Характеристика стали Гадфильда: состав, применение

Металлургическая отрасль — одна из важнейших составляющих ВВП каждой страны, также она производит уникальные и полезные материалы. Без производимой металлургическими заводами продукции человечество не смогло бы обойтись. Сталь – один из них. Существуют разные виды этого материала, которые применяются во многих отраслях. Сталь, которая обладает высокой пластичностью и степенью износа, она же – сталь Гадфильда, – уникальный сплав. Требования к нему регламентируются ГОСТом 977-88 и зарубежными аналогами (США, Англия, Германия, Китай, Япония, Финляндия, Испания, Корея).

История стали Гадфильда

Исходя из названия, можно утверждать, что именно Роберт Гадфильд получил этот сплав. Кем же был этот разработчик? Роберт Гадфильд – английский металлург, который получил сплав с повышенной прочностью в 1882 году. Достаточно быстро эта сталь получила распространение и оказалась весьма уникальным материалом.

После того как Гадфильд разработал уникальную сталь, его разработкой заинтересовались военные. Это неудивительно, так как подобный сплав является неотъемлемым компонентом для создания защитной экипировки для военных.

Пехотные шлемы повышенной прочности – первая защитная экипировка, в основе которой лежит сталь Гадфильда. Подобные шлемы использовались солдатами британской армии, затем разработкой заинтересовались военные США и начали их производство. До 80-х технология стали Гадфильда не изменялась. Но с 80-х годов был разработан органопластик, который по прочности не уступал материалу, разработанному британским металлургом, но был намного легче.

Шлемы для пехоты – это не единственное применение стали Гадфильда. Британская первой начала использовать для других целей эту высококачественную сталь. Гусеничный танковый трак начали производить из сплава Гадфильда в 20-х годах. Сталь увеличила пробег танковых траков с 500 до 4800 километров. Во время Первой мировой войны подобное увеличение пробега считали чуть ли не чудом. Сталь Гадфильда стала незаменимой для танкостроения. Вскоре этот сплав применяли не только в танкостроении, но и в других отраслях. В СССР сталь Гадфильда начала выплавляться в 1936 году.

Легирование

Легирование — это изменение состава стали с помощью рассчитанного количества вспомогательных элементов, примесей, для придания ей определенных физических качеств. В числе наиболее часто применяемых легирующих составляющих значатся:

Все эти добавки по-разному влияют на конечные качества получаемого сплава. Прежде чем целенаправленно добавлять в металл легирующие составляющие, люди познакомились с природными легированными сплавами, буквально упавшими с неба в виде железных метеоритов. Это железо применялось уже давно. Оно содержит до 8,5% никеля — активно применяемого сегодня легирующего элемента.

Изобретен этот вид стали был в 1882 г металлургом-англичанином Робертом Гадфильдом (был принят в почетные члены Академии Наук СССР в 1933 г.). Это высокопластичная сталь с большим содержанием марганца. Получилась эта марка стали настолько удачной, что и сейчас, практически без изменений в химическом составе, широко используется в самых разных отраслях промышленности. В СССР технологию выплавки этой стали освоили к 1936 году. В России и среди стран-членов Содружества Независимых Государств она известна под маркой 110Г13Л (или Г13Л). Литера «Л» обозначает, что эта сталь — для литья. Требования регламентируются ГОСТом 977-88 и его аналогами за рубежом.

Сталь Гадфильда: состав

Анализируя химический состав, в особенности процентное содержание углерода и марганца, можно увидеть, что это аустенитная сталь. Подобная структура повышает износостойкость и упрочняет сплав. Таким образом, сталь является стойкой к деформационным процессам, обладая высокой степенью пластичности и ударной вязкостью. Металлурги утверждают, что этот сплав был первой легированной сталью, которую начали массово производить.

Аустенитная высокомарганцевая сталь

Химический состав металла также оказывает большое влияние на технологичность стали 110Г13Л, особенно при изготовлении тонкостенных отливок. Предложена эмпирическая формула для определения коэффициента технологичности Кт, характеризующая концентрационную зависимость жидкотекучести стали 110Г13Л:

Kт = % С+ + + + .

С возрастанием в пределах состава стали 110Г13Л (0 ≤ Кт ≤ 1,2) жидкотекучесть увеличивается.

Склонность к образованию горячих трещин. Считают, что присущий стали 110Г13Л этот недостаток связан с низкими механическими свойствами при высоких температурах, большой величиной коэффициента её линейной усадки, достигающей 2,8¸3 %, пониженной теплопроводностью, повышенной чувствительностью к перегреву при заливке и концентрацией напряжений в частях отливок, имеющих резкие переходы, большой склонность к пригару. Последнее свойство, обусловленное химической активностью жидкой стали по отношению к кислым огнеупорам и формовочным материалам приводит к изменению состава поверхностных слоёв отливок (обезуглероживание, обеднение по марганцу и обогащение кремнием).

