Характеристика сталь гадфільда: склад, застосування

Металургійна галузь - одна з найважливіших складових ВВП кожної країни, також вона виробляє унікальні і корисні матеріали. Без виробленої металургійними заводами продукції людство не змогло б обійтися. Сталь - один з них. Існують різні види цього матеріалу, які застосовуються в багатьох галузях. Сталь, яка має високу пластичність і ступенем зносу, вона ж - сталь Гадфільда, - унікальний сплав. Вимоги до нього регламентуються ГОСТом 977-88 і зарубіжними аналогами (США, Англія, Німеччина, Китай, Японія, Фінляндія, Іспанія, Корея).

Історія стали Гадфільда

Виходячи з назви, можна стверджувати, що саме Роберт Гадфільда отримав цей сплав. Ким же був цей розробник? Роберт Гадфільда - англійська металург, який отримав сплав з підвищеною міцністю в 1882 році. Досить швидко ця сталь набула поширення і виявилася вельми унікальним матеріалом.

Після того як Гадфільда розробив унікальну сталь, його розробкою зацікавилися військові. Це не дивно, так як подібний сплав є невід`ємним компонентом для створення захисної екіпіровки для військових.

Піхотні шоломи підвищеної міцності - перша захисне екіпірування, в основі якої лежить сталь Гадфільда. Подібні шоломи використовувалися солдатами британської армії, потім розробкою зацікавилися військові США і почали їх виробництво. До 80-х технологія стали Гадфільда не змінювалася. Але з 80-х років був розроблений органопластік, який за міцністю не поступався матеріалу, розробленого британським металургом, але був набагато легше.

Шоломи для піхоти - це не єдине застосування стали Гадфільда. Британська компанія «Віккерс» першою почала використовувати для інших цілей цю високоякісну сталь. Гусеничний танковий трак почали виробляти зі сплаву Гадфільда в 20-х роках. Сталь збільшила пробіг танкових траків з 500 до 4800 кілометрів. Під час Першої світової війни подібне збільшення пробігу вважали мало не дивом. Сталь Гадфільда стала незамінною для танкобудування. Незабаром цей сплав застосовували не тільки в танкобудуванні, але і в інших галузях. В СРСР сталь Гадфільда початку виплавлятися в 1936 році.

Сталь Гадфільда: склад

Аналізуючи хімічний склад, особливо процентний вміст вуглецю і марганцю, можна побачити, що це аустенитная сталь. Подібна структура підвищує зносостійкість і зміцнює сплав. Таким чином, сталь є стійкою до деформаційних процесів, володіючи високим ступенем пластичності і ударною в`язкістю. Металурги стверджують, що цей сплав був першою легованої сталлю, яку почали масово виробляти.

Властивості стали Гадфільда

Завдяки своїм властивостям аустенитная сталь не могла оброблятися ріжучими інструментами, оскільки володіє високою в`язкістю. Для виготовлення продукції з цього матеріалу може підійти тільки лиття.

Сплав Гадфільда має високу здатність до наклепу, яка значно вище, ніж у аналогічних сталевих сплавів. Аустенітна сталь має низьку твердість, але і високу зносостійкість при ударах, високому тиску і при температурних перепадах. Виходячи з цих характеристик можна говорити про те, що сталь британського металурга підходить для роботи в агресивних середовищах.

Особливості технології зварювання стали Гадфільда

Теплопровідність аустеніту значно нижче, ніж у інших сталей, в 4-6 разів. Коефіцієнт теплового розширення в рази більше, ніж у маловуглецевих сталей - в 1,9 раз. Це дуже важливі характеристики металу, так як впливає на можливість виникнення холодних тріщин в області впливу температур.

Існує значна вірогідність і гарячих тріщин, що пов`язано з ливарної усадкою сплаву, яка в 1,6 рази більше маловуглецевої металу. Висока температура трансформує аустенитную структуру в мартенситную, що підвищує ризик виникнення тріщин в області впливу високих температур.

