Charakterystyka stali Hadfielda: skład, zastosowanie

2025 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-24 13:23

Przemysł metalurgiczny jest jednym z najważniejszych składników PKB każdego kraju, a także produkuje unikalne i użyteczne materiały. Ludzkość nie mogła się obejść bez produktów wytwarzanych przez zakłady metalurgiczne. Jednym z nich jest stal. Istnieją różne rodzaje tego materiału, które znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Stal, która charakteryzuje się dużą ciągliwością i stopniem zużycia, jest to również stal Hadfielda, to wyjątkowy stop. Wymagania dotyczące tego są regulowane przez GOST 977-88 i zagraniczne analogi (USA, Anglia, Niemcy, Chiny, Japonia, Finlandia, Hiszpania, Korea).

Hadfielda ze stali

Na podstawie nazwy można argumentować, że to Robert Hadfield otrzymał ten stop. Kim był ten programista? Robert Hadfield to angielski metalurg, który w 1882 roku uzyskał stop o podwyższonej wytrzymałości. Stal ta dość szybko się rozpowszechniła i okazała się bardzo wyjątkowym materiałem.

Po tym, jak Hadfield opracował unikalną stal, wojsko zainteresowało się jej rozwojem. Nie jest to zaskakujące, ponieważ taki stop jest niezbędnym składnikiem do tworzenia wyposażenia ochronnego dla wojska.

Wzmocnione hełmy piechoty to pierwszy sprzęt ochronny wykonany ze stali Hadfielda. Podobne hełmy były używane przez żołnierzy armii brytyjskiej, następnie wojsko USA zainteresowało się ich rozwojem i rozpoczęło ich produkcję. Do lat 80-tych technologia stali Hadfielda nie uległa zmianie. Ale od lat 80. opracowano organoplast, który jest tak samo wytrzymały jak materiał opracowany przez brytyjskiego metalurga, ale był znacznie lżejszy.

Hełmy piechoty to nie jedyne zastosowania stali Hadfielda. Brytyjska firma Vickers jako pierwsza zastosowała tę wysokiej jakości stal do innych celów. Gąsienicę czołgu gąsienicowego zaczęto produkować ze stopu Hadfielda w latach 20-tych. Stal zwiększyła przebieg gąsienic czołgów z 500 do 4800 kilometrów. W czasie I wojny światowej taki wzrost przebiegu uznano za niemal cud. Stal Hadfielda stała się niezbędna do budowy czołgów. Wkrótce stop ten znalazł zastosowanie nie tylko w budowie zbiorników, ale także w innych gałęziach przemysłu. W ZSRR stal Hadfielda zaczęto wytapiać w 1936 roku.

Stal Hadfielda: Skład

Skład chemiczny
Element (układ okresowy)	Fe	C	Mn	Si	Inne zanieczyszczenia
Treść, %	82	1	12	1	4

Analiza składu chemicznego, zwłaszcza procentowej zawartości węgla i manganu, pozwalają stwierdzić, że jest to stal austenityczna. Taka struktura zwiększa odporność na zużycie i wzmacnia stop. Dzięki temu stal jest odporna na procesy odkształcania, posiadając wysoki stopień ciągliwości i udarności. Metalurdzy twierdzą, że ten stop był pierwszą stalą stopową, która była produkowana masowo.

Właściwości stali Hadfielda

Ze względu na swoje właściwości stal austenityczna nie może być obrabiana narzędziami skrawającymi, ponieważ ma wysoką ciągliwość. Do wytwarzania produktów z tego materiału nadaje się tylko odlewanie.

Stop Hadfielda ma wysoką zdolność utwardzania przez zgniot, która jest znacznie wyższa niż w przypadku podobnych stopów stali. Stal austenityczna charakteryzuje się niską twardością, ale również wysoką odpornością na ścieranie pod wpływem uderzeń, wysokich ciśnień i ekstremalnych temperatur. Na podstawie tych cech możemy stwierdzić, że stal brytyjskiego metalurga nadaje się do pracy w środowiskach agresywnych.

Cechy technologii spawania stali Hadfield

Przewodność cieplna austenitu jest znacznie niższa niż innych stali, 4-6 razy. Współczynnik rozszerzalności cieplnej jest wielokrotnie większy niż stali niskowęglowych - 1,9 razy. Są to bardzo ważne cechy metalu, ponieważ wpływają one na możliwośćzimne pęknięcia w obszarze wpływu temperatur.

Istnieje znaczna możliwość pękania na gorąco, co jest spowodowane skurczem odlewniczym stopu, który jest 1,6 razy większy niż w przypadku miękkiego metalu. Wysoka temperatura przekształca strukturę austenityczną w strukturę martenzytyczną, co zwiększa ryzyko pękania w obszarze wysokiej temperatury.

Zastosowania stali Hadfield

Ze względu na swój skład chemiczny, właściwości i właściwości austenit jest wykorzystywany w wielu gałęziach przemysłu. Stosując wyroby stalowe masz pewność ich niezawodności i najwyższej wytrzymałości.