Основным видом брака высокомарганцевых отливок являются горячие и холодные трещины. Они могут иметь форму надрывов, быть сквозными и несквозными, различной глубины, формы и протя­женности. На трещинообразование стали типа 110Г13Л значительное влияние оказывают разнообразные факторы: химический состав (особенно содержание фосфора, марганца, углерода и кремния), степень раскисленности, температура и скорость разливки по формам, количество, природа, форма и характер расположения неметаллических включений, условия кристаллизации, величина аустенитного зерна, температура отливок в момент их выбивки из форм, режим термической обработки и др.

Часто трещины на отливках появляются при их преждевременной выбивке из форм в результате резкого перепада температур отливок и окружающей среды. В этом случае в отливках возникают большие внутренние напряжения из-за низкой теплопроводности высокомар­ганцевой стали и значительного линейного расширения. Р.З. Кац предложил проводить выбивку только после того, как температура наиболее нагретых сечений понизится до 400 °С, что позволило бы снизить брак по трещинам сердеч­ников железнодорожных крестовин более, чем в три раза.

В среднем время остывания высокомарганцевых отливок должно быть в 2,0¸2,5 раза больше, чем при остывании отливок из углеродистых сталей примерно равной массы, степени сложности и толщины.

Удаление прибылей и питателей огневой резкой следует производить до окончательной термической обработки отливок. При толщине отливок не более 40 мм допускается отрезать прибыли и питатели после закалки.

Сварку отливок из стали 110Г13Л в закалённом состоянии осуществляют электродами из стали типа 110Г13Л, но с пониженной концентрацией углерода и 3 % никеля (ЭИ63), принимая меры для уменьшения прогрева деталей. Допускается сварка электродами из стали 1Х18Н9Т, однако шов получается более хрупким. Иногда производится наплавка изношенных деталей износостойкими сплавами, однако она требует специального подбора режима наплавки, чтобы избежать образования трещин в основном металле на границе с наплавленным.

Вследствие высокой склонности к наклёпу обрабатываемость стали 110Г13Л очень низка и выполняется твердосплавным инструментом. Обрабатываемость резанием заметно улучшается в результате отпуска стали 110Г13Л в интервале температур максимальной скорости превращений аустенита (500–600 оС) в тем большей степени, чем полнее произошёл распад аустенита по реакции γ → α + к. Обработка резанием в нагретом состоянии до температур 300–600 оС также позволяет существенно облегчить процесс механической обработки стали, однако даже после кратковременного нагрева, вызывающего распад аустенита, потребуется повторная закалка, что далеко не всегда возможно.

Хорошие результаты даёт электроискровая, электроэрозионная и анодно-механическая обработка, которые не снижают механические свойства обрабатываемой поверхности (несколько снижается предел выносливости после электроискровой обработки).

Термическая обработка отливок из стали 110Г13Л. Согласно разрезу тройной диаграммы Fe–Mn–C при 13 % Mn и 1 % С (рис. 4.3), кристаллизация стали 100Г13Л при медленном охлаждении начинается при температуре около 1400 0С с образования кристаллов аустенита с концентрацией углерода около 0,5 %, а заканчивается при температуре около 1280 0С образованием обогащённых углеродом межкристаллитных областей (светлые участки на рис. 4.4). Ниже температуры 850 0С происходит выделение карбидов (Fe, Mn)3C из аустенита, прежде всего в обогащённых углеродом областях, т.е. по границам образовавшихся зёрен, которые проходят как по межосным участкам, так и по осевым частям дендритов. Предпочтительными местами выделения карбидов служат межосные участки, независимо от того, находятся они по границам или внутри зёрен аустенита. Ниже температуры 620 0С при замедленном охлаждении может развиваться распад аустенита на ферритно-карбидную смесь с образованием трооститно-сорбитной структуры в обеднённых по марганцу областях, т.е. в участках, прилегающих к ранее выделившимся «заэвтектоидным» карбидам.

Рис. 4.3. Политермический разрез диаграммы состояния Fе–Мn–С при концентрации марганца 13 %

Рис. 4.4. Микроструктура литой стали 110Г13Л, х 200

Г.И. Сильман показал, что уже в процессе охлаждения отливки в структуре высокомарганцевых сталей образуется особая двухфазная составляющая, состоящая из аустенита и пластинок (или иголок) карбидов и имеющая перлитоподобное строение, т.е. при этом аустенит не претерпевает γ→α превращение.

