خصائص حديد هادفيلد: التركيب والتطبيق

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-17 18:39

تعد صناعة المعادن من أهم مكونات الناتج المحلي الإجمالي لكل دولة ، كما أنها تنتج مواد فريدة ومفيدة. لا يمكن للبشرية الاستغناء عن المنتجات التي تنتجها النباتات المعدنية. الصلب هو واحد منهم. هناك أنواع مختلفة من هذه المواد ، والتي تستخدم في العديد من الصناعات. الفولاذ ، الذي يتمتع بدرجة عالية من الليونة والتآكل ، وهو أيضًا صلب هادفيلد ، هو سبيكة فريدة من نوعها. يتم تنظيم متطلباتها بواسطة GOST 977-88 ونظائرها الأجنبية (الولايات المتحدة الأمريكية ، إنجلترا ، ألمانيا ، الصين ، اليابان ، فنلندا ، إسبانيا ، كوريا).

تاريخ هادفيلد للصلب

بناءً على الاسم ، يمكن القول أن روبرت هادفيلد هو من تلقى هذه السبيكة. من كان هذا المطور؟ روبرت هادفيلد عالم معادن إنجليزي حصل على سبيكة ذات قوة متزايدة في عام 1882. سرعان ما انتشر هذا الفولاذ واتضح أنه مادة فريدة من نوعها.

بعد أن طور هادفيلد نوعًا فريدًا من الفولاذ ، أصبح الجيش مهتمًا بتطويره. هذا ليس مفاجئًا ، لأن مثل هذه السبيكة عنصر أساسي لإنشاء معدات واقية للجيش.

خوذات المشاة المعززة هي أول معدات واقية تعتمد على فولاذ هادفيلد. استخدم جنود الجيش البريطاني خوذات مماثلة ، ثم أصبح الجيش الأمريكي مهتمًا بتطويرها وبدأ إنتاجها. حتى الثمانينيات ، لم تتغير تقنية حديد هادفيلد. ولكن منذ الثمانينيات ، تم تطوير بلاستيك عضوي قوي مثل المادة التي طورها عالم المعادن البريطاني ، ولكنه كان أخف بكثير.

خوذات المشاة ليست هي الاستخدامات الوحيدة لصلب هادفيلد. كانت شركة Vickers البريطانية أول من استخدم هذا الفولاذ عالي الجودة لأغراض أخرى. بدأ إنتاج مسار دبابة كاتربيلر من سبيكة هادفيلد في العشرينات. زاد الفولاذ عدد الأميال التي تقطعها مسارات الدبابات من 500 إلى 4800 كيلومتر. خلال الحرب العالمية الأولى ، اعتبرت هذه الزيادة في الأميال بمثابة معجزة تقريبًا. أصبح حديد هادفيلد لا غنى عنه لبناء الخزان. سرعان ما تم استخدام هذه السبيكة ليس فقط في بناء الخزانات ، ولكن أيضًا في الصناعات الأخرى. في الاتحاد السوفياتي ، بدأ صهر حديد هادفيلد في عام 1936.

هادفيلد ستيل: التركيب

التركيب الكيميائي
عنصر (الجدول الدوري)	Fe	C	مليون	سي	شوائب أخرى
محتوى ،٪	82	1	12	1	4

من خلال تحليل التركيب الكيميائي ، وخاصة نسبة الكربون والمنغنيز ، يمكن ملاحظة أن هذا هو الفولاذ الأوستنيتي. يزيد هذا الهيكل من مقاومة التآكل ويقوي السبيكة. وبالتالي ، فإن الفولاذ مقاوم لعمليات التشوه ، وله درجة عالية من الليونة وقوة التأثير. يدعي علماء المعادن أن هذه السبيكة كانت أول سبيكة فولاذية يتم إنتاجها بكميات كبيرة.

خصائص حديد هادفيلد

نظرًا لخصائصه ، لا يمكن معالجة الفولاذ الأوستنيتي بواسطة أدوات القطع ، حيث إنه يتمتع بمتانة عالية. لتصنيع المنتجات من هذه المواد ، يمكن أن يكون الصب فقط مناسبًا.

