Hadfīlda tērauda raksturojums: sastāvs, pielietojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-17 19:00

Metalurģijas rūpniecība ir viena no svarīgākajām katras valsts IKP sastāvdaļām, turklāt tā ražo unikālus un noderīgus materiālus. Cilvēce nevarēja iztikt bez metalurģijas rūpnīcu ražotajiem produktiem. Tērauds ir viens no tiem. Ir dažādi šī materiāla veidi, kurus izmanto daudzās nozarēs. Tērauds, kuram ir augsta elastība un nodiluma pakāpe, tas ir arī Hadfīlda tērauds, ir unikāls sakausējums. Prasības tai regulē GOST 977-88 un ārvalstu analogi (ASV, Anglija, Vācija, Ķīna, Japāna, Somija, Spānija, Koreja).

Hadfīlda tērauda vēsture

Pamatojoties uz nosaukumu, var apgalvot, ka tieši Roberts Hedfīlds saņēma šo sakausējumu. Kas bija šis izstrādātājs? Roberts Hedfīlds ir angļu metalurgs, kurš 1882. gadā ieguva sakausējumu ar paaugstinātu izturību. Diezgan ātri šis tērauds kļuva plaši izplatīts un izrādījās ļoti unikāls materiāls.

Pēc tam, kad Hadfīlds bija izstrādājis unikālu tēraudu, militārpersonas sāka interesēties par tā izstrādi. Tas nav pārsteidzoši, jo šāds sakausējums ir būtiska sastāvdaļa militāro aizsardzības līdzekļu izveidē.

Pastiprinātās kājnieku ķiveres ir pirmais aizsargaprīkojums, kura pamatā ir Hadfīlda tērauds. Līdzīgas ķiveres izmantoja britu armijas karavīri, pēc tam ASV militāristi sāka interesēties par izstrādi un sāka to ražošanu. Līdz 80. gadiem Hadfīldas tērauda tehnoloģija nemainījās. Bet kopš 80. gadiem ir izstrādāta organoplastika, kas ir tikpat izturīga kā britu metalurga izstrādātais materiāls, taču bija daudz vieglāks.

Kājnieku ķiveres nav vienīgais Hadfīlda tērauda lietojums. Britu kompānija Vickers bija pirmā, kas šo augstas kvalitātes tēraudu izmantoja citiem mērķiem. Kāpurķēžu tanku kāpurķēžu sāka ražot no Hadfīlda sakausējuma 20. gados. Tērauds palielināja tanku kāpurķēžu nobraukumu no 500 līdz 4800 kilometriem. Pirmā pasaules kara laikā šāds nobraukuma pieaugums tika uzskatīts par teju vai brīnumu. Hadfīlda tērauds ir kļuvis neaizstājams cisternu būvniecībā. Drīz vien šis sakausējums tika izmantots ne tikai cisternu būvē, bet arī citās nozarēs. PSRS Hadfīlda tēraudu sāka kausēt 1936. gadā.

Hadfīlda tērauds: sastāvs

Ķīmiskais sastāvs
Elements (periodiskā tabula)	Fe	C	Mn	Si	Citi piemaisījumi
Saturs, %	82	1	12	1	4

Analizējot ķīmisko sastāvu, īpaši oglekļa un mangāna procentuālo daudzumu, var redzēt, ka šis ir austenīta tērauds. Šī struktūra palielina nodilumizturību un nostiprina sakausējumu. Tādējādi tērauds ir izturīgs pret deformācijas procesiem, tam ir augsta elastības un triecienizturības pakāpe. Metalurgi apgalvo, ka šis sakausējums bija pirmais leģētais tērauds, kas tika ražots masveidā.

Hadfīlda tērauda īpašības

Austenīta tēraudu tā īpašību dēļ nevar apstrādāt ar griezējinstrumentiem, jo tam ir augsta izturība. Izstrādājumu ražošanai no šī materiāla var būt piemērota tikai liešana.

Hadfīlda sakausējumam ir augsta darba sacietēšanas spēja, kas ir daudz augstāka nekā līdzīgiem tērauda sakausējumiem. Austenīta tēraudam ir zema cietība, bet arī augsta nodilumizturība trieciena, augsta spiediena un temperatūras galējībās. Pamatojoties uz šīm īpašībām, mēs varam teikt, ka britu metalurga tērauds ir piemērots darbam agresīvā vidē.

Hadfīlda tērauda metināšanas tehnoloģijas iezīmes

Austenīta siltumvadītspēja ir daudz zemāka nekā citiem tēraudiem, 4-6 reizes. Termiskās izplešanās koeficients ir daudzkārt lielāks nekā tēraudiem ar zemu oglekļa saturu - 1,9 reizes. Šīs ir ļoti svarīgas metāla īpašības, jo tas ietekmē iespējuaukstas plaisas temperatūras ietekmes zonā.

Pastāv ievērojama karstās plaisāšanas iespēja, kas ir saistīta ar sakausējuma liešanas saraušanos, kas ir 1,6 reizes lielāka nekā vieglam metālam. Augsta temperatūra pārveido austenīta struktūru par martensīta struktūru, kas palielina plaisāšanas risku augstas temperatūras zonā.

Hadfīlda tērauda pielietojumi

Tā ķīmiskā sastāva, īpašību un īpašību dēļ austenītu izmanto daudzās nozarēs. Izmantojot tērauda izstrādājumus, varat būt pārliecināti par to uzticamību un augstāko izturību.