Замедление охлаждения в интервале температур 700¸400 0С приводит к распаду аустенита с образованием карбидов и возникновению повышенной хрупкости стали. Согласно диаграмме изотермического распада аустенита марганцовистых сталей (рис. 4.5), фазовые превращения начинаются с выделения заэвтектоидных карбидов по границам и внутри зёрен аустенита (при температурах 550¸600 °С после выдержки в течение нескольких минут), а затем происходит эвтектоидный распад γ-твёрдого раствора (уже в результате 15-минутной выдержки при этих температурах). В результате зарождения чередующихся пластин цементита и феррита, как правило, в окрестности заэвтектоидных карбидов начинается рост трооститных участков. Это превращение развивается по обычному для эвтектоидного распада диффузионному механизму, сопровождается увеличением количества продуктов распада – феррита и цементита и увеличением объёма. Одновременно протекает обезуглероживание γ-твёрдого раствора и диффузия марганца в карбид, что, по данным авторов, подтверждается снижением точки Кюри цементита. Превращение аустенита в стали 110Г13Л в интервале температур 700¸400 0С происходит согласно схеме

γ (1,2 %С) → γ + К (Fe, Mn)3C)→ γ (0,05…0,15 % С) + [α + К (Fe,Mn)3C) ], где α + К (Fe, Mn)3C) – эвтектоид.

Как следует из рис. 4.5, чтобы предотвратить выделение избыточных карбидов, необходимо их интенсивное охлаждение в интервале температур 700¸400 0С, что трудно обеспечить, особенно в центре массивных отливок, в связи с относительно низкой теплопроводностью аустенитной высокомарганцевой стали. Поэтому для массивных отливок важно выдерживать отношение Мn : С ≥ 10, учитывая, что повышение содержания углерода уменьшает, а марганца – увеличивает устойчивость переохлаждённого аустенита к образованию карбидов и эвтектоидному превращению.

Рис. 4.5. Диаграмма изотермического распада аустенита марганцовистых сталей:

1– 0,93 % С; 12,02 % Мn; 2 –1,25 % С; 12,44 % Мn; к – карбид; тр – троостит

Микроструктура стали 110Г13Л в закалённом состоянии и после холодной пластической деформации показана на рис. 4.6, откуда видно, что в деформированном состоянии в полиэдрических зёрнах аустенита равномерно расположены линии деформации в двух или трёх взаимно пересекающихся направлениях. Пластическая деформация в марганцевой аустенитной стали осуществляется путём скольжения по плоскостям {111}, а также посредством двойникования (рис. 4.6, б).

Рис. 4.6. Микроструктура стали 110Г13Л после закалки от 1050 0С в воду (а) и холодной пластической деформации сжатием на 20 % (б), х 200

Наилучшее сочетание высоких служебных свойств (способность сильно упрочняться при фрикционном воздействии и соответственно повышенная износостойкость рабочей поверхности в сочетании с высокой ударной вязкостью внутренних, несущих объёмов) сталь 110Г13Л проявляет только после нормальной закалки от 1050¸1100 оС в проточной воде, которая формирует структуру однофазного пересыщенного твёрдого раствора-аустенита, предотвращая выделение карбидов.

Согласно разрезу тройной диаграммы Fe–C–13 % Mn (рис. 4.5), аустенит как равновесная структура в стали с 1,25 % С и 13 % Мn существует выше температуры 900 0С. Учитывая, что теплопроводность марганцовистой аустенитной стали, содержа­щей 1,2 % углерода и 12 % марганца, в 3,5 раза меньше, чем углеро­дистой, в целях интенсификации диф­фузионных процессов, ускорения полного растворения карбидов и повышения производительности при закалке в производственных условиях аустенитизацию проводят обычно при температуре 1050¸1150 °С с последующим фиксированием структуры аустенита резким охлаждением в проточной холодной воде.

Учитывая пониженную теплопроводность стали 110Г13Л и значи­тельный коэффициент её линейного расширения по сравнению с углеродистыми сталями, нагрев высокомарганцевых отливок под закалку следует вести осторожно, особенно до 700¸750 °С. При ускоренном же нагреве (особенно в области 500¸700 °С) в металле возникают значительные внутренние напряжения, способствующие образованию трещин.

Температура рабочего пространства термических печей при загрузке в них холодных отливок из стали 110Г13Л и скорость нагрева их под закалку на разных заводах различны и определяются в основном массой садки, тепловой мощностью печи, химическим составом металла отливок, толщиной стенок этих отливок, а также их размером и сложностью конфигурации. Общая продолжительность нагрева под закалку складывается из времени нагрева до закалочной температуры и времени выдержки при этой температуре.

Загрузка отливок в термическую печь производится обычно при температуре рабочей зоны печи 300¸600 °С в зависимости от толщины стенки и массы этих отливок. Выдержка составляет обычно 1,5¸2,5 ч. Скорость нагрева отливок до температуры закалки лимитируется лишь опасностью возникновения в них трещин и не оказывает существенного влияния на качество металла. Большей частью технологических инструкций по термической обработке высокомарганцевых отливок рекомендуется нагрев до 700 °С вести со скоростью не более 50 °С/ч. После выравнивания температуры по сечению отливки дальнейший нагрев (от 700 °С) разрешается вести со скорости 150 °С/ч и даже больше.

