Характарыстыка сталі Гадфильда: склад, прымяненне

Металургічная галіна - адна з найважнейшых складнікаў ВУП кожнай краіны, таксама яна вырабляе унікальныя і карысныя матэрыялы. Без што вырабляецца металургічнымі заводамі прадукцыі чалавецтва не змагло б абысціся. Сталь - адзін з іх. Існуюць розныя віды гэтага матэрыялу, якія прымяняюцца ў многіх галінах. Сталь, якая валодае высокай пластычнасцю і ступенню зносу, яна ж - сталь Гадфильда, - унікальны сплаў. Патрабаванні да яго рэгламентуюцца Дастам 977-88 і замежнымі аналагамі (ЗША, Англія, Германія, Кітай, Японія, Фінляндыя, Іспанія, Карэя).

Гісторыя сталі Гадфильда

Зыходзячы з назвы, можна сцвярджаць, што менавіта Роберт Гадфильд атрымаў гэты сплаў. Кім жа быў гэты распрацоўшчык? Роберт Гадфильд - англійская металург, які атрымаў сплаў з падвышанай трываласцю ў 1882 годзе. Досыць хутка гэтая сталь атрымала распаўсюджванне і апынулася вельмі унікальным матэрыялам.

Пасля таго як Гадфильд распрацаваў унікальную сталь, яго распрацоўкай зацікавіліся ваенныя. Гэта нядзіўна, бо падобны сплаў з'яўляецца неад'емным кампанентам для стварэння ахоўнай экіпіроўкі для вайскоўцаў.

Пяхотныя шлемы падвышанай трываласці - першая ахоўная экіпіроўка, у аснове якой ляжыць сталь Гадфильда. Падобныя шлемы выкарыстоўваліся салдатамі брытанскай арміі, затым распрацоўкай зацікавіліся ваенныя ЗША і пачалі іх вытворчасць. Да 80-х тэхналогія сталі Гадфильда не змяняючыся. Але з 80-х гадоў быў распрацаваны органопластик, які па трываласці мала чым матэрыяле, распрацаваным брытанскім металургам, але быў нашмат лягчэй.

Шлемы для пяхоты - гэта не адзінае прымяненне сталі Гадфильда. Брытанская кампанія «Виккерс» першай пачала выкарыстоўваць для іншых мэтаў гэтую высакаякасную сталь. Гусенічны танкавы трак пачалі вырабляць са сплаву Гадфильда ў 20-х гадах. Сталь павялічыла прабег танкавых тракаў з 500 да 4800 кіламетраў. Падчас Першай сусветнай вайны падобнае павелічэнне прабегу лічылі ледзь не цудам. Сталь Гадфильда стала незаменнай для танкабудавання. Неўзабаве гэты сплаў ўжывалі не толькі ў танкабудаванні, але і ў іншых галінах. У СССР сталь Гадфильда пачатку выплаўлялі ў 1936 годзе.

Сталь Гадфильда: склад

Аналізуючы хімічны склад, асабліва працэнтнае ўтрыманне вугляроду і марганца, можна ўбачыць, што гэта аустенитная сталь. Падобная структура павышае зносаўстойлівасць і ўмацоўвае сплаў. Такім чынам, сталь з'яўляецца стойкай да дэфармацыйныя працэсам, валодаючы высокай ступенню пластычнасці і ўдарнай глейкасцю. Металургі сцвярджаюць, што гэты сплаў быў першай легаванай сталлю, якую пачалі масава вырабляць.

Ўласцівасці сталі Гадфильда

Дзякуючы сваім уласцівасцям аустенитная сталь не магла апрацоўвацца рэжучымі прыладамі, бо валодае высокай глейкасцю. Для вырабу прадукцыі з гэтага матэрыялу можа падысці толькі ліццё.

Сплаў Гадфильда мае высокую здольнасць да наклепа, якая значна вышэй, чым у аналагічных сталёвых сплаваў. Аустенитная сталь мае нізкую цвёрдасць, але і высокую зносаўстойлівасць пры ўдарах, высокім ціску і пры тэмпературных перападах. Зыходзячы з гэтых характарыстык можна казаць пра тое, што сталь брытанскага металурга падыходзіць для працы ў агрэсіўных асяроддзях.

Асаблівасці тэхналогіі зваркі сталі Гадфильда

Цеплаправоднасць аустенита значна ніжэй, чым у іншых сталей, у 4-6 разоў. Каэфіцыент цеплавога пашырэння ў разы больш, чым у малоуглеродистых сталей - у 1,9 разоў. Гэта вельмі важныя характарыстыкі металу, так як уплывае на магчымасць узнікнення халодных расколін у галіне ўздзеяння тэмператур.

Існуе значная верагоднасць і гарачых расколін, што звязана з ліцейні усаджваннем сплаву, якая ў 1,6 разы больш малоуглеродистого металу. Высокая тэмпература трансфармуе аустенитную структуру ў мартенситную, што павышае рызыку ўзнікнення расколін у галіне ўздзеяння высокіх тэмператур.

