ჰადფილდის ფოლადის მახასიათებლები: შემადგენლობა, გამოყენება

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-17 18:57

მეტალურგიული მრეწველობა არის ყველა ქვეყნის მთლიანი შიდა პროდუქტის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი და ის ასევე აწარმოებს უნიკალურ და სასარგებლო მასალებს. კაცობრიობას არ შეეძლო მეტალურგიული ქარხნების მიერ წარმოებული პროდუქტების გარეშე. ფოლადი ერთ-ერთი მათგანია. არსებობს ამ მასალის სხვადასხვა სახეობა, რომლებიც გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში. ფოლადი, რომელსაც აქვს მაღალი ელასტიურობა და ცვეთის ხარისხი, ასევე არის ჰედფილდის ფოლადი, უნიკალური შენადნობია. მასზე მოთხოვნები რეგულირდება GOST 977-88 და უცხოური ანალოგებით (აშშ, ინგლისი, გერმანია, ჩინეთი, იაპონია, ფინეთი, ესპანეთი, კორეა).

ჰედფილდის ფოლადის ისტორია

სახელიდან გამომდინარე, შეიძლება ითქვას, რომ სწორედ რობერტ ჰედფილდმა მიიღო ეს შენადნობი. ვინ იყო ეს დეველოპერი? რობერტ ჰედფილდი არის ინგლისელი მეტალურგი, რომელმაც 1882 წელს მიიღო შენადნობი გაზრდილი სიმტკიცით. საკმაოდ სწრაფად, ეს ფოლადი ფართოდ გავრცელდა და აღმოჩნდა ძალიან უნიკალური მასალა.

მას შემდეგ, რაც ჰედფილდმა შექმნა უნიკალური ფოლადი, სამხედროები დაინტერესდნენ მისი განვითარებით. ეს გასაკვირი არ არის, რადგან ასეთი შენადნობი აუცილებელი კომპონენტია სამხედროებისთვის დამცავი აღჭურვილობის შესაქმნელად.

გაძლიერებული ქვეითი ჩაფხუტი არის პირველი დამცავი მოწყობილობა, რომელიც დაფუძნებულია ჰედფილდის ფოლადზე. მსგავსი ჩაფხუტი გამოიყენეს ბრიტანეთის არმიის ჯარისკაცებმა, შემდეგ აშშ-ს სამხედროები დაინტერესდნენ განვითარებით და დაიწყეს მათი წარმოება. 80-იან წლებამდე ჰედფილდის ფოლადის ტექნოლოგია არ შეცვლილა. მაგრამ 80-იანი წლებიდან შეიქმნა ორგანოპლასტიკა, რომელიც ისეთივე ძლიერია, როგორც ბრიტანელი მეტალურგის მიერ შემუშავებული მასალა, მაგრამ ბევრად მსუბუქი იყო.

ქვეითის ჩაფხუტი არ არის ერთადერთი გამოყენება ჰედფილდის ფოლადისთვის. ბრიტანულმა კომპანია Vickers-მა პირველმა გამოიყენა ეს მაღალი ხარისხის ფოლადი სხვა მიზნებისთვის. მუხლუხო სატანკო ტრასის წარმოება დაიწყო ჰედფილდის შენადნობიდან 20-იან წლებში. ფოლადმა გაზარდა სატანკო ტრასების გარბენი 500-დან 4800 კილომეტრამდე. პირველი მსოფლიო ომის დროს გარბენის ასეთი ზრდა თითქმის სასწაულად ითვლებოდა. ჰედფილდის ფოლადი შეუცვლელი გახდა სატანკო მშენებლობისთვის. მალე ეს შენადნობი გამოიყენეს არა მხოლოდ სატანკო მშენებლობაში, არამედ სხვა ინდუსტრიებშიც. სსრკ-ში ჰედფილდის ფოლადის დნობა დაიწყო 1936 წელს.

Hadfield Steel: შემადგენლობა

ქიმიური შემადგენლობა
ელემენტი (პერიოდული ცხრილი)	Fe	C	წთ	Si	სხვა მინარევები
კონტენტი, %	82	1	12	1	4

ქიმიური შემადგენლობის, განსაკუთრებით ნახშირბადის და მანგანუმის პროცენტული ანალიზით, ჩანს, რომ ეს არის ავსტენიტური ფოლადი. ეს სტრუქტურა ზრდის აცვიათ წინააღმდეგობას და აძლიერებს შენადნობას. ამგვარად, ფოლადი მდგრადია დეფორმაციის პროცესების მიმართ, აქვს ელასტიურობის და ზემოქმედების მაღალი ხარისხი. მეტალურგები ამტკიცებენ, რომ ეს შენადნობი იყო პირველი შენადნობი ფოლადი, რომელიც მასობრივად გამოიმუშავეს.

