Hadfield plieno charakteristikos: sudėtis, pritaikymas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-17 19:00

Metalurgijos pramonė yra viena iš svarbiausių kiekvienos šalies BVP sudedamųjų dalių, be to, ji gamina unikalias ir naudingas medžiagas. Žmonija neapsieitų be metalurgijos gamyklų gaminamos produkcijos. Plienas yra vienas iš jų. Yra įvairių šios medžiagos rūšių, kurios naudojamos daugelyje pramonės šakų. Plienas, pasižymintis dideliu lankstumu ir susidėvėjimo laipsniu, taip pat yra Hadfieldo plienas, yra unikalus lydinys. Jai keliamus reikalavimus reglamentuoja GOST 977-88 ir užsienio analogai (JAV, Anglija, Vokietija, Kinija, Japonija, Suomija, Ispanija, Korėja).

Hadfieldo plieno istorija

Remiantis pavadinimu, galima teigti, kad šį lydinį gavo Robertas Hadfieldas. Kas buvo šis kūrėjas? Robertas Hadfieldas yra anglų metalurgas, kuris 1882 m. gavo padidinto stiprumo lydinį. Gana greitai šis plienas paplito ir pasirodė esąs labai unikali medžiaga.

Hadfieldui sukūrus unikalų plieną, kariuomenė susidomėjo jo plėtra. Tai nenuostabu, nes toks lydinys yra esminis komponentas kuriant apsauginę įrangą kariuomenei.

Sustiprinti pėstininkų šalmai yra pirmoji apsauginė įranga, pagaminta iš Hadfieldo plieno. Panašius šalmus naudojo ir Didžiosios Britanijos kariuomenės kariai, vėliau plėtra susidomėjo ir jų gamybą pradėjo JAV kariuomenė. Iki devintojo dešimtmečio Hadfieldo plieno technologija nepasikeitė. Tačiau nuo devintojo dešimtmečio buvo sukurta organoplastika, kuri yra tokia pat tvirta kaip britų metalurgo sukurta medžiaga, tačiau buvo daug lengvesnė.

Pėstininkų šalmai nėra vieninteliai Hadfieldo plieno naudojimo būdai. Didžiosios Britanijos kompanija Vickers pirmoji panaudojo šį aukštos kokybės plieną kitiems tikslams. Vikšrų bako vikšras buvo pradėtas gaminti iš Hadfieldo lydinio XX a. Plienas padidino tankų vikšrų rida nuo 500 iki 4800 kilometrų. Pirmojo pasaulinio karo metais toks ridos padidėjimas buvo laikomas kone stebuklu. Hadfieldo plienas tapo nepakeičiamu cisternų statybai. Netrukus šis lydinys buvo pradėtas naudoti ne tik cisternų statyboje, bet ir kitose pramonės šakose. SSRS Hadfieldo plienas pradėtas lydyti 1936 m.

Hadfieldo plienas: sudėtis

Cheminė sudėtis
Elementas (periodinė lentelė)	Fe	C	Mn	Si	Kitos priemaišos
Turinys, %	82	1	12	1	4

Išanalizavus cheminę sudėtį, ypač anglies ir mangano procentinę dalį, matyti, kad tai austenitinis plienas. Ši struktūra padidina atsparumą dilimui ir sustiprina lydinį. Taigi plienas yra atsparus deformacijos procesams, turintis aukštą plastiškumą ir atsparumą smūgiams. Metalurgai tvirtina, kad šis lydinys buvo pirmasis legiruotasis plienas, pradėtas gaminti masiškai.

Hadfieldo plieno savybės

Dėl savo savybių austenitinio plieno negalima apdoroti pjovimo įrankiais, nes jis pasižymi dideliu kietumu. Gaminių iš šios medžiagos gamybai gali tikti tik liejimas.

Hadfield lydinys pasižymi dideliu kietėjimu, kuris yra daug didesnis nei panašių plieno lydinių. Austenitinis plienas turi mažą kietumą, bet taip pat didelį atsparumą dilimui, esant smūgiams, aukštam slėgiui ir ekstremalioms temperatūroms. Remdamiesi šiomis savybėmis galime teigti, kad britų metalurgo plienas yra tinkamas darbui agresyvioje aplinkoje.

Hadfieldo plieno suvirinimo technologijos ypatybės

Austenito šilumos laidumas yra daug mažesnis nei kitų plienų, 4–6 kartus. Šiluminio plėtimosi koeficientas daug kartų didesnis nei mažai anglies turinčio plieno – 1,9 karto. Tai labai svarbios metalo savybės, nes tai turi įtakos galimybeiš alti įtrūkimai temperatūros įtakos srityje.

Yra didelė karštojo įtrūkimo galimybė, atsirandanti dėl lydinio susitraukimo, kuris yra 1,6 karto didesnis nei švelnaus metalo. Aukšta temperatūra austenitinę struktūrą paverčia martensitine struktūra, o tai padidina įtrūkimų riziką aukštos temperatūros srityje.

Hadfieldo plieno taikymas

Dėl savo cheminės sudėties, savybių ir savybių austenitas naudojamas daugelyje pramonės šakų. Naudodami plieno gaminius galite būti tikri dėl jų patikimumo ir didžiausio stiprumo.