سبائك هادفيلد لديها قدرة عالية على التصلب أثناء العمل ، وهي أعلى بكثير من سبائك الصلب المماثلة. يتميز الفولاذ الأوستنيتي بصلابة منخفضة ، ولكنه يتمتع أيضًا بمقاومة عالية للتآكل تحت تأثير الصدمات والضغط العالي ودرجات الحرارة القصوى. بناءً على هذه الخصائص ، يمكننا القول أن فولاذ عالم المعادن البريطاني مناسب للعمل في البيئات العدوانية.

ميزات تكنولوجيا اللحام الصلب Hadfield

الموصلية الحرارية للأوستينيت أقل بكثير من تلك الخاصة بالفولاذ الآخر ، بمقدار 4-6 مرات. معامل التمدد الحراري أكبر بعدة مرات من الفولاذ منخفض الكربون - 1.9 مرة. هذه خصائص مهمة جدًا للمعدن ، حيث إنها تؤثر على إمكانية حدوث ذلكشقوق باردة في منطقة تاثير درجات الحرارة.

هناك احتمال كبير للتشقق الساخن ، والذي يرجع إلى انكماش السبائك المصبوبة ، والذي يزيد 1.6 مرة عن المعدن الخفيف. تعمل درجة الحرارة المرتفعة على تحويل الهيكل الأوستنيتي إلى هيكل مارتينسيتي ، مما يزيد من خطر التصدع في منطقة درجة الحرارة المرتفعة.

تطبيقات هادفيلد للصلب

بسبب تركيبته الكيميائية وخصائصه وخصائصه ، يستخدم الأوستينيت في العديد من الصناعات. باستخدام منتجات الصلب ، يمكنك التأكد من موثوقيتها وأعلى قوة.

الفولاذ المقاوم للاهتراء مادة شائعة إلى حد ما. يستخدم عدد كبير من المؤسسات الصناعية التي تنتج منتجات عالية القوة حديد هادفيلد. المنتجات التالية مصنوعة من هذه السبيكة:

• منتجات هندسية.
• شاحنات لمسارات الدبابات.
• جرارات.
• التقاطعات للسكك الحديدية.
• مفاتيح قادرة على العمل في ظل ظروف التآكل والصدمات الشديدة.
• قضبان السجن على النوافذ.
• مكونات الكسارة.

من المثير للاهتمام إنشاء قضبان السجن من الأوستينيت. يعتقد الكثيرون أن هذه استهزاء رسمي بالسجناء الذين يحاولون الهروب. وفقًا لكلاسيكيات هذا النوع ، يقوم العديد من الأقارب بإحضار منشارا للسجناء ، الذين ، على أمل الحرية ، يبدأون في قطع قضبان النوافذ.

في حالةباستخدام المعدن العادي هناك إمكانية للهروب. لكن سبيكة هادفيلد عبارة عن فولاذ مقاوم للاهتراء ولا يمكن نشره بالمنشار التقليدي. إذا بدأت في نشر حواجز شبكية من سبيكة هادفيلد ، فسيبدأ تصلب السطح ، مما يستلزم تصلب الأوستينيت. يزيد المنشار من صلابة الشبكة إلى صلابة المنشار وما فوق. لذلك نستطيع الحديث عن عدم واقعية الهروب

صلب 110G13L

التركيب الكيميائي
عنصر (الجدول الدوري)	ني	C	مليون	سي	S	P	Cr
محتوى ،٪	كحد أقصى. 1	0، 9-1، 5	11، 5-15	0، 3-1	كحد أقصى. 0.05	كحد أقصى. 0، 12	كحد أقصى. 1

درجة فولاذية 110G13L - سبائك ، والتي تستخدم في المسبوكات ولها خصائص خاصة. يتمتع هذا الفولاذ بمقاومة عالية للتآكل تحت تأثير الصدمات أو انخفاضات الضغط.