ჰადფილდის ფოლადის თვისებები

მისი თვისებების გამო, ავსტენიტური ფოლადი ვერ მუშავდება საჭრელი იარაღებით, რადგან მას აქვს მაღალი გამძლეობა. ამ მასალისგან პროდუქტების დასამზადებლად მხოლოდ ჩამოსხმა შეიძლება იყოს შესაფერისი.

ჰადფილდის შენადნობას აქვს მაღალი სამუშაო გამკვრივების უნარი, რაც ბევრად აღემატება მსგავსი ფოლადის შენადნობებს. Austenitic ფოლადი აქვს დაბალი სიმტკიცე, მაგრამ ასევე მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობა ზემოქმედების, მაღალი წნევის და ტემპერატურის უკიდურესობები. ამ მახასიათებლებიდან გამომდინარე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ბრიტანელი მეტალურგის ფოლადი ვარგისია აგრესიულ გარემოში სამუშაოდ.

Hadfield ფოლადის შედუღების ტექნოლოგიის მახასიათებლები

აუსტენიტის თბოგამტარობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე სხვა ფოლადების, 4-6-ჯერ. თერმული გაფართოების კოეფიციენტი ბევრჯერ აღემატება დაბალნახშირბადიან ფოლადებს - 1,9-ჯერ. ეს არის ლითონის ძალიან მნიშვნელოვანი მახასიათებლები, რადგან ეს გავლენას ახდენს შესაძლებლობაზეცივი ბზარები ტემპერატურის გავლენის არეში.

არსებობს ცხელი დაბზარვის მნიშვნელოვანი შესაძლებლობა, რაც განპირობებულია შენადნობის ჩამოსხმის შეკუმშვით, რაც 1,6-ჯერ აღემატება რბილ ლითონს. მაღალი ტემპერატურა გარდაქმნის ავსტენიტურ სტრუქტურას მარტენზიტურ სტრუქტურად, რაც ზრდის მაღალი ტემპერატურის ზონაში ბზარების რისკს.

ჰადფილდის ფოლადის აპლიკაციები

ქიმიური შემადგენლობის, მახასიათებლებისა და მახასიათებლების გამო, აუსტენიტი გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში. ფოლადის პროდუქტების გამოყენებით შეგიძლიათ დარწმუნებული იყოთ მათ საიმედოობაში და უმაღლეს სიმტკიცეში.

აცვიათ მდგრადი ფოლადი საკმაოდ პოპულარული მასალაა. დიდი რაოდენობით სამრეწველო საწარმოები, რომლებიც აწარმოებენ მაღალი სიმტკიცის პროდუქტებს, იყენებენ Hadfield ფოლადი. ამ შენადნობიდან მზადდება შემდეგი პროდუქტები:

• საინჟინრო პროდუქტები.
• სატვირთო მანქანები სატანკო ტრასებისთვის.
• ტრაქტორები.
• რკინიგზის ჯვრები.
• გამრთველები, რომლებსაც შეუძლიათ იმუშაონ მძიმე დარტყმისა და აბრაზიული პირობების დროს.
• ციხის გისოსები ფანჯრებზე.
• Crusher კომპონენტები.

საინტერესოა ციხის გისოსების გაკეთება აუსტენიტისგან. ბევრს მიაჩნია, რომ ეს არის ფორმალური დაცინვა პატიმრების მიმართ, რომლებიც გაქცევას ცდილობენ. ჟანრის კლასიკოსების მიხედვით, ბევრ ნათესავს მოაქვს ტყვიები პატიმრებისთვის, რომლებიც თავისუფლების იმედით იწყებენ ფანჯრის გისოსების ჭრას.

შემთხვევაშიჩვეულებრივი ლითონის გამოყენებით არის გაქცევის შესაძლებლობა. მაგრამ ჰედფილდის შენადნობი არის აცვიათ მდგრადი ფოლადი, რომლის დახერხვაც შეუძლებელია ჩვეულებრივი ხერხით. თუ ჰედფილდის შენადნობიდან დაიწყებთ ბადეების ხერხს, მაშინ იწყება ზედაპირის გამკვრივება, რაც იწვევს აუსტენიტის გამკვრივებას. საჭრელი აძლიერებს ბადის სიმტკიცეს საჭრელის სიხისტემდე და ზემოთ. აქედან გამომდინარე, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ გაქცევის არარეალურობაზე.

ფოლადი 110G13L

ქიმიური შემადგენლობა
ელემენტი (პერიოდული ცხრილი)	Ni	C	წთ	Si	S	P	Cr
კონტენტი, %	მაქს. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	მაქს. 0.05	მაქს. 0, 12	მაქს. 1

ფოლადის კლასის 110G13L - შენადნობი, რომელიც გამოიყენება ჩამოსხმისთვის და აქვს განსაკუთრებული თვისებები. ამ ფოლადს აქვს მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობა დარტყმის ან წნევის ვარდნისას.

