Značilnosti jekla Hadfield: sestava, uporaba

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-17 19:07

Metalurška industrija je ena najpomembnejših sestavin BDP vsake države, proizvaja pa tudi edinstvene in uporabne materiale. Človeštvo ni moglo brez izdelkov, ki jih proizvajajo metalurški obrati. Jeklo je eden izmed njih. Obstajajo različne vrste tega materiala, ki se uporabljajo v številnih panogah. Jeklo, ki ima visoko duktilnost in stopnjo obrabe, je tudi Hadfieldovo jeklo, je edinstvena zlitina. Zahteve zanj ureja GOST 977-88 in tuji analogi (ZDA, Anglija, Nemčija, Kitajska, Japonska, Finska, Španija, Koreja).

Hadfieldova zgodovina jekla

Na podlagi imena je mogoče trditi, da je to zlitino prejel Robert Hadfield. Kdo je bil ta razvijalec? Robert Hadfield je angleški metalurg, ki je leta 1882 pridobil zlitino s povečano trdnostjo. Precej hitro se je to jeklo razširilo in izkazalo se je, da je zelo edinstven material.

Ko je Hadfield razvil edinstveno jeklo, se je vojska začela zanimati za njegov razvoj. To ni presenetljivo, saj je takšna zlitina bistvena sestavina za izdelavo zaščitne opreme za vojsko.

Ojačane pehotne čelade so prva zaščitna oprema na osnovi jekla Hadfield. Podobne čelade so uporabljali vojaki britanske vojske, nato pa se je za razvoj zanimala ameriška vojska in začela njihovo proizvodnjo. Do 80-ih let se Hadfieldova jeklarska tehnologija ni spremenila. Toda od 80. let prejšnjega stoletja se je razvila organoplastika, ki je tako močna kot material, ki ga je razvil britanski metalurg, vendar je bil veliko lažji.

Pehotne čelade niso edina uporaba jekla Hadfield. Britansko podjetje Vickers je bilo prvo, ki je to visokokakovostno jeklo uporabilo za druge namene. Gosenica tanka gosenica se je začela izdelovati iz zlitine Hadfield v 20. letih. Jeklo je povečalo kilometrino tankovskih gosenic s 500 na 4800 kilometrov. Med prvo svetovno vojno je tako povečanje prevoženih kilometrov veljalo za skoraj čudež. Hadfield jeklo je postalo nepogrešljivo za gradnjo rezervoarjev. Kmalu je bila ta zlitina uporabljena ne samo pri gradnji rezervoarjev, ampak tudi v drugih panogah. V ZSSR so Hadfieldovo jeklo začeli taliti leta 1936.

Hadfield Steel: Sestava

Kemična sestava
Element (periodična tabela)	Fe	C	Mn	Si	Druge nečistoče
Vsebina, %	82	1	12	1	4

Z analizo kemične sestave, predvsem odstotka ogljika in mangana, je razvidno, da gre za avstenitno jeklo. Ta struktura poveča odpornost proti obrabi in okrepi zlitino. Tako je jeklo odporno na deformacijske procese, ima visoko stopnjo duktilnosti in udarne trdnosti. Metalurgi trdijo, da je bila ta zlitina prvo legirano jeklo, ki je bilo množično proizvedeno.

Lastnosti jekla Hadfield

Zaradi svojih lastnosti avstenitnega jekla ni bilo mogoče obdelati z rezalnimi orodji, saj ima visoko žilavost. Za izdelavo izdelkov iz tega materiala je lahko primerno samo litje.

Hadfieldova zlitina ima visoko zmogljivost utrjevanja, ki je veliko višja od podobnih jeklenih zlitin. Avstenitno jeklo ima nizko trdoto, a tudi visoko odpornost proti obrabi pri udarcih, visokih tlakih in temperaturnih ekstremih. Na podlagi teh lastnosti lahko rečemo, da je jeklo britanskega metalurga primerno za delo v agresivnih okoljih.

Lastnosti Hadfieldove tehnologije varjenja jekla

Toplotna prevodnost avstenita je precej nižja kot pri drugih jeklih, za 4-6 krat. Koeficient toplotnega raztezanja je večkrat večji od koeficienta nizkoogljičnih jekel - 1,9-krat. To so zelo pomembne lastnosti kovine, saj vpliva na možnosthladne razpoke v območju vpliva temperatur.

Obstaja velika možnost vročega razpokanja, kar je posledica krčenja zlitine, ki je 1,6-krat večja od blage kovine. Visoka temperatura pretvori avstenitno strukturo v martenzitno strukturo, kar poveča tveganje za razpoke v območju visoke temperature.

Hadfield jeklene aplikacije

Zaradi svoje kemične sestave, značilnosti in značilnosti se avstenit uporablja v številnih panogah. Z uporabo jeklenih izdelkov ste lahko prepričani v njihovo zanesljivost in najvišjo trdnost.