Имеются сведения, что нагрев отливок (черпаки и козырьки драг) из стали 110Г13Л, легированной молибденом и хромом, от 300 до 650 °С ведут со скоростью 100¸120 °С/ч с последующей трёхчасовой выдержкой. Продолжительность выдержки отливок при температуре закалки определяется толщиной их стенок, зависит главным образом от скорости растворения карбидов в аустените и составляет от 1 до 8 ч. Различные по форме и размерам карбиды в процессе нагрева до температуры закалки и последующей выдержки при этой температуре распадаются по-разному. Например, округлые одиночные карбиды и карбиды, расположен­ные колониями, растворяются значительно медленнее, чем мелкие иглообразные или розеткообразные карбиды. С повышением в стали концентрации кремния и введением в нее карбидообразующих легирующих элементов растворимость карбидов в аустените сущес­твенно снижается, что требует повышения температуры нагрева под закалку.

Для того чтобы ускорить процесс получения однородной аустенитной структуры, рекомендуется отливки подвергать длительной выдержке при относительно низкой температуре (1000¸1050 °С) или повышать эту температуру, уменьшая продолжительность выдержки. На прак­тике лучшие результаты получают при повышении температуры закалки, а не при увеличении продолжительности выдержки. Наиболее высокие показатели механических характеристик стали 110Г13Л обеспечиваются при одновременном повышении температу­ры закалки и увеличении времени выдержки, хотя видимых измене­ний микроструктуры металла при этом не наблюдается.

С.Е. Кондратюк и О.Г. Касаткин считают, что на каждые 25 мм сечения отливки требуется около 1 ч выдержки при температуре закалки. Недостаточ­ная выдержка часто приводит к неполному растворению карбидов, особенно тех, которые расположены по границам зерен металла. Слишком же длительная выдержка при высокой температуре (≥1100 °С) может привести к заметному обезуглероживанию поверхностного слоя отливок и образованию окалины (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Зависимость глубины обезуглероженного слоя (h) и толщины слоя окалины (l) от длительности выдержки τв отливок при температуре закалки

С увеличением избытка воздуха для сжига­ния топлива в термической печи толщина слоя окалины и глубина обезуглероженного слоя возрастают. Обезуглероженный слой отливок не только быстро изнашивает­ся сам, но и значительно затрудняет процесс их поверхностного упрочнения при эксплуа­тации.

Отмечают, что даже для крупных отливок выдержка при температуре закалки 1100 °С не должна превышать 1 ч вследствие склонности высокомарганцевой стали к обезуглероживанию. П.Ф. Парасюк рекомендует определять время выдержки высоко­марганцевых отливок при закалочной температуре по следующей эмпирической формуле в зависимости от толщины стенок и содержа­ния в металле углерода и кремния:

В = 0,0165 δотл.. [1,27(С + Si)] ,

где δотл. – толщина стенок отливок, мм.

Практика производства отли­вок из стали 110Г13Л на Уралмашзаводе показала, что для гарантированного обеспечения структуры аустенита при закалке необходимо следить за тем, чтобы температу­ра воды в закалочном баке после погружения в него нагретых отли­вок не поднималась выше 60 °С, иначе при недостаточной скорости охлаждения в металле не только может произойти выпадение карби­дов и образование мартенсита в обеднённых по углероду и марганцу участках, но даже получиться перлит. При охлаждении стали от 1050 °С с недостаточной скоростью в микрос­труктуре такой стали часто наблюдается значительное коли­чество мелких карбидов, которые при недостаточно большом увеличении могут выглядеть как утолщённые границы зерен. Чем выше будет температура воды в закалочном баке, тем на меньшую глубину прокалятся отливки. Температура воды (5¸60 °С) при большом ее количестве не оказывает существенного влияния на структуру и ударную вязкость высокомарганцевой стали. Закаливающую способность воды предлагается определять не только по её начальной температуре и количеству, приходящемуся на единицу массы садки, но главным образом по абсолютной скорости охлаждения при закалке. Средняя скорость охлаждения отливок толщиной до 200 мм, обеспечивающая получение аустенитной структуры с тонкими границами зерен, составляла в опытах по закалке зубьев ковшей карьерных экскава­торов мод. ЭКГ-4 не менее 30 °С/мин.

В результате нагрева закалённой стали до температур выше 300 оС заметное развитие получают процессы старения пересыщенного твёрдого раствора, которые завершаются выпадением избыточного углерода в виде карбидов цементитного типа (Fe, Mn)3C и эвтектоидным распадом обеднённого по углероду и марганцу аустенита. Эти процессы происходят с максимальной полнотой в интервале температур 450¸800 оС и сопровождаются изменением морфологии карбидов, возрастанием твёрдости до НВ 400¸450 (после отпуска при температуре 550 оС) и резким падением ударной вязкости (до 0,2¸0,3 МДж/м2). В связи с этим отливки из стали 110Г13Л во избежание по- ломок от хрупкого разрушения не должны эксплуатироваться выше 300 оС.

⇐ Предыдущая22Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Свойства стали Гадфильда

Благодаря своим свойствам аустенитная сталь не могла обрабатываться режущими инструментами, так как обладает высокой вязкостью. Для изготовления продукции из этого материала может подойти только литье.

