την υψηλότερη αντοχή τους.

Ο χάλυβας ανθεκτικός στη φθορά είναι ένα αρκετά δημοφιλές υλικό. Ένας τεράστιος αριθμός βιομηχανικών επιχειρήσεων που παράγουν προϊόντα υψηλής αντοχής χρησιμοποιούν χάλυβα Hadfield. Τα ακόλουθα προϊόντα κατασκευάζονται από αυτό το κράμα:

• Μηχανικά προϊόντα.
• Φορτηγά για πίστες δεξαμενών.
• Tractors.
• Σιδηροδρομικοί Σταυροί.
• Διακόπτες που μπορούν να λειτουργούν υπό σοβαρές συνθήκες κρούσης και τριβής.
• Κάγκες φυλακής στα παράθυρα.
• Στοιχεία θραυστήρα.

Είναι ενδιαφέρον να φτιάχνεις μπάρες φυλακών από ωστενίτη. Πολλοί πιστεύουν ότι πρόκειται για επίσημη κοροϊδία κρατουμένων που προσπαθούν να δραπετεύσουν. Σύμφωνα με τα κλασικά του είδους, πολλοί συγγενείς φέρνουν σιδηροπρίονα για κρατούμενους, οι οποίοι, με την ελπίδα της ελευθερίας, αρχίζουν να κόβουν ράβδους παραθύρων.

Σε περίπτωσηχρησιμοποιώντας συνηθισμένο μέταλλο υπάρχει πιθανότητα διαφυγής. Αλλά το κράμα Hadfield είναι ένας ανθεκτικός στη φθορά χάλυβας που δεν μπορεί να πριονιστεί με ένα συμβατικό σιδηροπρίονο. Εάν αρχίσετε να πριονίζετε σχάρες από το κράμα Hadfield, τότε αρχίζει η σκλήρυνση της επιφάνειας, η οποία συνεπάγεται σκλήρυνση του ωστενίτη. Το σιδηροπρίονο αυξάνει τη σκληρότητα του πλέγματος στη σκληρότητα του σιδηροπρίονου και πάνω. Επομένως, μπορούμε να μιλήσουμε για το μη πραγματικό της απόδρασης.

Χάλυβας 110G13L

Χημική σύνθεση
Στοιχείο (περιοδικός πίνακας)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Περιεχόμενο, %	μέγ. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	μέγ. 0,05	μέγ. 0, 12	μέγ. 1

Χάλυβας ποιότητας 110G13L - κράμα, που χρησιμοποιείται για χύτευση και έχει ειδικές ιδιότητες. Αυτός ο χάλυβας έχει υψηλή αντοχή στη φθορά σε κρούση ή πτώση πίεσης.

Χρήση χάλυβα ποιότητας 110G13L

Αυτή η ποιότητα χάλυβα χρησιμοποιείται στην παραγωγή των ακόλουθων υλικών:

• Εξαρτήματα με μεγάλο φορτίο που πρέπει να είναι ανθεκτικά στη φθορά.
• Θραυστήρας κώνου.
• Δόντια, τοίχοι εκσκαφέων.
• Θήκη μπάλας, μύλοι στροβιλισμού.

Ανάλογα ποιότητας χάλυβα

Πολλές χώρες παράγουν παρόμοιο χάλυβα.

Αγγλία	Γαλλία	Αυστρία	Τσεχία	Κίνα	Ιταλία	Ισπανία	ΗΠΑ	Γερμανία
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

Ιδιότητες χάλυβα ποιότητας 110G13L

Τεχνολογικές και μηχανικές ιδιότητες του υλικού δίνονται στους πίνακες.

Ιδιότητες Casting
Συρρίκνωση χύτευσης, %	2, 6-2, 7
Τεχνολογικές ιδιότητες
Συγκόλληση	Δεν χρησιμοποιείται για συγκολλημένες κατασκευές
Ευθραυστότητα ιδιοσυγκρασίας	Χωρίς κλίση
Flockenositivity	Χωρίς ευαισθησία

Μηχανικές ιδιότητες σε T=20oC ποιότητας χάλυβα 110G13L

Ποικίλα	Μέγεθος	Π.	sσε	sT	d5	y	KCU	Θερμική επεξεργασία
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Castings, GOST 21357-87			800	400	25	35		Σκληρότητα 1050 - 1100 ° C, ψύξη σε νερό
GOST 977-88	Γούνα. Οι ιδιότητες ορίζονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις πελατών

Θερμική επεξεργασία

Η θερμική επεξεργασία του χάλυβα Hadfield εξαρτάται άμεσα από το επίπεδο περιεκτικότητας σε άνθρακα στο κράμα. Όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο άνθρακα, τόσο υψηλότερη θα πρέπει να είναι η θερμοκρασία. Για παράδειγμα, εάν είναι στο επίπεδο του 1% στο κράμα, τότε η θερμοκρασία δεν πρέπει να είναι χαμηλότερη από 900 μοίρες. Εάν ο άνθρακας είναι 1,5%, τότε η επεξεργασία είναι δυνατή στους 1000 βαθμούς. Εάν ο άνθρακας στο κράμα είναι στο επίπεδο του 1,6%, τότε η θερμοκρασία πρέπει να είναι πάνω από 1050 μοίρες. Ακολουθεί ψύξη με νερό.

Η υψηλή θερμοκρασία είναι απαραίτητη για την πλήρη διάλυση των καρβιδίων, που υποβαθμίζουν την ποιότητα της χύτευσης, και για την ανάπτυξη των κόκκων ωστενίτη. Ο χρόνος διατήρησης της χύτευσης εξαρτάται από το πάχος της. Άρα, το πάχος είναι 30χιλιοστά απαιτεί έκθεση 4 ωρών και 125 χιλιοστά - σε 24 ώρες.

Η αντοχή στη φθορά του χάλυβα Hadfield στη χυτή κατάσταση είναι ίδια με αυτή μετά τη σκλήρυνση. Η δομή ωστενίτη περιβάλλεται από ένα δίκτυο καρβιδίου και συμπεριφέρεται υπό συνθήκες φθοράς με τον ίδιο τρόπο όπως ένα ομοιογενές σκληρυμένο κράμα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μπορεί να υποστηριχθεί ότι ο χυτός ωστενίτης σε ορισμένους μικροόγκους έχει την ίδια σκληρότητα και αντοχή στη φθορά με τον σκληρυμένο χάλυβα. Η αυξημένη ευθραυστότητά του οφείλεται στην επίδραση του πλέγματος καρβιδίου, το οποίο προκαλεί ισχυρή συγκέντρωση εσωτερικών τάσεων.

Ο χάλυβας Hadfield αναπτύχθηκε πριν από δεκαετίες. Σήμερα, ο κράμα χάλυβα αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της παραγωγής πολλών προϊόντων σε διάφορες βιομηχανίες. Χωρίς αυτήν, βιομηχανίες όπως η μηχανολογία, οι βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου, χημικών, τροφίμων και ενέργειας δεν θα μπορούσαν να λειτουργήσουν κανονικά. Μην ξεχνάτε την κατασκευή, την κατασκευή δεξαμενών και την ανάπτυξη νέων τύπων όπλων που χρησιμοποιούν νέα επιτεύγματα στη μεταλλουργική βιομηχανία. Ωστόσο, οι μηχανικοί και οι μεταλλουργοί δεν κατανοούν πλήρως όλες τις ιδιότητες, τα χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά των κραματοποιημένων χάλυβων.