Jeklo, odporno proti obrabi, je precej priljubljen material. Ogromno število industrijskih podjetij, ki proizvajajo izdelke visoke trdnosti, uporablja jeklo Hadfield. Iz te zlitine so izdelani naslednji izdelki:

• inženirski izdelki.
• Tovornjaki za cisterne.
• Traktorji.
• Železniški križi.
• Stikala, ki lahko delujejo v hudih pogojih udarcev in odrgnin.
• Zaporniške rešetke na oknih.
• komponente drobilnika.

Iz avstenita je zanimivo narediti zaporniške rešetke. Mnogi menijo, da gre za formalno posmehovanje zapornikom, ki poskušajo pobegniti. Po klasiki žanra mnogi sorodniki prinesejo nožne žage za zapornike, ki v upanju na svobodo začnejo rezati okenske rešetke.

V primeruz uporabo navadne kovine obstaja možnost pobega. Toda zlitina Hadfield je jeklo, odporno proti obrabi, ki ga ni mogoče razžagati z običajno nožno žago. Če začnete žagati rešetke iz Hadfieldove zlitine, se začne utrjevanje površine, kar povzroči utrjevanje avstenita. Žaga za nož poveča trdoto mreže na trdoto nožne žage in več. Zato lahko govorimo o nerealnosti pobega.

Jeklo 110G13L

Kemična sestava
Element (periodična tabela)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Vsebina, %	maks. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	maks. 0,05	maks. 0, 12	maks. 1

Jeklo 110G13L - legirano, ki se uporablja za ulitke in ima posebne lastnosti. To jeklo ima visoko odpornost proti obrabi na udarce ali padce tlaka.

Uporaba jekla 110G13L

Ta vrsta jekla se uporablja pri proizvodnji naslednjih materialov:

• Močno obremenjeni deli, ki morajo biti odporni na obrabo.
• konusni drobilnik.
• Zobji, stene bagrov.
• Zaboj za kroglice, vrtinčni mlini.

Analogi iz jekla

Veliko držav proizvaja podobno jeklo.

Anglija	Francija	Avstrija	Češka	Kitajska	Italija	Španija	ZDA	Nemčija
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1,3401 X120Mn12 GX120Mn12

Lastnosti jekla 110G13L

Tehnološke in mehanske lastnosti materiala so podane v tabelah.

Lastnosti vlivanja
Skrčenje vlivanja, %	2, 6-2, 7
Tehnološke lastnosti
Varjenje	Se ne uporablja za varjene konstrukcije
Temper krhkost	Brez nagiba
Flockenosensitivity	Brez občutljivosti

Mehanske lastnosti pri T=20oC jekla razreda 110G13L

Sortiment	Velikost	Ex.	sdo	sT	d5	y	KCU	Toplotna obdelava
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Ulitki, GOST 21357-87			800	400	25	35		Utrjevanje 1050 - 1100 °C, hlajenje v vodi
GOST 977-88	krzno. lastnosti so nastavljene v skladu z zahtevami strank

Toplotna obdelava

Toplotna obdelava jekla Hadfield je neposredno odvisna od stopnje vsebnosti ogljika v zlitini. Višja kot je raven ogljika, višja mora biti temperatura. Na primer, če je v zlitini na ravni 1%, potem temperatura ne sme biti nižja od 900 stopinj. Če je ogljik 1,5%, je obdelava možna pri 1000 stopinjah. Če je ogljik v zlitini na ravni 1,6%, mora biti temperatura nad 1050 stopinj. Sledi hlajenje z vodo.

Visoka temperatura je potrebna za popolno raztapljanje karbidov, ki poslabšajo kakovost ulitka, in za rast avstenitnih zrn. Čas zadrževanja ulitka je odvisen od njegove debeline. Torej, debelina je 30milimetrov zahteva osvetlitev 4 ure, 125 milimetrov pa v 24 urah.

Odpornost proti obrabi Hadfield jekla v litem stanju je enaka kot po utrjevanju. Avstenitna struktura je obdana s karbidno mrežo in se v pogojih obrabe obnaša enako kot homogena kaljena zlitina. Zato je mogoče trditi, da ima liti avstenit v nekaterih mikroprostornah enako žilavost in odpornost proti obrabi kot kaljeno jeklo. Njegova povečana krhkost je posledica vpliva karbidne mreže, ki povzroča močno koncentracijo notranjih napetosti.

Jeklo Hadfield je bilo razvito pred desetletji. Danes je legirano jeklo sestavni del proizvodnje številnih izdelkov v različnih panogah. Brez nje panoge, kot so strojništvo, nafta in plin, kemična, živilska in energetska industrija, ne bi mogle normalno delovati. Ne pozabite na gradnjo, gradnjo tankov in razvoj novih vrst orožja, ki uporabljajo nove dosežke v metalurški industriji. Vendar pa inženirji in metalurgi ne razumejo v celoti vseh lastnosti, lastnosti in značilnosti legiranih jekel.