Сплав Гадфильда имеет высокую способность к наклепу, которая значительно выше, чем у аналогичных стальных сплавов. Аустенитная сталь имеет низкую твердость, но и высокую износостойкость при ударах, высоком давлении и при температурных перепадах. Исходя из этих характеристик можно говорить о том, что сталь британского металлурга подходит для работы в агрессивных средах.

Способы обработки

Холодная обработка металлов давлением — известный способ намеренного создания наклепа. Типичными технологическими процессами такой обработки металлов являются волочение, холодная ковка, прокатка, прессование (экструзия). Если переусердствовать с обработкой, то деталь из стали Гадфильда может развалиться на куски из-за усиливающихся внутренних напряжений, которые ее разрушают. Поэтому при обработке, например, лезвия ножа, которое рекомендуется слегка отбить перед итоговой заточкой, или отбивке косы (а это и есть холодная ковка), нужно наносить очень легкие удары и внимательно относиться к отдаче от молотка. Как только он начинает отскакивать, значит пора прекращать удары, иначе лезвие может раскрошиться.

Из-за высокой вязкости стали Гадфильда, детали из нее практически не могут обрабатываться режущими инструментами. Для массового изготовления продукции из этой стали подходит только литье. Формы для отливки должны быть выполнены очень тщательно, чтобы изготовленные детали не подвергать дополнительной обработке. После отливки изделия и застывания металла, качество стали достаточно низкое, так как на границе зерен аустенита есть мелкие включения карбидов, которые легко образуют трещины между зернами и приводят к быстрому разрушению. Токарная обработка возможна лишь с применением быстрорежущих сталей с высокой теплостойкостью. То есть инструмент, при возникающих в режущей кромке высоких температурах, должен сохранять высокую твердость и противостоять износу.

Особенности технологии сварки стали Гадфильда

Теплопроводность аустенита значительно ниже, чем у других сталей, в 4-6 раз. Коэффициент теплового расширения в разы больше, чем у малоуглеродистых сталей – в 1,9 раз. Это очень важные характеристики металла, так как влияет на возможность возникновения холодных трещин в области воздействия температур.

Существует значительная вероятность и горячих трещин, что связано с литейной усадкой сплава, которая в 1,6 раза больше малоуглеродистого металла. Высокая температура трансформирует аустенитную структуру в мартенситную, что повышает риск возникновения трещин в области воздействия высоких температур.

Изменение свойств сплава

Когда металл подвергается механическому воздействию, в нем образуются микроскопические дефекты — дислокации, если такое воздействие продолжается, эти дефекты начинают смещаться и взаимодействовать. Они образуют новую структуру материала, которая сопротивляется дальнейшему пластическому изменению формы. Эта структура увеличивает способность металла сопротивляться прилагаемым усилиям, повышает предел текучести материала и снижает его вязкость. Это очень важно для тех металлов и сплавов, которые не упрочняются при термообработке.

При комнатной температуре сталь Гадфильда практически немагнитна, но, после холодной деформации, появляются магнитные свойства. Это явление сопровождается появлением в структуре металла плотных плоскостей скольжения дислокаций, которые дробят зерна на отдельные блоки. Открытием Гадфильда и Хопкинсона стало то, что испытание образца стали на разрыв, придало ему слабомагнитные свойства. Появление ферромагнетизма показывает, что после такого вида нагрузок, часть металла переходит в состояние а-железа.

Сферы применения стали Гадфильда

Благодаря своему химическому составу, характеристикам и особенностям аустенит используется во многих отраслях. Используя стальные изделия, можно быть уверенным в их надежности и высочайшей прочности.

Износостойкая сталь является достаточно популярным материалом. Огромное количество промышленных предприятий, которые производят высокопрочную продукцию, используют сталь Гадфильда. Следующую продукцию производят из этого сплава:

• Машиностроительную продукцию.
• Траки гусениц танков.
• Тракторы.
• Железнодорожные крестовины.
• Стрелочные переводы, способные работать в жестких ударных нагрузках и условиях истирания.
• Тюремные решетки на окна.
• Компоненты дробилок.

Занимательным является изготовление тюремных решеток из аустенита. Многие считают, что это форменное издевательство над заключенными, которые предпринимают попытку к бегству. Согласно классике жанра многие родственники проносят ножовки для заключенных, которые в надежде на свободу начинают пилить оконные решетки.

В случае использования обычного металла существует вероятность побега. Но сплав Гадфильда – это износостойкая сталь, которую обычной ножовкой распилить невозможно. Если начать распиливать решетки из сплава Гадфильда, то начинается наклеп поверхности, что влечет за собой упрочнение аустенита. Ножовка увеличивает твердость решетки до твердости ножовки и выше. Поэтому можно говорить о нереальности побега.

