Đặc tính thép Hadfield: thành phần, ứng dụng

2025 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-24 13:27

Công nghiệp luyện kim là một trong những thành phần quan trọng nhất trong GDP của mọi quốc gia, đồng thời nó cũng sản xuất ra những vật liệu hữu ích và độc đáo. Nhân loại không thể làm gì nếu không có các sản phẩm do các nhà máy luyện kim tạo ra. Thép là một trong số đó. Có nhiều loại khác nhau của vật liệu này, được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Thép, có độ dẻo và mức độ mài mòn cao, nó cũng là thép Hadfield, là một hợp kim độc đáo. Yêu cầu đối với nó được quy định bởi GOST 977-88 và các chất tương tự nước ngoài (Mỹ, Anh, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản, Phần Lan, Tây Ban Nha, Hàn Quốc).

Lịch sử của Hadfield về thép

Căn cứ vào tên gọi, có thể lập luận rằng chính Robert Hadfield đã nhận được hợp kim này. Nhà phát triển này là ai? Robert Hadfield là một nhà luyện kim người Anh, người đã thu được một hợp kim có độ bền tăng lên vào năm 1882. Thay vì nhanh chóng, loại thép này trở nên phổ biến rộng rãi và hóa ra là một vật liệu rất độc đáo.

Sau khi Hadfield phát triển một loại thép độc đáo, quân đội bắt đầu quan tâm đến sự phát triển của nó. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì một hợp kim như vậy là một thành phần thiết yếu để tạo ra thiết bị bảo vệ cho quân đội.

Mũ bảo hiểm cho Bộ binh được gia cố là thiết bị bảo vệ đầu tiên làm từ thép Hadfield. Những chiếc mũ bảo hiểm tương tự đã được sử dụng bởi những người lính của quân đội Anh, sau đó quân đội Hoa Kỳ bắt đầu quan tâm đến việc phát triển và bắt đầu sản xuất chúng. Cho đến những năm 80, công nghệ thép Hadfield không thay đổi. Nhưng kể từ những năm 80, một chất dẻo hữu cơ đã được phát triển mạnh ngang với vật liệu do nhà luyện kim người Anh phát triển, nhưng nhẹ hơn nhiều.

Mũ bảo hiểm cho bộ binh không phải là vật dụng duy nhất của thép Hadfield. Công ty Vickers của Anh là công ty đầu tiên sử dụng loại thép chất lượng cao này cho các mục đích khác. Đường đua xe tăng sâu bướm bắt đầu được sản xuất từ hợp kim Hadfield vào những năm 20. Steel đã tăng quãng đường đi của xe tăng từ 500 lên 4800 km. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, sự gia tăng số dặm như vậy gần như là một phép lạ. Thép Hadfield đã trở nên không thể thiếu trong việc chế tạo xe tăng. Ngay sau đó, hợp kim này không chỉ được sử dụng trong chế tạo xe tăng mà còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác. Ở Liên Xô, thép Hadfield bắt đầu được nấu chảy vào năm 1936.

Hadfield Steel: Thành phần

Thành phần hoá học
Nguyên tố (bảng tuần hoàn)	Fe	C	Mn	Si	Tạp chất khác
Nội dung,%	82	1	12	1	4

Qua phân tích thành phần hóa học, đặc biệt là phần trăm cacbon và mangan, có thể thấy đây là loại thép Austenit. Cấu trúc này làm tăng khả năng chống mài mòn và tăng cường sức mạnh cho hợp kim. Do đó, thép có khả năng chống lại các quá trình biến dạng, có độ dẻo và độ bền va đập cao. Các nhà luyện kim cho rằng hợp kim này là thép hợp kim đầu tiên được sản xuất hàng loạt.

Tính chất thép Hadfield

Do đặc tính của nó, thép Austenit không thể được gia công bằng các dụng cụ cắt, vì nó có độ dẻo dai cao. Để sản xuất các sản phẩm từ vật liệu này, chỉ có thể thích hợp đúc.

Hợp kim Hadfield có khả năng gia công cứng cao, cao hơn nhiều so với các hợp kim thép tương tự. Thép Austenit có độ cứng thấp, nhưng cũng chịu mài mòn cao dưới tác động, áp suất cao và nhiệt độ khắc nghiệt. Dựa trên những đặc điểm này, chúng ta có thể nói rằng thép của nhà luyện kim người Anh phù hợp để làm việc trong môi trường khắc nghiệt.

Tính năng của công nghệ hàn thép Hadfield

Độ dẫn nhiệt của Austenit thấp hơn nhiều so với các loại thép khác, từ 4-6 lần. Hệ số giãn nở nhiệt lớn hơn nhiều lần so với thép cacbon thấp - 1,9 lần. Đây là những đặc điểm rất quan trọng của kim loại, vì nó ảnh hưởng đến khả năngvết nứt lạnh trong khu vực ảnh hưởng của nhiệt độ.

Có khả năng nứt nóng đáng kể, đó là do độ co ngót khi đúc của hợp kim, gấp 1,6 lần kim loại nhẹ. Nhiệt độ cao biến cấu trúc Austenit thành cấu trúc Mactenxit, làm tăng nguy cơ nứt vỡ ở khu vực nhiệt độ cao.

Ứng dụng thép Hadfield

Do thành phần hóa học, đặc điểm và tính chất của nó, Austenit được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Sử dụng các sản phẩm thép, bạn có thể chắc chắn về độ tin cậy và độ bền cao nhất của chúng.