استخدام درجة الصلب 110G13L

يستخدم هذا النوع من الفولاذ في إنتاج المواد التالية:

• الأجزاء المحملة بالثقل والتي يجب أن تكون مقاومة للتآكل.
• كسارة مخروطية
• أسنان جدران الحفارات
• حالة الكرة ، مطاحن دوامة.

نظائرها من الدرجة الفولاذية

العديد من الدول تنتج الفولاذ المماثل

إنجلترا	فرنسا	النمسا	جمهورية التشيك	الصين	ايطاليا	اسبانيا	الولايات المتحدة الأمريكية	ألمانيا
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

خصائص الصف الصلب 110G13L

الخصائص التكنولوجية والميكانيكية للمادة معطاة في الجداول.

خصائص الصب
صب الانكماش ،٪	2، 6-2، 7
الخصائص التكنولوجية
لحام	لا يستخدم للهياكل الملحومة
هشاشة المزاج	لا ميل
حساسية فلوكينوسينس	لا حساسية

الخواص الميكانيكية عند T=20oC درجة فولاذية 110G13L

تشكيلة	الحجم	مثال	sإلى	sT	د5	y	KCU	المعالجة الحرارية
-	ملم	-	ميجا باسكال	ميجا باسكال	٪	٪	كيلوجول / م2	-
المسبوكات ، GOST 21357-87			800	400	25	35		تصلب 1050-1100 درجة مئوية ، التبريد في الماء
GOST 977-88	فرو. يتم تعيين الخصائص وفقًا لمتطلبات العملاء

المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية لصلب هادفيلد تعتمد بشكل مباشر على مستوى محتوى الكربون في السبيكة. كلما ارتفع مستوى الكربون ، يجب أن تكون درجة الحرارة أعلى. على سبيل المثال ، إذا كانت عند مستوى 1٪ في السبيكة ، فيجب ألا تقل درجة الحرارة عن 900 درجة. إذا كان الكربون 1.5٪ ، فإن المعالجة ممكنة عند 1000 درجة. إذا كان الكربون في السبيكة عند مستوى 1.6٪ ، فيجب أن تكون درجة الحرارة أعلى من 1050 درجة. يتبع ذلك التبريد بالماء.

ارتفاع درجة الحرارة ضروري للإذابة الكاملة للكربيدات ، والتي تقلل من جودة الصب ، ولنمو حبيبات الأوستينيت. يعتمد وقت عقد الصب على سمكه. إذن ، السماكة - 30ملليمتر يتطلب تعريضا لمدة 4 ساعات ، و 125 ملليمتر - في 24 ساعة.

مقاومة التآكل لصلب هادفيلد في حالة الصب هي نفسها بعد التصلب. يحيط هيكل الأوستينيت بشبكة كربيد ويتصرف في ظروف التآكل بنفس الطريقة مثل سبيكة صلبة متجانسة. هذا هو السبب في أنه يمكن القول أن الأوستينيت المصبوب في بعض الأحجام الدقيقة له نفس الصلابة ومقاومة التآكل مثل الفولاذ الصلب. يعود سبب هشاشتها المتزايدة إلى تأثير شبكة الكربيد ، التي تسبب تركيزًا قويًا للضغوط الداخلية.

تم تطوير حديد هادفيلد منذ عقود. اليوم ، تعتبر سبائك الصلب جزءًا لا يتجزأ من إنتاج العديد من السلع في مختلف الصناعات. بدونها ، لن تتمكن صناعات مثل الهندسة الميكانيكية والنفط والغاز والصناعات الكيماوية والغذائية والطاقة من العمل بشكل طبيعي. لا تنس البناء وبناء الدبابات وتطوير أنواع جديدة من الأسلحة التي تستخدم إنجازات جديدة في صناعة المعادن. ومع ذلك ، فإن المهندسين وعلماء المعادن لا يفهمون تمامًا جميع خصائص وميزات وخصائص سبائك الفولاذ.