Область применения

Изготавливают из нее части механизмов, рельсовые крестовины, стрелочные переводы, сердечники для прокатки труб, гусеничные траки, броневые листы, детали дробилок, козырьки землечерпательных машин, все устройства, где требуется особая стойкость к износу при больших давлениях, ударным нагрузкам и истиранию. До 80-х годов из нее изготавливались защитные шлемы для солдат в британской и американской армиях. За двадцатый век их было выпущено порядка 30 миллионов штук. Эти шлемы — лишь один из способов использования стали Гадфильда. В 20-х годах из нее начали изготавливать траки для танков — это та часть гусениц, которая подвергается наибольшему воздействию и истиранию при передвижении тяжелых машин. Изготовленные из этой стали они позволили увеличить пробег техники без ремонта гусениц или их замены почти в 10 раз, с 500 км до 4800 км.

Сталь Гадфильда очень важна, она стала незаменимой в военной промышленности и танкостроении. С течением времени этот вид стали начали применять и в других областях деятельности.

Сталь 110Г13Л

Марка стали 110Г13Л – легированная, которая используется для отливок и имеет особые свойства. Эта сталь имеет высокую износостойкость при ударах или перепадах давления.

Состав и свойства

Процентный химический состав стали Гадфильда таков:

• Fe — 82%,
• Mn — 11,5-15%,
• C — 0,9-1,6%,
• Si — 0,3-1%,
• другие составляющие — до 5%.

При таком проценте марганца и углерода сталь имеет аустенитную структуру. Именно она придает металлу повышенную стойкость к износам и склонность к увеличению прочности при нарушении геометрии первоначальной формы в результате удара. Аустенит — это структура металла, определяющая его технические характеристики, которые невозможно получить в другом состоянии, так как при изменении строения изменяются и свойства. Это твердый раствор углерода и легирующих компонентов в железе. Количество углерода и количество марганца в сплаве прямо связаны между собой. При увеличении количества углерода, необходимо увеличивать и содержание марганца. Длительность эксплуатации защитных покрытий, изготовленных из стали Гадфильда (футеровок), зависит именно от количества углерода в металле. Так как марганец — активный металл, то сталь Гадфильда имеет повышенную слабость к коррозии, это существенный недостаток этого сплава.

Изделия из этой стали требуют особого ухода для защиты от коррозионного разрушения.

Упрочнение

Упрочнение при ударной деформации, или нагартовка — это процесс, применяемый для увеличения прочности металла, которое не может быть получено термическим воздействием (закалкой). Эта технология обработки направлена на изменение формы изделия методом холодной ковки, пластической деформации, ввода в металл механической энергии. В результате чего твердость сплава повышается, увеличивается его прочность, но уменьшается пластичность.

А невозможность закалки стали Гадфильда с получением привычного эффекта — упрочнения закаляемой детали – заметил сам изобретатель этого вида металла. При попытке закалить образец выяснилось, что металл стал не тверже, а мягче. Замена сред закалки не помогла, образец оставался мягким. Неожиданным было и то, что новая сталь не поддавалась ни токарной, ни фрезерной обработке. При попытке отковать образец холодным способом, без нагрева, участки, подвергнувшиеся ударам молота, стали твердыми. И чем большее количество ударов они получали, тем тверже становились. Попытка обработать металл напильником также закончилась неудачей. Чем сильнее был нажим напильника, тем сильнее было сопротивление металла, образец становился все более твердым.

Из-за невозможности перепилить прут из стали Гадфильда напильником, она применяется для изготовления тюремных решеток. При попытке перерезания прутка такой решетки, происходит сильный наклеп той части, которая подвергается воздействию. Значительно увеличивается твердость стали, до твердости самого напильника и даже выше. В результате попытка перепилить тюремную решетку обречена на провал.

Аналоги марки стали

Подобную сталь выпускают многие страны.

Свойства марки стали 110Г13Л

Технологические и механические свойства материала приведены в таблицах.

Механические свойства при Т=20oС марки стали 110Г13Л

Термическая обработка

Термическая обработка стали Гадфильда напрямую зависит от уровня содержания углерода в сплаве. Чем высший уровень углерода, тем выше должна быть температура. К примеру, если в сплаве он находится на уровне 1%, то температура должна быть не ниже 900 градусов. Если углерода 1,5%, то обработка возможна при 1000 градусов. Если в сплаве углерод находится на уровне 1,6%, то температура должна быть выше 1050 градусов. Затем следует охлаждение водой.

Высокая температура необходима для полного растворения карбидов, ухудшающих качество отливки, и для роста аустенитных зерен. Срок выдержки отливки зависит от ее толщины. Так, толщина в 30 миллиметров требует выдержки в 4 часа, а в 125 миллиметров — в 24 часа.

Износоустойчивость стали Гадфильда в литом состоянии такая же, как и после закалки. Структура аустенита окружается карбидной сеткой и ведет себя в условиях износа так же, как и однородный закаленный сплав. Именно поэтому можно утверждать, что литый аустенит в некоторых микрообъемах имеет ту же вязкость и износостойкость, что и закаленная сталь. Ее повышенная хрупкость объясняется влиянием карбидной сетки, которая вызывает сильную концентрацию внутренних напряжений.