Stal trudnościeralna jest dość popularnym materiałem. Ogromna liczba przedsiębiorstw przemysłowych wytwarzających produkty o wysokiej wytrzymałości wykorzystuje stal Hadfielda. Z tego stopu wykonane są następujące produkty:

• Produkty inżynieryjne.
• Ciężarówki do gąsienic.
• Ciągniki.
• Krzyże kolejowe.
• Przełączniki zdolne do pracy w warunkach silnych uderzeń i ścierania.
• Kraty więzienne w oknach.
• Komponenty kruszarki.

Interesujące jest wytwarzanie krat więziennych z austenitu. Wielu uważa, że jest to formalna kpina z więźniów, którzy próbują uciec. Według klasyków gatunku wielu krewnych przynosi więźniom piły do metalu, którzy w nadziei na wolność zaczynają wycinać kraty w oknach.

W przypadkuprzy użyciu zwykłego metalu istnieje możliwość ucieczki. Ale stop Hadfielda jest stalą odporną na zużycie, której nie można ciąć konwencjonalną piłą do metalu. Jeśli zaczniemy piłować kraty ze stopu Hadfielda, to zaczyna się utwardzanie powierzchni, co pociąga za sobą utwardzenie austenitu. Piła do metalu zwiększa twardość siatki do twardości piły do metalu i powyżej. Dlatego możemy mówić o nierzeczywistości ucieczki.

Stal 110G13L

Skład chemiczny
Element (układ okresowy)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Treść, %	maks. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	maks. 0,05	maks. 0, 12	maks. 1

Gatunek stali 110G13L - stopowy, który jest używany do odlewów i ma specjalne właściwości. Stal ta ma wysoką odporność na ścieranie pod wpływem uderzeń lub spadków ciśnienia.

Zastosowanie gatunku stali 110G13L

Ten gatunek stali jest używany do produkcji następujących materiałów:

• Ciężko obciążone części, które muszą być odporne na zużycie.
• Kruszarka stożkowa.
• Zęby, ściany koparek.
• Obudowa kuli, młyny wirowe.

Analogi klasy stali

Wiele krajów produkuje podobną stal.

Anglia	Francja	Austria	Czechy	Chiny	Włochy	Hiszpania	USA	Niemcy
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

Właściwości gatunku stali 110G13L

Właściwości technologiczne i mechaniczne materiału podano w tabelach.

Właściwości przesyłania
Skurcz odlewniczy, %	2, 6-2, 7
Właściwości technologiczne
Spawanie	Nie używane do konstrukcji spawanych
Kruchość temperowania	Brak nachylenia
Wrażliwość na flokowanie	Brak wrażliwości

Właściwości mechaniczne przy T=20oC gatunek stali 110G13L

Asortyment	Rozmiar	Ex.	sdo	sT	d5	y	KCU	Obróbka cieplna
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Odlewy, GOST 21357-87			800	400	25	35		Hartowanie 1050 - 1100 ° C, chłodzenie w wodzie
GOST 977-88	Futro. właściwości są ustawiane zgodnie z wymaganiami klienta

Obróbka cieplna

Obróbka cieplna stali Hadfielda zależy bezpośrednio od poziomu zawartości węgla w stopie. Im wyższy poziom węgla, tym wyższa powinna być temperatura. Na przykład, jeśli jest na poziomie 1% w stopie, to temperatura nie powinna być niższa niż 900 stopni. Jeśli węgiel wynosi 1,5%, przetwarzanie jest możliwe przy 1000 stopniach. Jeżeli węgiel w stopie jest na poziomie 1,6% to temperatura powinna być powyżej 1050 stopni. Następnie następuje schłodzenie wodą.

Wysoka temperatura jest niezbędna do całkowitego rozpuszczenia węglików, które pogarszają jakość odlewu oraz do wzrostu ziaren austenitu. Czas utrzymywania odlewu zależy od jego grubości. Tak więc grubość wynosi 30milimetry wymagają ekspozycji 4 godziny, a 125 milimetrów - w ciągu 24 godzin.

Odporność na ścieranie stali Hadfielda w stanie odlewanym jest taka sama jak po hartowaniu. Struktura austenitu otoczona jest siatką węglikową i zachowuje się w warunkach zużycia tak samo jak jednorodny utwardzony stop. Dlatego można argumentować, że odlewany austenit w niektórych mikroobjętościach ma taką samą wiązkość i odporność na zużycie jak stal hartowana. Jego zwiększona kruchość wynika z wpływu siatki węglikowej, która powoduje silną koncentrację naprężeń wewnętrznych.

Stal Hadfielda została opracowana kilkadziesiąt lat temu. Obecnie stal stopowa jest integralną częścią produkcji wielu wyrobów w różnych gałęziach przemysłu. Bez niej takie branże jak inżynieria mechaniczna, przemysł naftowo-gazowy, chemiczny, spożywczy i energetyczny nie byłyby w stanie normalnie funkcjonować. Nie zapomnij o budowie, budowie czołgów i rozwoju nowych rodzajów broni, które wykorzystują nowe osiągnięcia w przemyśle metalurgicznym. Jednak inżynierowie i metalurdzy nie w pełni rozumieją wszystkie właściwości, cechy i cechy stali stopowych.