ფოლადის კლასის 110G13L გამოყენება

ეს ფოლადის კლასი გამოიყენება შემდეგი მასალების წარმოებაში:

• ძლიერად დატვირთული ნაწილები, რომლებიც უნდა იყოს აცვიათ მდგრადი.
• კონუსის გამანადგურებელი.
• კბილები, ექსკავატორების კედლები.
• ბურთულა, მორევის წისქვილები.

ფოლადის კლასის ანალოგები

ბევრი ქვეყანა აწარმოებს მსგავს ფოლადს.

ინგლისი	საფრანგეთი	ავსტრია	ჩეხეთი	ჩინეთი	იტალია	ესპანეთი	აშშ	გერმანია
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

ფოლადის ხარისხის 110G13L თვისებები

მასალის ტექნოლოგიური და მექანიკური თვისებები მოცემულია ცხრილებში.

კასტინგის თვისებები
კასტინგის შეკუმშვა, %	2, 6-2, 7
ტექნოლოგიური თვისებები
შედუღება	არ გამოიყენება შედუღებული კონსტრუქციებისთვის
ტემპერამენტის სისუსტე	მიდრეკილება არ არის
ფლოკენმგრძნობელობა	მგრძნობელობის გარეშე

მექანიკური თვისებები T=20oC ფოლადის კლასის 110G13L

ასორტიმენტი	ზომა	ყოფილი	s-მდე	sT	დ5	წ	KCU	თერმული მკურნალობა
-	მმ	-	MPa	MPa	%	%	კჯ / მ2	-
კასტინგები, GOST 21357-87			800	400	25	35		გამკვრივება 1050 - 1100 °C, წყალში გაგრილება
GOST 977-88	ბეწვი. თვისებები დაყენებულია მომხმარებლის მოთხოვნების შესაბამისად

თერმული მკურნალობა

ჰადფილდის ფოლადის თერმული დამუშავება პირდაპირ დამოკიდებულია შენადნობაში ნახშირბადის შემცველობის დონეზე. რაც უფრო მაღალია ნახშირბადის დონე, მით უფრო მაღალი უნდა იყოს ტემპერატურა. მაგალითად, თუ ის შენადნობაში 1%-ის დონეზეა, მაშინ ტემპერატურა არ უნდა იყოს 900 გრადუსზე დაბალი. თუ ნახშირბადი არის 1,5%, მაშინ დამუშავება შესაძლებელია 1000 გრადუსზე. თუ შენადნობში ნახშირბადი არის 1.6% დონეზე, მაშინ ტემპერატურა უნდა იყოს 1050 გრადუსზე მეტი. ამას მოჰყვება წყლით გაგრილება.

მაღალი ტემპერატურა აუცილებელია კარბიდების სრული დაშლისთვის, რომლებიც ამცირებენ ჩამოსხმის ხარისხს და აუსტენიტის მარცვლების ზრდისთვის. ჩამოსხმის ჩატარების დრო დამოკიდებულია მის სისქეზე. ასე რომ, სისქე არის 30მილიმეტრს სჭირდება ექსპოზიცია 4 საათის განმავლობაში, ხოლო 125 მილიმეტრი - 24 საათში.

ჰადფილდის ფოლადის აცვიათ წინააღმდეგობა ჩამოსხმის მდგომარეობაში იგივეა, რაც გამკვრივების შემდეგ. აუსტენიტის სტრუქტურა გარშემორტყმულია კარბიდის ქსელით და იქცევა ცვეთის პირობებში ისევე, როგორც ერთგვაროვანი გამაგრებული შენადნობი. სწორედ ამიტომ, შეიძლება ითქვას, რომ ჩამოსხმული აუსტენიტს ზოგიერთ მიკრომოცულობაში აქვს იგივე სიმტკიცე და აცვიათ წინააღმდეგობა, როგორც გამაგრებულ ფოლადს. მისი გაზრდილი მტვრევადობა გამოწვეულია კარბიდის ბადის ზემოქმედებით, რაც იწვევს შიდა სტრესების ძლიერ კონცენტრაციას.

Hadfield ფოლადი შეიქმნა ათწლეულების წინ. დღეს, შენადნობი ფოლადი არის მრავალი საქონლის წარმოების განუყოფელი ნაწილი სხვადასხვა ინდუსტრიაში. მის გარეშე ისეთი ინდუსტრიები, როგორიცაა მექანიკური ინჟინერია, ნავთობისა და გაზის, ქიმიური, კვების და ენერგეტიკის მრეწველობა ნორმალურად ვერ იმუშავებს. ნუ დაივიწყებთ მშენებლობას, ტანკების მშენებლობას და ახალი ტიპის იარაღის შემუშავებას, რომლებიც იყენებენ მეტალურგიულ ინდუსტრიაში ახალ მიღწევებს. თუმცა, ინჟინრებს და მეტალურგებს ბოლომდე არ ესმით შენადნობის ფოლადების ყველა თვისება, თვისება და მახასიათებელი.