Сфери застосування стали Гадфільда

Завдяки своєму хімічному складу, характеристикам і особливостям аустенит використовується в багатьох галузях. Використовуючи сталеві вироби, можна бути впевненим в їх надійності і високої міцності.

Зносостійка сталь є досить популярним матеріалом. Величезна кількість промислових підприємств, які виробляють міцну продукцію, використовують сталь Гадфільда. Наступну продукцію виробляють з цього сплаву:

• Машинобудівну продукцію.
• Траки гусениць танків.
• Трактори.
• Залізничні хрестовини.
• Стрілочні переводи, здатні працювати в жорстких ударних навантаженнях і умовах стирання.
• Тюремні грати на вікна.
• Компоненти дробарок.

Цікавим є виготовлення тюремних грат з аустеніту. Багато хто вважає, що це формене знущання над ув`язненими, які роблять спробу до втечі. Згідно класиці жанру багато родичів проносять ножівки для ув`язнених, які в надії на свободу починають пиляти віконні решітки.

У разі використання звичайного металу існує ймовірність втечі. Але сплав Гадфільда - це зносостійка сталь, яку звичайною ножівкою розпиляти неможливо. Якщо почати розпилювати решітки зі сплаву Гадфільда, то починається наклеп поверхні, що тягне за собою зміцнення аустеніту. Ножівка збільшує твердість решітки до твердості ножівки і вище. Тому можна говорити про нереальність втечі.

сталь 110М13Л

Марка стали 110М13Л - легована, яка використовується для виливків і має особливі властивості. Ця сталь має високу зносостійкість при ударах або перепадах тиску.

Застосування марки стали 110М13Л

цю марку стали використовують при виробництві наступних матеріалів:

• Тяжелонагруженних деталі, які повинні бути зносостійкими.
• Конус дробарки.
• Зуби, стінки екскаваторів.
• Корпус кульових, вихрових млинів.

Аналоги марки стали

Подібну сталь випускають багато країн.

Відео: Визначення марки сталі за іскрою.

Властивості марки стали 110М13Л

Технологічні і механічні властивості матеріалу наведені в таблицях.

Механічні властивості при Т = 20^oЗ марки стали 110М13Л

Термічна обробка

Термічна обробка стали Гадфільда безпосередньо залежить від рівня вмісту вуглецю в сплаві. Чим вищий рівень вуглецю, тим вище повинна бути температура. Наприклад, якщо в сплаві він знаходиться на рівні 1%, то температура повинна бути не нижче 900 градусів. Якщо вуглецю 1,5%, то обробка можлива при 1000 градусів. Якщо в сплаві вуглець знаходиться на рівні 1,6%, то температура повинна бути вище 1050 градусів. Потім слід охолодження водою.

Висока температура необхідна для повного розчинення карбідів, що погіршують якість виливки, і для зростання аустенітних зерен. Термін витримки виливки залежить від її товщини. Так, товщина в 30 міліметрів вимагає витримки о 4 годині, а в 125 міліметрів - о 24 годині.

Зносостійкість стали Гадфільда в литому стані така ж, як і після гарту. Структура аустеніту оточується карбідної сіткою і поводиться в умовах зносу так само, як і однорідний загартований сплав. Саме тому можна стверджувати, що литий аустенит в деяких мікрооб`ємах має ту ж в`язкість і зносостійкість, що і загартована сталь. Її підвищена крихкість пояснюється впливом карбідної сітки, яка викликає сильну концентрацію внутрішніх напружень.

Сталь Гадфільда була розроблена кілька десятиліть тому. Сьогодні легована сталь - це невід`ємна частина виробництва багатьох товарів в різних галузях. Без неї такі галузі, як машинобудування, нафтогазова, хімічна, харчова, енергетична промисловості не змогли б нормально функціонувати. Не варто забувати про будівництво, танкобудуванні і розробці нових видів зброї, які використовують нові досягнення металургійної промисловості. Однак інженери і металурги не до кінця розуміють всі властивості, особливості і характеристики легованих сталей.