Vlastnosti ocele Hadfield: zloženie, použitie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-17 19:06

Hutnícky priemysel je jednou z najdôležitejších zložiek HDP každej krajiny a produkuje jedinečné a užitočné materiály. Ľudstvo sa nezaobišlo bez produktov vyrábaných hutníckymi závodmi. Oceľ je jedným z nich. Existujú rôzne druhy tohto materiálu, ktoré sa používajú v mnohých priemyselných odvetviach. Oceľ, ktorá má vysokú ťažnosť a stupeň opotrebenia, je to tiež Hadfieldova oceľ, je unikátna zliatina. Požiadavky na to upravuje GOST 977-88 a zahraničné analógy (USA, Anglicko, Nemecko, Čína, Japonsko, Fínsko, Španielsko, Kórea).

Hadfieldova história ocele

Na základe názvu možno tvrdiť, že túto zliatinu dostal Robert Hadfield. Kto bol tento vývojár? Robert Hadfield je anglický metalurg, ktorý v roku 1882 získal zliatinu so zvýšenou pevnosťou. Pomerne rýchlo sa táto oceľ rozšírila a ukázalo sa, že ide o veľmi jedinečný materiál.

Po tom, čo Hadfield vyvinul unikátnu oceľ, sa o jej vývoj začala zaujímať armáda. To nie je prekvapujúce, pretože takáto zliatina je základným komponentom pri vytváraní ochranných prostriedkov pre armádu.

Vystužené pechotné prilby sú prvým ochranným vybavením na báze ocele Hadfield. Podobné prilby používali vojaci britskej armády, potom sa o vývoj začala zaujímať americká armáda a začala s ich výrobou. Až do 80. rokov sa technológia ocele Hadfield nezmenila. Od 80. rokov sa však vyvinul organoplast, ktorý je rovnako pevný ako materiál vyvinutý britským metalurgom, no bol oveľa ľahší.

Pechotné prilby nie sú jediným využitím ocele Hadfield. Britská spoločnosť Vickers ako prvá použila túto vysokokvalitnú oceľ na iné účely. Húsenicový tankodróm sa začal vyrábať zo zliatiny Hadfield v 20. rokoch. Steel zvýšil kilometrový výkon tankodromov z 500 na 4800 kilometrov. Počas prvej svetovej vojny sa takéto zvýšenie kilometrov považovalo takmer za zázrak. Hadfieldova oceľ sa stala nevyhnutnou pre stavbu tankov. Čoskoro sa táto zliatina začala používať nielen pri stavbe nádrží, ale aj v iných priemyselných odvetviach. V ZSSR sa Hadfieldova oceľ začala taviť v roku 1936.

Hadfield Steel: Zloženie

Chemické zloženie
Prvok (periodická tabuľka)	Fe	C	Mn	Si	Iné nečistoty
Obsah, %	82	1	12	1	4

Analýzou chemického zloženia, najmä percenta uhlíka a mangánu, je možné vidieť, že ide o austenitickú oceľ. Táto štruktúra zvyšuje odolnosť proti opotrebovaniu a spevňuje zliatinu. Oceľ je teda odolná voči deformačným procesom, má vysoký stupeň ťažnosti a rázovej húževnatosti. Metalurgovia tvrdia, že táto zliatina bola prvou legovanou oceľou, ktorá bola hromadne vyrábaná.

Vlastnosti ocele Hadfield

Austenitická oceľ sa vzhľadom na jej vlastnosti nedala spracovať reznými nástrojmi, pretože má vysokú húževnatosť. Na výrobu produktov z tohto materiálu môže byť vhodné iba odlievanie.

Zliatina Hadfield má vysokú schopnosť mechanického vytvrdzovania, ktorá je oveľa vyššia ako podobné zliatiny ocele. Austenitická oceľ má nízku tvrdosť, ale aj vysokú odolnosť proti opotrebovaniu pri náraze, vysokom tlaku a extrémnych teplotách. Na základe týchto vlastností môžeme povedať, že oceľ britského metalurga je vhodná na prácu v agresívnom prostredí.

Funkcie technológie zvárania ocele Hadfield

Tepelná vodivosť austenitu je oveľa nižšia ako u iných ocelí, 4-6 krát. Koeficient tepelnej rozťažnosti je mnohonásobne väčší ako u nízkouhlíkových ocelí – 1,9-krát. Toto sú veľmi dôležité vlastnosti kovu, pretože ovplyvňuje možnosť vznikustudené trhliny v oblasti vplyvu teplôt.

Existuje významná možnosť praskania za tepla, čo je spôsobené zmršťovaním zliatiny pri odlievaní, ktoré je 1,6-krát väčšie ako v prípade mäkkého kovu. Vysoká teplota premieňa austenitickú štruktúru na martenzitickú štruktúru, čo zvyšuje riziko praskania v oblasti s vysokou teplotou.

Aplikácie ocele Hadfield

Vďaka svojmu chemickému zloženiu, vlastnostiam a charakteristikám sa austenit používa v mnohých priemyselných odvetviach. Pri použití oceľových výrobkov si môžete byť istí ich spoľahlivosťou a najvyššou pevnosťou.