Сферы ўжывання сталі Гадфильда

Дзякуючы сваім хімічным складзе, характарыстыках і асаблівасцям аустенит выкарыстоўваецца ў многіх галінах. Выкарыстоўваючы сталёвыя вырабы, можна быць упэўненым у іх надзейнасці і высокай трываласці.

Зносаўстойлівасць сталь з'яўляецца досыць папулярным матэрыялам. Велізарная колькасць прамысловых прадпрыемстваў, якія вырабляюць высокатрывалую прадукцыю, выкарыстоўваюць сталь Гадфильда. Наступную прадукцыю вырабляюць з гэтага сплаву:

• Машынабудаўнічую прадукцыю.
• Тракі гусеніц танкаў.
• Трактары.
• Чыгуначныя крыжавіны.
• Стрелочные пераклады, здольныя працаваць у жорсткіх ўдарных нагрузках і ўмовах ізаляцыі.
• Турэмныя краты на вокны.
• Кампаненты драбнілак.

Займальным з'яўляецца выраб турэмных кратаў з аустенита. Многія лічаць, што гэта форменная здзек над вязьнямі, якія робяць спробу да ўцёкаў. Згодна з класікі жанру многія сваякі праносяць ножовка для зняволеных, якія ў надзеі на свабоду пачынаюць пілаваць аконныя рашоткі.

У выпадку выкарыстання звычайнага металу існуе верагоднасць ўцёкаў. Але сплаў Гадфильда - гэта Зносаўстойлівасць сталь, якую звычайнай ножовкой распілаваць немагчыма. Калі пачаць распілоўваць рашоткі са сплаву Гадфильда, то пачынаецца наклеп паверхні, што цягне за сабой ўмацаванне аустенита. Ножовка павялічвае цвёрдасць кратаў да цвёрдасці ножовка і вышэй. Таму можна казаць пра нерэальнасці ўцёкаў.

сталь 110Г13Л

Марка сталі 110Г13Л - легаваная, якая выкарыстоўваецца для адлівак і мае асаблівыя ўласцівасці. Гэтая сталь мае высокую зносаўстойлівасць пры ўдарах або перападах ціску.

Прымяненне маркі сталі 110Г13Л

Гэтую марку сталі выкарыстоўваюць пры вытворчасці наступных матэрыялаў:

• Тяжелонагруженных дэталі, якія павінны быць зносаўстойлівымі.
• Конус драбнілку.
• Зуб'і, сценкі экскаватараў.
• Корпус шаравых, віхравых млыноў.

Аналагі маркі сталі

Падобную сталь выпускаюць многія краіны.

Ўласцівасці маркі сталі 110Г13Л

Тэхналагічныя і механічныя ўласцівасці матэрыялу прыведзены ў табліцах.

Механічныя ўласцівасці пры Т = 20 ^o З маркі сталі 110Г13Л

Тэрмічная апрацоўка

Тэрмічная апрацоўка сталі Гадфильда напрамую залежыць ад узроўню ўтрымання вугляроду ў сплаве. Чым вышэйшы ўзровень вугляроду, тым вышэй павінна быць тэмпература. Да прыкладу, калі ў сплаве ён знаходзіцца на ўзроўні 1%, то тэмпература павінна быць не ніжэй 900 градусаў. Калі вугляроду 1,5%, то апрацоўка магчымая пры 1000 градусаў. Калі ў сплаве вуглярод знаходзіцца на ўзроўні 1,6%, то тэмпература павінна быць вышэй 1050 градусаў. Затым варта астуджэнне вадой.

Высокая тэмпература неабходная для поўнага растварэння карбідам, якія пагаршаюць якасць адліўкі, і для росту аустенитных зерня. Тэрмін вытрымкі адліўкі залежыць ад яе таўшчыні. Так, таўшчыня ў 30 міліметраў патрабуе вытрымкі ў 4 гадзіны, а ў 125 міліметраў - у 24 гадзіны.

Зносаўстойлівасць сталі Гадфильда у адліваным стане такая ж, як і пасля загартоўкі. Структура аустенита атачаецца карбідных сеткай і паводзіць сябе ва ўмовах зносу гэтак жа, як і аднастайны загартаваны сплаў. Менавіта таму можна сцвярджаць, што літага аустенит ў некаторых микрообъемах мае тую ж глейкасць і зносаўстойлівасць, што і загартаваная сталь. Яе падвышаная далікатнасць тлумачыцца уплывам карбідных сеткі, якая выклікае моцную канцэнтрацыю ўнутраных высілкаў.

Сталь Гадфильда была распрацавана некалькі дзесяцігоддзяў таму. Сёння легаваная сталь - гэта неад'емная частка вытворчасці многіх тавараў у розных галінах. Без яе такія галіны, як машынабудаванне, нафтагазавая, хімічная, харчовая, энергетычная прамысловасці не змаглі б нармальна функцыянаваць. Не варта забываць аб будаўніцтве, танкабудаванні і распрацоўцы новых відаў зброі, якія выкарыстоўваюць новыя дасягненні металургічнай прамысловасці. Аднак інжынеры і металургі не да канца разумеюць усе ўласцівасці, асаблівасці і характарыстыкі легіраваных сталей.