Сталь Гадфильда была разработана несколько десятилетий назад. Сегодня легированная сталь – это неотъемлемая часть производства многих товаров в разных отраслях. Без нее такие отрасли, как машиностроение, нефтегазовая, химическая, пищевая, энергетическая промышленности не смогли бы нормально функционировать. Не стоит забывать о строительстве, танкостроении и разработке новых видов оружия, которые используют новые достижения металлургической промышленности. Однако инженеры и металлурги не до конца понимают все свойства, особенности и характеристики легированных сталей.

Механические свойства стали 110Г13Л

• предел прочности (временное сопротивление) σв = 800-900 Мпа;
• условный предел текучести σ0,2 = 310-350 Мпа;
• относительное удлинение (пластичность) δ = 15-20 %;
• относительное сужение ψ = 50-30 %;
• начальная твердость в исходном состоянии 200 НВ – после воздействия холодной деформации 600 НВ;
• модуль упругости Е=200000 Мпа; модуль сдвига G=78000 Мпа; плотность 7820 кг/м.куб.

Гадфильд Р.А. (Hadfield Robert Abbot 1858 – 1940 г.) – английский металлург, иностранный почетный член АН СССР с 1933 г. Основные научные труды и работы по производству, термической обработке и свойствам износостойкой (аустенитной) марганцевой стали 110Г13Л.

ПОЛИТИКА ОБРАБОТКИ И ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Настоящая Политика обработки и защиты персональных данных (далее – Политика), разработана во исполнение Федерального закона «О персональных данных» и распространяется на любую информацию, которую сай, расположенный по адресу emz74.ru может получить о Пользователе (субъекте персональных данных) во время использования Пользователем сайта сайта, а так же программ и продуктов сайта.

1.1 В настоящей Политике используются следующие термины:

1.1.1. «Администрация сайта» – уполномоченные сотрудники компании, которые организуют обработку персональных данных, а также определяют цели обработки персональных данных, состав персональных данных, подлежащих обработке, действия (операции), совершаемые с персональными данными и т.д.

1.1.2. «Персональные данные» – любая информация, относящаяся к прямо или косвенно определенному или определяемому физическому лицу (субъекту персональных данных).

1.1.3. «Обработка персональных данных» – любое действие (операция) или совокупность действий (операций), совершаемых с использованием средств автоматизации или без использования таких средств с персональными данными, включая сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу (распространение, предоставление, доступ), обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

1.1.4. «Конфиденциальность персональных данных» – обязательное для соблюдения Администрации сайта или иного получившего доступ к персональным данным лица требование не допускать их распространения без согласия субъекта персональных данных или наличия иного законного основания.

1.1.5. «Пользователь сайта сайта (далее « Пользователь») – лицо, имеющее доступ к сайту, посредством сети Интернет и использующее сайт.

1.1.6. «Cookies» — небольшой фрагмент данных, отправленный веб-сервером и хранимый на компьютере пользователя, который веб-клиент или веб-браузер каждый раз пересылает веб-серверу в HTTP-запросе при попытке открыть страницу соответствующего сайта.

1.1.7. «IP-адрес» — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP.

2.1. Использование Пользователем сайта означает его полное согласие с настоящей Политикой и условиями обработки персональных данных Пользователя.

2.2. В случае несогласия с условиями Политики, Пользователь должен незамедлительно прекратить использование сайта.

2.3.Настоящая Политика применяется только к сайту. Сайт не контролирует и не несет ответственность за сайты третьих лиц, на которые Пользователь может перейти по ссылкам, доступным на сайте.

2.4. Администрация сайта не проверяет и не несет ответственность за достоверность персональных данных, предоставляемых Пользователями сайта.

3.1. Настоящая Политика устанавливает обязательства Администрации сайта по неразглашению и обеспечению режима защиты конфиденциальности персональных данных, которые Пользователь предоставляет по запросу Администрации сайта при регистрации на сайте или при оформлении заявки обратного звонка, сообщения.

3.2. Персональные данные, разрешённые к обработке в рамках настоящей Политики, предоставляются Пользователем путём заполнения формы на сайте и включают в себя следующую информацию:

3.2.1. фамилию, имя, отчество Пользователя;

3.2.2. контактный телефон Пользователя;

3.2.3. адрес электронной почты (e-mail);

3.3. Сайт защищает следующие данные, которые автоматически передаются в процессе просмотра рекламных блоков и при посещении страниц, на которых установлен статистический скрипт системы («пиксель»):

– информация из cookies;

Читать также: Как варить алюминий обычной сваркой

– информация о браузере (или иной программе, которая осуществляет доступ к показу рекламы);

– адрес страницы, на которой расположен рекламный блок;

– реферер (адрес предыдущей страницы).

3.4. Любая иная персональная информация неоговоренная выше (история покупок, используемые браузеры и операционные системы и т.д.) подлежит надежному хранению и нераспространению, за исключением случаев, предусмотренных в п.п. 5.2. и 5.3. настоящей Политики.