Nodilumizturīgs tērauds ir diezgan populārs materiāls. Liels skaits rūpniecības uzņēmumu, kas ražo augstas stiprības izstrādājumus, izmanto Hadfīldas tēraudu. No šī sakausējuma ir izgatavoti šādi produkti:

• Inženiertehniskie produkti.
• Kravas automašīnas tanku kāpurķēdēm.
• Traktori.
• Dzelzceļa krusti.
• Slēdži, kas var darboties smagu triecienu un nodiluma apstākļos.
• Cietuma restes uz logiem.
• Drupinātāja komponenti.

Ir interesanti izgatavot cietuma restes no austenīta. Daudzi uzskata, ka tā ir formāla ņirgāšanās par ieslodzītajiem, kuri cenšas aizbēgt. Saskaņā ar žanra klasiku daudzi radinieki nes zāģus ieslodzītajiem, kuri, cerot uz brīvību, sāk griezt logu restes.

Gadījumāizmantojot parasto metālu ir iespēja aizbēgt. Bet Hadfīlda sakausējums ir nodilumizturīgs tērauds, ko nevar zāģēt ar parasto metāla zāģi. Ja sākat zāģēt režģus no Hadfīlda sakausējuma, tad sākas virsmas sacietēšana, kas ietver austenīta sacietēšanu. Metāla zāģis palielina režģa cietību līdz metāla zāģa cietībai un augstāk. Tāpēc mēs varam runāt par bēgšanas nerealitāti.

Tērauds 110G13L

Ķīmiskais sastāvs
Elements (periodiskā tabula)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Saturs, %	maks. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	maks. 0,05	maks. 0, 12	maks. 1

Tērauda marka 110G13L - leģēts, ko izmanto lējumiem un kam ir īpašas īpašības. Šim tēraudam ir augsta nodilumizturība trieciena vai spiediena krituma gadījumā.

110G13L kategorijas tērauda izmantošana

Šo tērauda marku izmanto šādu materiālu ražošanā:

• Smagi noslogotas detaļas, kurām jābūt nodilumizturīgām.
• Kousu drupinātājs.
• Zobi, ekskavatoru sienas.
• Bumbu korpuss, virpuļdzirnavas.

Tērauda klases analogi

Daudzas valstis ražo līdzīgu tēraudu.

Anglija	Francija	Austrija	Čehija	Ķīna	Itālija	Spānija	ASV	Vācija
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

Tērauda markas 110G13L īpašības

Materiāla tehnoloģiskās un mehāniskās īpašības ir norādītas tabulās.

Apraides īpašības
Lietošanas saraušanās, %	2, 6-2, 7
Tehnoloģiskās īpašības
Metināšana	Neizmanto metinātām konstrukcijām
Rausuma trauslums	Bez slīpuma
Flockenosensitivity	Bez jutīguma

Mehāniskās īpašības pie T=20oC tērauda marka 110G13L

Sortiments	Izmērs	Piem.,	sto	sT	d5	y	KCU	Termiskā apstrāde
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Lējumi, GOST 21357-87			800	400	25	35		Cietināšana 1050 - 1100 °C, dzesēšana ūdenī
GOST 977-88	Kažokādas. rekvizīti ir iestatīti atbilstoši klienta prasībām

Termiskā apstrāde

Hadfīlda tērauda termiskā apstrāde ir tieši atkarīga no sakausējuma oglekļa satura līmeņa. Jo augstāks oglekļa līmenis, jo augstākai temperatūrai jābūt. Piemēram, ja sakausējumā tas ir 1% līmenī, tad temperatūra nedrīkst būt zemāka par 900 grādiem. Ja ogleklis ir 1,5%, tad apstrāde ir iespējama 1000 grādu temperatūrā. Ja ogleklis sakausējumā ir 1,6% līmenī, tad temperatūrai jābūt virs 1050 grādiem. Tam seko dzesēšana ar ūdeni.

Augsta temperatūra ir nepieciešama, lai pilnībā izšķīdinātu karbīdus, kas pasliktina lējuma kvalitāti, un lai augtu austenīta graudi. Lējuma turēšanas laiks ir atkarīgs no tā biezuma. Tātad biezums ir 30milimetriem nepieciešama 4 stundu ekspozīcija, bet 125 milimetriem - 24 stundu laikā.

Hadfīlda tērauda nodilumizturība liešanas stāvoklī ir tāda pati kā pēc sacietēšanas. Austenīta struktūru ieskauj karbīda tīkls un tā uzvedas nodiluma apstākļos tāpat kā viendabīgs rūdīts sakausējums. Tāpēc var apgalvot, ka lietajam austenītam dažos mikrotilpumos ir tāda pati stingrība un nodilumizturība kā rūdītam tēraudam. Tā palielinātais trauslums ir saistīts ar karbīda sieta ietekmi, kas izraisa spēcīgu iekšējo spriegumu koncentrāciju.

Hadfīlda tērauds tika izstrādāts pirms gadu desmitiem. Mūsdienās leģētais tērauds ir daudzu preču ražošanas neatņemama sastāvdaļa dažādās nozarēs. Bez tā tādas nozares kā mašīnbūve, naftas un gāzes, ķīmijas, pārtikas un enerģētikas rūpniecība nevarētu normāli darboties. Neaizmirstiet par būvniecību, tanku būvniecību un jaunu ieroču veidu izstrādi, kas izmanto jaunus sasniegumus metalurģijas nozarē. Tomēr inženieri un metalurgi pilnībā neizprot visas leģēto tēraudu īpašības, īpašības un raksturlielumus.