Thép chịu mài mòn là một vật liệu khá phổ biến. Một số lượng lớn các doanh nghiệp công nghiệp sản xuất các sản phẩm có độ bền cao sử dụng thép Hadfield. Các sản phẩm sau đây được làm từ hợp kim này:

• Sản phẩm kỹ thuật.
• Xe tải cho xe tăng.
• Máy kéo.
• Ngã tư Đường sắt.
• Công tắc có khả năng hoạt động trong điều kiện mài mòn và va đập nghiêm trọng.
• Thanh nhà tù trên cửa sổ.
• Linh kiện máy nghiền.

Thật thú vị khi làm các song sắt nhà tù từ Austenit. Nhiều người tin rằng đây là một sự chế giễu chính thức đối với những tù nhân đang cố gắng vượt ngục. Theo tác phẩm kinh điển của thể loại này, nhiều người thân mang cưa sắt cho các tù nhân, những người này, với hy vọng được tự do, bắt đầu chặt song sắt cửa sổ.

Trong trường hợpsử dụng kim loại thông thường có khả năng thoát ra ngoài. Nhưng hợp kim Hadfield là loại thép chịu mài mòn không thể cưa bằng cưa sắt thông thường. Nếu bạn bắt đầu cưa lưới từ hợp kim Hadfield, thì bề mặt sẽ bắt đầu cứng lại, kéo theo sự cứng lại của austenit. Cưa sắt tăng độ cứng của lưới bằng độ cứng của cưa sắt trở lên. Do đó, chúng ta có thể nói về tính không thực của cuộc chạy trốn.

Thép 110G13L

Thành phần hoá học
Nguyên tố (bảng tuần hoàn)	Ni	C	Mn	Si	S	P	Cr
Nội dung,%	tối đa. 1	0, 9-1, 5	11, 5-15	0, 3-1	tối đa. 0,05	tối đa. 0, 12	tối đa. 1

Thép cấp 110G13L - hợp kim, được sử dụng để đúc và có các tính chất đặc biệt. Thép này có khả năng chống mài mòn cao khi va đập hoặc giảm áp suất.

Sử dụng loại thép 110G13L

Loại thép này được sử dụng trong sản xuất các vật liệu sau:

• Các bộ phận chịu tải nặng phải có khả năng chống mài mòn.
• Máy nghiền côn.
• Răng, thành máy xúc.
• Vỏ bóng, máy xay xoáy.

Chất tương tự cấp thép

Nhiều quốc gia sản xuất thép tương tự.

Anh	Pháp	Áo	Cộng hòa Séc	Trung Quốc	Ý	Tây Ban Nha	Mỹ	Đức
BW10	Z120M12M Z120M12	BOHLERK700	422920 17618	ZGMn13-1ZGMn13-2	GX120Mn12	AM-X-120Mn12X120Mn12	A128 J91109 J91139J91149 J91129	1.3401 X120Mn12 GX120Mn12

Tính chất của mác thép 110G13L

Tính chất công nghệ và cơ học của vật liệu được đưa ra trong bảng.

Đúc thuộc tính
Đúc co ngót,%	2, 6-2, 7
Tính chất công nghệ
Hàn	Không dùng cho kết cấu hàn
Độ giòn của nhiệt độ	Không nghiêng
Độ nhạy sáng	Không nhạy cảm

Cơ tính ở T=20oC mác thép 110G13L

Phân loại	Kích thước	Ví dụ:	sđến	sT	d5	y	KCU	Xử lý nhiệt
-	mm	-	MPa	MPa	%	%	kJ / m2	-
Đúc, GOST 21357-87			800	400	25	35		Làm cứng 1050 - 1100 ° C, làm mát trong nước
ĐI 977-88	Lông. thuộc tính được đặt theo yêu cầu của khách hàng

Xử lý nhiệt

Việc xử lý nhiệt thép Hadfield trực tiếp phụ thuộc vào mức hàm lượng cacbon trong hợp kim. Mức carbon càng cao, nhiệt độ càng cao. Ví dụ, nếu nó ở mức 1% trong hợp kim, thì nhiệt độ không được thấp hơn 900 độ. Nếu carbon là 1,5%, thì có thể xử lý ở 1000 độ. Nếu cacbon trong hợp kim ở mức 1,6%, thì nhiệt độ phải trên 1050 độ. Tiếp theo là làm mát bằng nước.

Nhiệt độ cao là cần thiết để hòa tan hoàn toàn cacbua, làm giảm chất lượng của vật đúc và sự phát triển của hạt austenit. Thời gian giữ của vật đúc phụ thuộc vào độ dày của nó. Vì vậy, độ dày là 30milimét yêu cầu phơi sáng trong 4 giờ và 125 milimét - trong 24 giờ.

Khả năng chống mài mòn của thép Hadfield ở trạng thái đúc giống như sau khi tôi cứng. Cấu trúc Austenit được bao quanh bởi một mạng cacbua và hoạt động trong điều kiện mài mòn giống như một hợp kim cứng đồng nhất. Đó là lý do tại sao có thể lập luận rằng Austenit đúc trong một số vi điện tử có độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn tương tự như thép cứng. Độ giòn tăng lên của nó là do ảnh hưởng của lưới cacbua, gây ra sự tập trung mạnh của ứng suất bên trong.

Thép Hadfield được phát triển từ nhiều thập kỷ trước. Ngày nay, thép hợp kim là một phần không thể thiếu trong sản xuất nhiều loại hàng hóa trong các ngành công nghiệp khác nhau. Nếu không có nó, các ngành công nghiệp như cơ khí, dầu khí, hóa chất, thực phẩm và năng lượng sẽ không thể hoạt động bình thường. Đừng quên việc xây dựng, chế tạo xe tăng và phát triển các loại vũ khí mới sử dụng những thành tựu mới trong ngành luyện kim. Tuy nhiên, các kỹ sư và nhà luyện kim không hiểu đầy đủ tất cả các thuộc tính, tính năng và đặc điểm của thép hợp kim.