Hadfieldi terase omadused: koostis, kasutusala

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-17 18:48

Metallurgiatööstus on iga riigi SKT üks olulisemaid komponente ning toodab ka ainulaadseid ja kasulikke materjale. Inimkond ei saaks hakkama ilma metallurgiatehastes toodetud toodeteta. Teras on üks neist. Seda materjali on erinevat tüüpi, mida kasutatakse paljudes tööstusharudes. Teras, millel on kõrge elastsus ja kulumisaste, see on ka Hadfieldi teras, on ainulaadne sulam. Nõuded sellele on reguleeritud GOST 977-88 ja välismaiste analoogidega (USA, Inglismaa, Saksamaa, Hiina, Jaapan, Soome, Hispaania, Korea).

Hadfieldi terase ajalugu

Nime põhjal võib väita, et just Robert Hadfield sai selle sulami. Kes see arendaja oli? Robert Hadfield on inglise metallurg, kes sai 1882. aastal suurema tugevusega sulami. Üsna kiiresti sai see teras lai alt levinud ja osutus väga ainulaadseks materjaliks.

Pärast seda, kui Hadfield töötas välja ainulaadse terase, hakkas sõjavägi selle arendamise vastu huvi tundma. See pole üllatav, kuna selline sulam on sõjaväe kaitsevarustuse loomisel oluline komponent.

Tugevdatud jalaväekiivrid on esimene Hadfieldi terasel põhinev kaitsevarustus. Sarnaseid kiivreid kasutasid Briti armee sõdurid, seejärel hakkasid arenduse vastu huvi tundma USA sõjaväelased, kes alustasid nende tootmist. Kuni 80ndateni Hadfieldi terasetehnoloogia ei muutunud. Kuid alates 80ndatest on välja töötatud organoplast, mis on sama tugev kui Briti metallurgi väljatöötatud materjal, kuid oli palju kergem.

Jalaväekiivrid pole Hadfieldi terase ainsad kasutusalad. Briti ettevõte Vickers oli esimene, kes kasutas seda kvaliteetset terast muudel eesmärkidel. Röövikut hakati tootma Hadfieldi sulamist 20ndatel. Teras suurendas tankiroomikute läbisõitu 500 kilomeetrilt 4800 kilomeetrini. Esimese maailmasõja ajal peeti sellist läbisõidu suurenemist peaaegu imeks. Hadfieldi teras on muutunud tankide ehitamisel asendamatuks. Peagi hakati seda sulamit kasutama mitte ainult tankide ehitamisel, vaid ka muudes tööstusharudes. NSV Liidus hakati Hadfieldi terast sulatama 1936. aastal.

Hadfield Steel: koostis

Keemiline koostis
Element (periooditabel)	Fe	C	Mn	Si	Muud lisandid
Sisu, %	82	1	12	1	4

Analüüsides keemilist koostist, eriti süsiniku ja mangaani protsenti, on näha, et tegemist on austeniitse terasega. See struktuur suurendab kulumiskindlust ja tugevdab sulamit. Seega on teras vastupidav deformatsiooniprotsessidele, millel on kõrge elastsus ja löögitugevus. Metallurgid väidavad, et see sulam oli esimene legeerteras, mida hakati masstootma.

Hadfieldi terase omadused

Austeniitset terast ei saa selle omaduste tõttu lõikeriistadega töödelda, kuna sellel on kõrge sitkus. Sellest materjalist toodete valmistamiseks võib sobida ainult valamine.

Hadfieldi sulamil on kõrge töökõvenemisvõime, mis on palju suurem kui sarnastel terasesulamitel. Austeniitterasel on madal kõvadus, kuid ka kõrge kulumiskindlus löögi, kõrge rõhu ja äärmuslike temperatuuride korral. Nende omaduste põhjal võime öelda, et Briti metallurgi teras sobib töötamiseks agressiivses keskkonnas.

Hadfieldi teraskeevitustehnoloogia omadused

Austeniidi soojusjuhtivus on palju madalam kui teistel terastel, 4-6 korda. Soojuspaisumistegur on mitu korda suurem kui madala süsinikusisaldusega terastel - 1,9 korda. Need on metalli väga olulised omadused, kuna see mõjutab võimalustkülmapraod temperatuuride mõjupiirkonnas.

On märkimisväärne kuumpragunemise võimalus, mis on tingitud sulami valukahanemisest, mis on 1,6 korda suurem kui pehme metalli puhul. Kõrge temperatuur muudab austeniitse struktuuri martensiitseks struktuuriks, mis suurendab kõrge temperatuuriga piirkonnas pragunemise ohtu.

Hadfieldi terase rakendused

Keemilise koostise, omaduste ja omaduste tõttu kasutatakse austeniiti paljudes tööstusharudes. Terasetooteid kasutades võite olla kindel nende töökindluses ja kõrgeimas tugevuses.

