ویژگی های فولاد هادفیلد: ترکیب، کاربرد

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-17 18:49

صنعت متالورژی یکی از مهمترین اجزای تولید ناخالص داخلی هر کشور است و همچنین مواد منحصر به فرد و مفیدی را تولید می کند. بشر نمی تواند بدون محصولات تولید شده توسط کارخانه های متالورژی کار کند. فولاد یکی از آنهاست. انواع مختلفی از این ماده وجود دارد که در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. فولادی که شکل پذیری و درجه سایش بالایی دارد، همچنین فولاد هادفیلد است، آلیاژی منحصر به فرد است. الزامات آن توسط GOST 977-88 و آنالوگ های خارجی (ایالات متحده آمریکا، انگلستان، آلمان، چین، ژاپن، فنلاند، اسپانیا، کره) تنظیم می شود.

تاریخ فولاد هادفیلد

بر اساس نام، می توان ادعا کرد که رابرت هادفیلد بود که این آلیاژ را دریافت کرد. این توسعه دهنده کی بود؟ رابرت هادفیلد متالورژیست انگلیسی است که در سال 1882 آلیاژی با استحکام بیشتر به دست آورد. به سرعت، این فولاد گسترده شد و معلوم شد که یک ماده بسیار منحصر به فرد است.

بعد از اینکه هادفیلد یک فولاد منحصر به فرد ساخت، ارتش به توسعه آن علاقه مند شد. این تعجب آور نیست، زیرا چنین آلیاژی جزء ضروری برای ایجاد تجهیزات حفاظتی برای ارتش است.

کلاه‌های پیاده نظام تقویت‌شده اولین تجهیزات حفاظتی مبتنی بر فولاد هادفیلد هستند. کلاه های مشابهی توسط سربازان ارتش بریتانیا استفاده شد، سپس ارتش ایالات متحده به توسعه علاقه مند شد و تولید آنها را آغاز کرد. تا دهه 80، فناوری فولاد هادفیلد تغییری نکرد. اما از دهه 80، یک آلی پلاستیک ساخته شده است که به اندازه مواد ساخته شده توسط متالورژیست بریتانیایی قوی است، اما بسیار سبک تر بود.

کلاههای پیاده نظام تنها کاربرد فولاد هادفیلد نیست. شرکت انگلیسی ویکرز اولین شرکتی بود که از این فولاد مرغوب برای مصارف دیگر استفاده کرد. مسیر مخزن کاترپیلار از آلیاژ هادفیلد در دهه 20 شروع به تولید کرد. فولاد مسافت پیموده شده مسیرهای تانک را از 500 به 4800 کیلومتر افزایش داد. در طول جنگ جهانی اول، چنین افزایش مسافت پیموده شده تقریباً یک معجزه در نظر گرفته شد. فولاد هادفیلد برای ساخت تانک ها ضروری شده است. به زودی این آلیاژ نه تنها در مخازن سازی، بلکه در سایر صنایع نیز مورد استفاده قرار گرفت. در اتحاد جماهیر شوروی، ذوب فولاد هادفیلد در سال 1936 آغاز شد.

فولاد هادفیلد: ترکیب

ترکیب شیمیایی
عنصر (جدول تناوبی)	Fe	C	Mn	Si	سایر ناخالصی
Content، %	82	1	12	1	4

با تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی به ویژه درصد کربن و منگنز می توان دریافت که این فولاد آستنیتی است. این ساختار باعث افزایش مقاومت در برابر سایش و تقویت آلیاژ می شود. بنابراین، فولاد در برابر فرآیندهای تغییر شکل مقاوم است و دارای درجه بالایی از شکل پذیری و مقاومت ضربه است. متالورژی ها ادعا می کنند که این آلیاژ اولین فولاد آلیاژی بود که به تولید انبوه رسید.

خواص فولاد هادفیلد

به دلیل خواصی که دارد، فولاد آستنیتی را نمی توان با ابزارهای برش پردازش کرد، زیرا چقرمگی بالایی دارد. برای ساخت محصولات از این ماده، فقط ریخته گری می تواند مناسب باشد.

آلیاژ هادفیلد قابلیت سخت کاری بالایی دارد که بسیار بالاتر از آلیاژهای فولادی مشابه است. فولاد آستنیتی دارای سختی کم، اما همچنین مقاومت در برابر سایش بالا در برابر ضربه، فشار بالا و دمای شدید است. با توجه به این ویژگی ها می توان گفت که فولاد متالورژیست انگلیسی برای کار در محیط های تهاجمی مناسب است.

ویژگی های فناوری جوشکاری فولاد هادفیلد

هدایت حرارتی آستنیت بسیار کمتر از سایر فولادها است، ۴ تا ۶ برابر. ضریب انبساط حرارتی چندین برابر بیشتر از فولادهای کم کربن است - 1.9 برابر. اینها ویژگی های بسیار مهم فلز هستند، زیرا بر امکان آن تأثیر می گذاردترک های سرد در ناحیه تاثیر دما.

احتمال ترک خوردگی داغ وجود دارد که به دلیل انقباض ریخته گری آلیاژ است که 1.6 برابر فلز ملایم است. دمای بالا ساختار آستنیتی را به ساختار مارتنزیتی تبدیل می‌کند که خطر ترک خوردن در ناحیه با دمای بالا را افزایش می‌دهد.

کاربردهای فولاد هادفیلد

آستنیت به دلیل ترکیبات شیمیایی، خصوصیات و خصوصیاتش در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از محصولات فولادی می توانید از قابلیت اطمینان و بالاترین استحکام آنها مطمئن باشید.