Dėvėjimui atsparus plienas yra gana populiari medžiaga. Daugybė pramonės įmonių, gaminančių didelio stiprumo gaminius, naudoja Hadfieldo plieną. Iš šio lydinio pagaminti šie produktai:

• Inžineriniai produktai.
• Sunkvežimiai tankų vikšrams.
• Traktoriai.
• Geležinkelio kryžiai.
• Jungikliai, galintys veikti esant stipriam smūgiui ir dilimui.
• Kalėjimo grotos ant langų.
• Smulkintuvo komponentai.

Įdomu gaminti kalėjimo grotas iš austenito. Daugelis mano, kad tai formalus pasityčiojimas iš kalinių, kurie bando pabėgti. Pasak žanro klasikų, daugelis giminaičių atneša metalinių pjūklų kaliniams, kurie, tikėdamiesi laisvės, pradeda pjauti langų grotas.

Tuo atvejunaudojant paprastą metalą yra galimybė pabėgti. Tačiau Hadfieldo lydinys yra dilimui atsparus plienas, kurio negalima pjauti įprastu metaliniu pjūklu. Jei pradedate pjauti groteles iš Hadfieldo lydinio, tada prasideda paviršiaus kietėjimas, o tai reiškia, kad austenitas sukietėja. Pjūklas padidina tinklelio kietumą iki metalinio pjūklo ir daugiau. Todėl galime kalbėti apie pabėgimo nerealumą.

Plienas 110G13L

Cheminė sudėtis
Elementas (periodinė lentelė)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Turinys, %	maks. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	maks. 0,05	maks. 0, 12	maks. 1

Plieno markė 110G13L – legiruotas, naudojamas liejiniams ir turintis ypatingų savybių. Šis plienas pasižymi dideliu atsparumu dėvėjimuisi smūgiams ar slėgio kritimams.

110G13L klasės plieno naudojimas

Ši plieno rūšis naudojama gaminant šias medžiagas:

• Smarkiai apkrautos dalys, kurios turi būti atsparios dilimui.
• Kūginis trupintuvas.
• Dantys, ekskavatorių sienelės.
• Rutulinis korpusas, sūkuriniai malūnai.

Plieno klasės analogai

Daugelis šalių gamina panašų plieną.

Anglija	Prancūzija	Austrija	Čekijos Respublika	Kinija	Italija	Ispanija	JAV	Vokietija
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

110G13L klasės plieno savybės

Technologinės ir mechaninės medžiagos savybės pateiktos lentelėse.

Perdavimo savybės
Liejimo susitraukimas, %	2, 6-2, 7
Technologinės savybės
Suvirinimas	Nenaudojamas suvirintoms konstrukcijoms
Nuotaikinimo trapumas	Jokio polinkio
Jautrumas flokavimui	Jokio jautrumo

Mechaninės savybės esant T=20oC plieno klasė 110G13L

Asortimentas	Dydis	Pvz.,	sto	sT	d5	y	KCU	Šiluminis apdorojimas
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Lietiniai, GOST 21357-87			800	400	25	35		Kietėjimas 1050–1100 °C, aušinimas vandenyje
GOST 977-88	Kailiniai. savybės nustatomos pagal kliento reikalavimus

Šiluminis apdorojimas

Hadfield plieno terminis apdorojimas tiesiogiai priklauso nuo anglies kiekio lydinyje. Kuo didesnis anglies lygis, tuo aukštesnė turėtų būti temperatūra. Pavyzdžiui, jei lydinyje jis yra 1%, tada temperatūra neturi būti žemesnė nei 900 laipsnių. Jei anglies yra 1,5%, tada apdorojimas galimas 1000 laipsnių temperatūroje. Jei lydinyje anglis yra 1,6%, tada temperatūra turi būti aukštesnė nei 1050 laipsnių. Po to aušinama vandeniu.

Aukšta temperatūra būtina norint visiškai ištirpinti karbidus, kurie blogina liejimo kokybę, ir augti austenito grūdeliams. Liejinio laikymo laikas priklauso nuo jo storio. Taigi, storis yra 30milimetrus reikia išlaikyti 4 valandas, o 125 milimetrus – per 24 valandas.

Lietinio Hadfield plieno atsparumas dilimui yra toks pat kaip ir po grūdinimo. Austenito struktūra yra apsupta karbido tinklu ir susidėvėjimo sąlygomis elgiasi taip pat, kaip vienalytis sukietėjęs lydinys. Štai kodėl galima teigti, kad kai kuriuose mikrotūriuose išlietas austenitas turi tokį patį kietumą ir atsparumą dilimui kaip ir grūdintas plienas. Padidėjęs jo trapumas atsiranda dėl karbido tinklelio, kuris sukelia stiprią vidinių įtempių koncentraciją.

Hadfield plienas buvo sukurtas prieš dešimtmečius. Šiandien legiruotasis plienas yra neatsiejama daugelio įvairių pramonės šakų prekių gamybos dalis. Be jo tokios pramonės šakos kaip mechaninė inžinerija, naftos ir dujų, chemijos, maisto ir energetikos pramonė negalėtų normaliai funkcionuoti. Nepamirškite apie statybas, tankų statybą ir naujų ginklų tipų, naudojančių naujus metalurgijos pramonės pasiekimus, kūrimą. Tačiau inžinieriai ir metalurgai nevisiškai supranta visas legiruotojo plieno savybes, ypatybes ir charakteristikas.