Oceľ odolná voči opotrebovaniu je pomerne populárny materiál. Obrovský počet priemyselných podnikov, ktoré vyrábajú výrobky s vysokou pevnosťou, používa oceľ Hadfield. Z tejto zliatiny sú vyrobené nasledujúce produkty:

• Inžinierske produkty.
• Nákladné autá pre tankové pásy.
• Traktory.
• Železničné kríže.
• Spínače schopné prevádzky pri silných nárazoch a podmienkach oderu.
• Väzenské mreže na oknách.
• Komponenty drviča.

Je zaujímavé vyrábať väzenské mreže z austenitu. Mnohí veria, že ide o formálny výsmech väzňom, ktorí sa snažia utiecť. Podľa klasikov tohto žánru mnohí príbuzní nosia píly pre väzňov, ktorí v nádeji na slobodu začnú rezať okenné mreže.

V prípadepomocou bežného kovu existuje možnosť úniku. Ale zliatina Hadfield je oceľ odolná voči opotrebovaniu, ktorú nemožno rezať bežnou pílou. Ak začnete píliť mriežky zo zliatiny Hadfield, začne sa vytvrdzovanie povrchu, čo znamená vytvrdenie austenitu. Píla zvyšuje tvrdosť mriežky na tvrdosť pílky a viac. Preto môžeme hovoriť o nereálnosti úteku.

Oceľ 110G13L

Chemické zloženie
Prvok (periodická tabuľka)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Obsah, %	max. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	max. 0,05	max. 0, 12	max. 1

Oceľ triedy 110G13L - legovaná, ktorá sa používa na odliatky a má špeciálne vlastnosti. Táto oceľ má vysokú odolnosť proti opotrebeniu pri náraze alebo poklese tlaku.

Použitie ocele triedy 110G13L

Táto trieda ocele sa používa pri výrobe nasledujúcich materiálov:

• Veľmi zaťažené diely, ktoré musia byť odolné voči opotrebovaniu.
• Kužeľový drvič.
• Zuby, steny rýpadiel.
• Prípad guľových, vírových mlynov.

Analógy akosti ocele

Veľa krajín vyrába podobnú oceľ.

Anglicko	Francúzsko	Rakúsko	Česká republika	Čína	Taliansko	Španielsko	USA	Nemecko
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1,3401 X120Mn12 GX120Mn12

Vlastnosti ocele triedy 110G13L

Technologické a mechanické vlastnosti materiálu sú uvedené v tabuľkách.

Vlastnosti odlievania
Zmrštenie odliatku, %	2, 6-2, 7
Technologické vlastnosti
Zváranie	Nepoužíva sa pre zvárané konštrukcie
Krehkosť pri temperovaní	Žiadny sklon
Flockenosensitivity	Žiadna citlivosť

Mechanické vlastnosti pri T=20oC oceľ triedy 110G13L

Sortiment	Veľkosť	Pr.	sto	sT	d5	y	KCU	Tepelné spracovanie
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Odliatky, GOST 21357-87			800	400	25	35		Kalenie 1050 - 1100 °C, chladenie vo vode
GOST 977-88	Srsť. vlastnosti sú nastavené podľa požiadaviek zákazníka

Tepelné spracovanie

Tepelné spracovanie Hadfieldovej ocele priamo závisí od úrovne obsahu uhlíka v zliatine. Čím vyššia je hladina uhlíka, tým vyššia by mala byť teplota. Napríklad, ak je v zliatine na úrovni 1%, potom by teplota nemala byť nižšia ako 900 stupňov. Ak je uhlík 1,5%, potom je spracovanie možné pri 1000 stupňoch. Ak je uhlík v zliatine na úrovni 1,6%, potom by teplota mala byť nad 1050 stupňov. Potom nasleduje ochladenie vodou.

Vysoká teplota je potrebná pre úplné rozpustenie karbidov, ktoré zhoršujú kvalitu odliatku a pre rast austenitových zŕn. Doba držania odliatku závisí od jeho hrúbky. Takže hrúbka je 30milimetrov vyžaduje expozíciu 4 hodiny a 125 milimetrov – za 24 hodín.

Odolnosť Hadfieldovej ocele proti opotrebovaniu v odliatom stave je rovnaká ako po kalení. Austenitová štruktúra je obklopená karbidovou sieťou a správa sa v podmienkach opotrebovania rovnakým spôsobom ako homogénna tvrdená zliatina. Preto možno tvrdiť, že liaty austenit má v niektorých mikroobjemoch rovnakú húževnatosť a odolnosť proti opotrebovaniu ako kalená oceľ. Jeho zvýšená krehkosť je spôsobená vplyvom karbidovej siete, ktorá spôsobuje silnú koncentráciu vnútorných napätí.

Ocel Hadfield bola vyvinutá pred desiatkami rokov. Legovaná oceľ je dnes neoddeliteľnou súčasťou výroby mnohých tovarov v rôznych priemyselných odvetviach. Bez nej by nemohli normálne fungovať odvetvia ako strojárstvo, ropa a plyn, chemický, potravinársky a energetický priemysel. Nezabudnite na konštrukciu, stavbu tankov a vývoj nových typov zbraní, ktoré využívajú nové úspechy v hutníckom priemysle. Inžinieri a metalurgovia však úplne nerozumejú všetkým vlastnostiam, vlastnostiam a charakteristikám legovaných ocelí.