Vlastnosti oceli Hadfield: složení, použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-17 18:44

Hutnický průmysl je jednou z nejdůležitějších složek HDP každé země a vyrábí také jedinečné a užitečné materiály. Lidstvo se neobešlo bez produktů produkovaných hutními závody. Steel je jedním z nich. Existují různé druhy tohoto materiálu, které se používají v mnoha průmyslových odvětvích. Ocel, která má vysokou tažnost a stupeň opotřebení, je to také ocel Hadfield, je unikátní slitina. Požadavky na něj upravuje GOST 977-88 a zahraniční analogy (USA, Anglie, Německo, Čína, Japonsko, Finsko, Španělsko, Korea).

Hadfieldova historie oceli

Na základě názvu lze tvrdit, že tuto slitinu obdržel Robert Hadfield. Kdo byl tento vývojář? Robert Hadfield je anglický metalurg, který v roce 1882 získal slitinu se zvýšenou pevností. Poměrně rychle se tato ocel rozšířila a ukázalo se, že jde o velmi unikátní materiál.

Poté, co Hadfield vyvinul unikátní ocel, se o její vývoj začala zajímat armáda. To není překvapivé, protože taková slitina je nezbytnou součástí pro vytvoření ochranného vybavení pro armádu.

Vyztužené pěchotní přilby jsou prvním ochranným vybavením na bázi Hadfieldovy oceli. Podobné helmy používali vojáci britské armády, poté se o vývoj začala zajímat americká armáda a zahájila jejich výrobu. Až do 80. let se technologie oceli Hadfield nezměnila. Ale od 80. let byl vyvinut organoplast, který je stejně pevný jako materiál vyvinutý britským metalurgem, ale byl mnohem lehčí.

Pěchotní přilby nejsou jediným využitím Hadfieldovy oceli. Britská společnost Vickers jako první použila tuto vysoce kvalitní ocel pro jiné účely. Housenkový tankodrom se začal vyrábět ze slitiny Hadfield ve 20. letech. Steel zvýšil kilometrový proběh tankodromů z 500 na 4800 kilometrů. Za první světové války byl takový nárůst ujetých kilometrů považován téměř za zázrak. Hadfieldova ocel se stala nepostradatelnou pro stavbu tanků. Brzy se tato slitina začala používat nejen při stavbě tanků, ale i v jiných průmyslových odvětvích. V SSSR se hadfieldská ocel začala tavit v roce 1936.

Hadfield Steel: Composition

Chemické složení
Prvek (periodická tabulka)	Fe	C	Mn	Si	Jiné nečistoty
Obsah, %	82	1	12	1	4

Analýzou chemického složení, zejména procenta uhlíku a manganu, lze zjistit, že se jedná o austenitickou ocel. Tato struktura zvyšuje odolnost proti opotřebení a zpevňuje slitinu. Ocel je tedy odolná vůči deformačním procesům, má vysoký stupeň tažnosti a rázové houževnatosti. Metalurgové tvrdí, že tato slitina byla první legovanou ocelí, která byla hromadně vyráběna.

Vlastnosti oceli Hadfield

Austenitická ocel kvůli svým vlastnostem nemohla být zpracována řeznými nástroji, protože má vysokou houževnatost. Pro výrobu produktů z tohoto materiálu může být vhodné pouze odlévání.

Slitina Hadfield má vysokou schopnost mechanického kalení, která je mnohem vyšší než u podobných ocelových slitin. Austenitická ocel má nízkou tvrdost, ale také vysokou odolnost proti opotřebení při nárazu, vysokém tlaku a teplotním extrémům. Na základě těchto vlastností můžeme říci, že ocel britského metalurga je vhodná pro práci v agresivním prostředí.

Funkce technologie svařování oceli Hadfield

Tepelná vodivost austenitu je mnohem nižší než u jiných ocelí, 4-6krát. Koeficient tepelné roztažnosti je mnohonásobně větší než u nízkouhlíkových ocelí – 1,9krát. To jsou velmi důležité vlastnosti kovu, protože ovlivňuje možnost vznikustudené trhliny v oblasti vlivu teplot.

Existuje značná možnost praskání za tepla, což je způsobeno smrštěním slitiny při lití, které je 1,6krát větší než u měkkého kovu. Vysoká teplota přeměňuje austenitickou strukturu na martenzitickou strukturu, což zvyšuje riziko praskání v oblasti s vysokou teplotou.

Aplikace oceli Hadfield

Díky svému chemickému složení, vlastnostem a vlastnostem se austenit používá v mnoha průmyslových odvětvích. Při použití ocelových výrobků si můžete být jisti jejich spolehlivostí a nejvyšší pevností.