Kulumiskindel teras on üsna populaarne materjal. Suur hulk kõrgtugevaid tooteid tootvaid tööstusettevõtteid kasutab Hadfieldi terast. Sellest sulamist on valmistatud järgmised tooted:

• Inseneritooted.
• Tankide roomikute veokid.
• Traktorid.
• Raudteeristid.
• Lülitid, mis võivad töötada tugevate löökide ja hõõrdumise tingimustes.
• Akende trellid.
• Purusti komponendid.

Austeniidist vanglatreesid on huvitav teha. Paljud usuvad, et see on formaalne mõnitamine vangide üle, kes üritavad põgeneda. Žanri klassikale kohaselt toovad paljud sugulased rauasaage vangidele, kes vabaduse lootuses hakkavad akende trelle lõikama.

Juhultavalist metalli kasutades on põgenemisvõimalus. Kuid Hadfieldi sulam on kulumiskindel teras, mida ei saa tavalise rauasaega saagida. Kui hakata reste saagima Hadfieldi sulamist, siis algab pinna kõvenemine, millega kaasneb austeniidi kõvenemine. Rauasaag suurendab võre kõvadust kuni rauasae kõvaduseni ja kõrgemale. Seetõttu võime rääkida põgenemise ebareaalsusest.

Teras 110G13L

Keemiline koostis
Element (periooditabel)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Sisu, %	max. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	max. 0,05	max. 0, 12	max. 1

Terase mark 110G13L - legeeritud, mida kasutatakse valanditel ja millel on erilised omadused. Sellel terasel on kõrge kulumiskindlus löögi või rõhu languse korral.

Terase klassi 110G13L kasutamine

Seda teraseklassi kasutatakse järgmiste materjalide tootmisel:

• Raskelt koormatud osad, mis peavad olema kulumiskindlad.
• Koonuspurusti.
• Hambad, ekskavaatorite seinad.
• Kuul, keerisveskid.

Terase klassi analoogid

Paljud riigid toodavad sarnast terast.

Inglismaa	Prantsusmaa	Austria	Tšehhi Vabariik	Hiina	Itaalia	Hispaania	USA	Saksamaa
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

Terase klassi 110G13L omadused

Materjali tehnoloogilised ja mehaanilised omadused on toodud tabelites.

Ülekandmisomadused
Valamise kokkutõmbumine, %	2, 6-2, 7
Tehnoloogilised omadused
Keevitamine	Ei kasutata keevitatud konstruktsioonide jaoks
Temperatuurne rabedus	Kallet pole
Flockenossensitivity	Ei ole tundlikkust

Mehaanilised omadused T=20oC terase klass 110G13L

Sortiment	Suurus	Ex.	sto	sT	d5	y	KCU	Kuumtöötlus
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Valandid, GOST 21357-87			800	400	25	35		Kõvenemine 1050–1100 °C, jahutamine vees
GOST 977-88	Karusnahk. omadused on seatud vastav alt kliendi nõudmistele

Kuumtöötlus

Hadfieldi terase kuumtöötlus sõltub otseselt sulami süsinikusisaldusest. Mida kõrgem on süsiniku tase, seda kõrgem peaks olema temperatuur. Näiteks kui see on sulamis 1% tasemel, ei tohiks temperatuur olla madalam kui 900 kraadi. Kui süsinikku on 1,5%, on töötlemine võimalik 1000 kraadi juures. Kui sulamis on süsiniku sisaldus 1,6%, siis peaks temperatuur olema üle 1050 kraadi. Sellele järgneb veega jahutamine.

Kõrge temperatuur on vajalik valu kvaliteeti halvendavate karbiidide täielikuks lahustumiseks ja austeniiditerade kasvuks. Valandi hoidmisaeg sõltub selle paksusest. Niisiis, paksus on 30millimeetrites nõuab säritust 4 tundi ja 125 millimeetrit 24 tunni jooksul.

Hadfieldi terase kulumiskindlus valatud olekus on sama, mis pärast kõvenemist. Austeniidi struktuur on ümbritsetud karbiidvõrguga ja käitub kulumistingimustes samamoodi nagu homogeenne karastatud sulam. Seetõttu võib väita, et mõnes mikromahus valatud austeniidil on sama sitkus ja kulumiskindlus kui karastatud terasel. Selle suurenenud rabedus on tingitud karbiidvõrgu mõjust, mis põhjustab tugeva sisepingete kontsentratsiooni.

Hadfieldi teras töötati välja aastakümneid tagasi. Tänapäeval on legeerteras paljude kaupade tootmise lahutamatu osa erinevates tööstusharudes. Ilma selleta ei saaks sellised tööstusharud nagu masinaehitus, nafta- ja gaasitööstus, keemia-, toiduaine- ja energiatööstus normaalselt toimida. Ärge unustage ehitust, tankide ehitamist ja uut tüüpi relvade väljatöötamist, mis kasutavad metallurgiatööstuses uusi saavutusi. Kuid insenerid ja metallurgid ei mõista täielikult legeerteraste omadusi, omadusi ja omadusi.