فولاد مقاوم در برابر سایش یک ماده نسبتاً محبوب است. تعداد زیادی از شرکت های صنعتی که محصولات با مقاومت بالا تولید می کنند از فولاد هادفیلد استفاده می کنند. محصولات زیر از این آلیاژ ساخته شده اند:

• محصولات مهندسی.
• کامیون برای مسیرهای تانک.
• تراکتور.
• صلیب راه آهن.
• سوئیچ هایی که می توانند تحت شرایط ضربه و سایش شدید کار کنند.
• میله های زندان روی پنجره ها.
• اجزای سنگ شکن.

ساختن میله های زندان از آستنیت جالب است. بسیاری بر این باورند که این یک تمسخر رسمی زندانیانی است که قصد فرار دارند. طبق کلاسیک های این ژانر، بسیاری از اقوام برای زندانیان اره آهنی می آورند که به امید آزادی شروع به بریدن میله های پنجره می کنند.

در صورتبا استفاده از فلز معمولی امکان فرار وجود دارد. اما آلیاژ هادفیلد یک فولاد مقاوم در برابر سایش است که نمی توان آن را با اره برقی معمولی اره کرد. اگر شروع به اره کردن توری ها از آلیاژ هادفیلد کنید، سخت شدن سطح شروع می شود که مستلزم سخت شدن آستنیت است. اره برقی سختی توری را به سختی اره برقی و بالاتر افزایش می دهد. بنابراین، می توانیم در مورد غیر واقعی بودن فرار صحبت کنیم.

Steel 110G13L

ترکیب شیمیایی
عنصر (جدول تناوبی)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Content، %	حداکثر. 1	0, 9-1, 5	11، 5-15	0, 3-1	حداکثر. 0.05	حداکثر. 0، 12	حداکثر. 1

درجه فولاد 110G13L - آلیاژی که برای ریخته گری استفاده می شود و خواص ویژه ای دارد. این فولاد در برابر ضربه یا افت فشار مقاومت سایشی بالایی دارد.

استفاده از فولاد درجه 110G13L

این عیار فولاد در تولید مواد زیر استفاده می شود:

• قطعات با بارگذاری سنگین که باید در برابر سایش مقاوم باشند.
• سنگ شکن مخروطی.
• دندان، دیوارهای بیل مکانیکی.
• مورد گلوله، آسیاب گردابی.

آنالوگ درجه فولاد

بسیاری از کشورها فولاد مشابهی تولید می کنند.

انگلستان	فرانسه	اتریش	جمهوری چک	چین	ایتالیا	اسپانیا	ایالات متحده	آلمان
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

خواص فولاد درجه 110G13L

خواص فنی و مکانیکی مواد در جداول آورده شده است.

خواص ریخته گری
انقباض ریخته گری، %	2, 6-2, 7
خواص فناورانه
جوش	برای سازه های جوشی استفاده نمی شود
تردی مزاج	بدون تمایل
حساسیت به فلوکن	بدون حساسیت

خواص مکانیکی در T=20oC فولاد درجه ۱۱۰G13L

مجموعه	سایز	Ex.	sتا	sT	d5	y	KCU	درمان حرارتی
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Castings، GOST 21357-87			800	400	25	35		سخت شدن 1050 - 1100 درجه سانتی گراد، خنک شدن در آب
GOST 977-88	خز. خواص بر اساس نیاز مشتری تنظیم شده است

درمان حرارتی

عملیات حرارتی فولاد هادفیلد به طور مستقیم به سطح محتوای کربن در آلیاژ بستگی دارد. هر چه سطح کربن بالاتر باشد، دما باید بالاتر باشد. به عنوان مثال، اگر در سطح 1٪ در آلیاژ باشد، دما نباید کمتر از 900 درجه باشد. اگر کربن 1.5٪ باشد، پردازش در 1000 درجه امکان پذیر است. اگر کربن موجود در آلیاژ در سطح 1.6٪ باشد، دما باید بالاتر از 1050 درجه باشد. پس از آن خنک شدن با آب انجام می شود.

درجه حرارت بالا برای انحلال کامل کاربیدها که کیفیت ریخته گری را کاهش می دهد و برای رشد دانه های آستنیت ضروری است. مدت زمان نگهداری ریخته گری به ضخامت آن بستگی دارد. بنابراین، ضخامت 30 استمیلی متر به نوردهی 4 ساعت و 125 میلی متر - در 24 ساعت نیاز دارد.

مقاومت سایشی فولاد هادفیلد در حالت ریختگی مانند پس از سخت شدن است. ساختار آستنیت توسط یک شبکه کاربید احاطه شده است و در شرایط سایش مانند یک آلیاژ سخت شده همگن رفتار می کند. به همین دلیل است که می توان ادعا کرد که آستنیت ریخته گری در برخی ریزحجم ها چقرمگی و مقاومت سایشی مشابه فولاد سخت شده دارد. افزایش شکنندگی آن به دلیل تأثیر مش کاربید است که باعث تمرکز شدید تنش های داخلی می شود.

فولاد هادفیلد دهه ها پیش ساخته شد. امروزه فولاد آلیاژی جزء لاینفک تولید بسیاری از کالاها در صنایع مختلف می باشد. بدون آن، صنایعی مانند مهندسی مکانیک، صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، مواد غذایی و انرژی نمی توانند به طور عادی کار کنند. در مورد ساخت و ساز، ساخت تانک و توسعه انواع جدیدی از سلاح ها که از دستاوردهای جدید در صنعت متالورژی استفاده می کنند، فراموش نکنید. با این حال، مهندسان و متالوژیست ها به طور کامل تمام خواص، ویژگی ها و ویژگی های فولادهای آلیاژی را درک نمی کنند.