Ocel odolná proti opotřebení je poměrně oblíbeným materiálem. Obrovský počet průmyslových podniků, které vyrábějí vysoce pevné produkty, používá ocel Hadfield. Z této slitiny jsou vyrobeny následující produkty:

• Inženýrské produkty.
• Nákladní vozy pro tankové pásy.
• Traktory.
• Železniční kříže.
• Spínače schopné provozu za podmínek silného nárazu a oděru.
• Vězeňské mříže na oknech.
• Součásti drtiče.

Je zajímavé vyrábět vězeňské mříže z austenitu. Mnozí se domnívají, že jde o formální výsměch vězňům, kteří se snaží utéct. Podle klasiků tohoto žánru mnozí příbuzní přinášejí pily na železo pro vězně, kteří v naději na svobodu začínají řezat okenní mříže.

V případěpomocí běžného kovu je možnost úniku. Ale slitina Hadfield je ocel odolná proti opotřebení, kterou nelze řezat běžnou pilou na železo. Začnete-li pilovat mřížky ze slitiny Hadfield, pak začne kalení povrchu, což znamená kalení austenitu. Pilka na železo zvyšuje tvrdost mřížky na tvrdost pily na železo a vyšší. Proto můžeme mluvit o nereálnosti útěku.

Ocel 110G13L

Chemické složení
Prvek (periodická tabulka)	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

Ocel třídy 110G13L - legovaná, která se používá na odlitky a má speciální vlastnosti. Tato ocel má vysokou odolnost proti opotřebení při nárazu nebo poklesu tlaku.

Použití oceli třídy 110G13L

Tato třída oceli se používá při výrobě následujících materiálů:

• Silně zatížené díly, které musí být odolné proti opotřebení.
• Kuželový drtič.
• Zuby, stěny bagrů.
• Případ kulových, vírových mlýnů.

Analogy jakosti oceli

Mnoho zemí vyrábí podobnou ocel.

Anglie	Francie	Rakousko	Česká republika	Čína	Itálie	Španělsko	USA	Německo
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1,3401 X120Mn12 GX120Mn12

Vlastnosti oceli třídy 110G13L

Technologické a mechanické vlastnosti materiálu jsou uvedeny v tabulkách.

Vlastnosti odlévání
Smrštění odlitkem, %	2, 6-2, 7
Technologické vlastnosti
Svařování	Nepoužívá se pro svařované konstrukce
Křehkost při temperování	Žádný sklon
Flockenosensitivity	Žádná citlivost

Mechanické vlastnosti při T=20oC ocel třídy 110G13L

Sortiment	Velikost	Př.	sto	sT	d5	y	KCU	Tepelné zpracování
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Odlitky, GOST 21357-87			800	400	25	35		Kolení 1050 - 1100 °C, chlazení ve vodě
GOST 977-88	Košešina. vlastnosti jsou nastaveny podle požadavků zákazníka

Tepelné zpracování

Tepelné zpracování Hadfieldovy oceli přímo závisí na úrovni obsahu uhlíku ve slitině. Čím vyšší je obsah uhlíku, tím vyšší by měla být teplota. Pokud je například ve slitině na úrovni 1 %, pak by teplota neměla být nižší než 900 stupňů. Pokud je uhlík 1,5 %, pak je zpracování možné při 1000 stupních. Pokud je uhlík ve slitině na úrovni 1,6 %, pak by teplota měla být nad 1050 stupňů. Následuje ochlazení vodou.

Vysoká teplota je nezbytná pro úplné rozpuštění karbidů, které zhoršují kvalitu odlitku, a pro růst austenitových zrn. Doba výdrže odlitku závisí na jeho tloušťce. Tloušťka je tedy 30milimetry vyžaduje expozici 4 hodiny a 125 milimetrů – za 24 hodin.

Odolnost proti opotřebení Hadfieldovy oceli v litém stavu je stejná jako po kalení. Struktura austenitu je obklopena karbidovou sítí a chová se za podmínek opotřebení stejně jako homogenní kalená slitina. Proto lze tvrdit, že litý austenit má v některých mikroobjemech stejnou houževnatost a odolnost proti opotřebení jako kalená ocel. Jeho zvýšená křehkost je způsobena vlivem karbidové sítě, která způsobuje silnou koncentraci vnitřních pnutí.

Ocel Hadfield byla vyvinuta před desítkami let. Legovaná ocel je dnes nedílnou součástí výroby mnoha zboží v různých průmyslových odvětvích. Bez něj by průmyslová odvětví jako strojírenství, ropa a plyn, chemický, potravinářský a energetický průmysl nemohly normálně fungovat. Nezapomeňte na konstrukci, stavbu tanků a vývoj nových typů zbraní, které využívají nové úspěchy v hutním průmyslu. Inženýři a metalurgové však plně nerozumí všem vlastnostem, rysům a charakteristikám legovaných ocelí.