1. ЦЕЛИ СБОРА ПЕРСОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

4.1. Персональные данные Пользователя Администрация сайта может использовать в целях:

4.1.1. Идентификации Пользователя, зарегистрированного на сайте, для оформления заказа и (или) получения доступа к услуге и (или) заключения Договора купли-продажи того или иного товара дистанционным способом.

4.1.2. Предоставления Пользователю доступа к персонализированным ресурсам сайта.

4.1.3. Установления с Пользователем обратной связи, включая направление уведомлений, запросов, касающихся использования сайта, оказания услуг, обработки запросов и заявок от Пользователя и т.д.

4.1.4. Определения места нахождения Пользователя (если он дал на это свое согласие) для обеспечения безопасности, предотвращения мошенничества.

4.1.5. Подтверждения достоверности и полноты персональных данных, предоставленных Пользователем.

4.1.6. Предоставления Пользователю эффективной клиентской и технической поддержки при возникновении проблем связанных с использованием сайта.

4.1.7. Предоставления Пользователю с его согласия специальных предложений, новостной рассылки и иных сведений от имени сайта или от имени партнеров сайта.

4.1.8. Осуществления рекламной деятельности с согласия Пользователя.

4.1.9. Предоставления доступа Пользователю на сайты или сервисы партнеров сайта с целью получения продуктов, обновлений и услуг.

1. СПОСОБЫ И СРОКИ ОБРАБОТКИ ПЕРСОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

5.1. Обработка персональных данных Пользователя осуществляется без ограничения срока, любым законным способом, в том числе в информационных системах персональных данных с использованием средств автоматизации или без использования таких средств.

5.2. Персональные данные Пользователя могут быть переданы уполномоченным органам государственной и муниципальной власти Российской Федерации только по основаниям и в порядке, установленным законодательством Российской Федерации.

5.3. При утрате или разглашении персональных данных Администрация сайта информирует Пользователя об утрате или разглашении персональных данных.

5.4. Администрация сайта принимает необходимые организационные и технические меры для защиты персональной информации Пользователя от неправомерного или случайного доступа, уничтожения, изменения, блокирования, копирования, распространения, а также от иных неправомерных действий третьих лиц.

5.5. Администрация сайта совместно с Пользователем принимает все необходимые меры по предотвращению убытков или иных отрицательных последствий, вызванных утратой или разглашением персональных данных Пользователя.

6.1. Пользователь обязан:

6.1.1. Предоставить информацию о персональных данных, необходимую для пользования сайтом.

6.1.2. По мере необходимости обновлять и дополнять предоставленную информацию о персональных данных, в случае изменения данной информации.

6.2. Администрация сайта обязана:

6.2.1. Использовать полученную информацию исключительно для целей, указанных в п. 4 настоящей Политики.

6.2.2. Обеспечить хранение конфиденциальной информации в тайне, не разглашать ее без предварительного письменного разрешения Пользователя, а также не осуществлять продажу, обмен, опубликование, либо разглашение иными возможными способами переданных персональных данных Пользователя, за исключением случаев, указанных в п.п. 5.2. и 5.3. настоящей Политики.

6.2.3. Принимать меры предосторожности для защиты конфиденциальности персональных данных Пользователя согласно порядку, обычно используемого для защиты такого рода информации в существующем деловом обороте.

6.2.4. Осуществить блокирование персональных данных, относящихся к соответствующему Пользователю, с момента обращения или запроса Пользователя или его законного представителя, либо уполномоченного органа по защите прав субъектов персональных данных на период проверки, в случае выявления недостоверных персональных данных или неправомерных действий.

7.1. Администрация сайта, не исполнившая свои обязательства, несёт предусмотренную действующим законодательством ответственность за неправомерное использование персональных данных Пользователя, за исключением случаев, предусмотренных п.п. 5.2., 5.3. и 7.2. настоящей Политики.

7.2. В случае утраты или разглашения Конфиденциальной информации Администрация сайта не несёт ответственность, если данная конфиденциальная информация:

7.2.1. Стала публичным достоянием до её утраты или разглашения.

7.2.2. Была получена от третьей стороны до момента её получения Администрацией сайта.

7.2.3. Была разглашена с согласия Пользователя.

7.2.4. Была предоставлена на основании запроса уполномоченного государственного органа.

8.1. До обращения в суд с иском по спорам, возникающим из отношений между Пользователем сайта и Администрацией сайта, обязательным является предъявление претензии (письменного предложения о добровольном урегулировании спора).

8.2. Получатель претензии в течение 30 календарных дней со дня получения претензии, письменно уведомляет заявителя претензии о результатах рассмотрения претензии.

8.3. При не достижении соглашения, спор будет передан на рассмотрение в судебный орган в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.

8.4. К настоящей Политике и отношениям между Пользователем и Администрацией сайта применяется действующее законодательство Российской Федерации.

9.1. Администрация сайта вправе вносить изменения в настоящую Политику без предварительного уведомления и согласия Пользователя.

9.2. Новая Политика вступает в силу с момента ее размещения на сайте, если иное не предусмотрено новой редакцией Политики.