Сталь Гадфильда (110Г13Л)

Сталь Гадфильда (110Г13Л)

Металлургическая отрасль успешно развивается практически в каждой стране мира, так как она приносит много прибыли и является одной из составляющих частей ВВП. В настоящее время ни одно современное производственное предприятие не может обойтись без использования металлов. В зависимости от сферы применения, материал может иметь разный состав и способ изготовления.

Популярностью пользуется сталь Гадфильда (110Г13Л), которая отличается пластичностью и оптимальной износостойкостью. В России требования к ней определены ГОСТом 977-88, также могут использоваться зарубежные аналоги с установленными нормами.

Как появилась сталь Гадфильда?

Роберт Гадфильд является создателем такого типа стали. Этот разработчик изобрел сплав в далеком 1882 году, с этого и началась история. Металл достаточно быстро обрел популярность, широко используется до нынешнего времени.

Сразу после того как была изобретена сталь, сплавом заинтересовались военные. И это неудивительно, ведь металл обладает высокими эксплуатационными характеристиками. С его помощью в большинстве случаев создавали защитную экипировку для солдат.

Также с использованием данного сплава изготавливали шлемы повышенной прочности. Первым делом их внедрили в английскую армию, а затем уже – и в американскую. Вплоть до восьмидесятых годов прошлого века сталь Гадфильда применялась при создании экипировки. После этого был презентован органический пластик, который обрел широкую популярность. Такой материал обладает достаточной прочностью, однако при этом весит немного.

Изготовление экипировки – это не единственное применение такого типа стали. Из материала изготавливали и сейчас делают детали для военной и гражданской специализированной техники, предназначенной для работы в весьма сложных условиях. К примеру, такая сталь дала возможность увеличить пробег гусениц с 500 до 4800 километров. Это очень пригодилось во времена первой мировой войны, считалось чуть ли не уникальным чудом в то время.

После успешных проб металл стал незаменимым в оборонной промышленности. Вскоре данный тип сплава стали использовать во многих сферах деятельности человека. Что касается СССР, в союзе металл появился только в 1936 году.

Свойства стали Гадфильда

Металл обладает высоким уровнем пластичности, поэтому для его обработки нельзя использовать режущий инструмент. При сильном механическом воздействии материал будет разнопланово деформироваться. Для изготовления различных элементов из такой стали применяется метод литья, при этом используются предварительно созданные формы.

К особенностям металла следует отнести возможность образования более качественного наклепа по сравнению с аналогичными сплавами. Несмотря на то, что металл пластичен, обладает высокой вязкостью, он ударопрочен и способен выдерживать сильные механические воздействия. Материал не боится резких перепадов температур, сильных морозов, а также высокого давления со стороны внешних источников. Благодаря вышеперечисленным характеристикам, металл пользуется большой популярностью во многих сферах деятельности человека, так как обладает хорошими эксплуатационными характеристиками.

Что следует знать про сварочное производство с использованием стали Гадфильда?

Отличительной особенностью материала является низкая теплопроводность. Она примерно в 4-6 раз меньше, чем у других разновидностей стали. Стоит отметить, что металл также имеет небольшой коэффициент теплового расширения. Вышеописанные характеристики материала позволяют использовать его для изготовления деталей, которые в последующем будут подвергаться воздействию перепадов температур.

Сталь Гадфильда не подвержена появлению холодных трещин, однако есть риск появления горячих трещин. Это связано с литейным способом изготовления сплава, который дает сильную усадку. Из-за воздействия высокой температуры аустенитная структура стали способна трансформироваться в мартенситную структуру. Из-за этого на материале могут появиться деформированные участки. Следует учитывать данные свойства при изготовлении различных деталей.

Способы обработки материала

Для создания наклепа, который повышает твердость изделий, используется холодный способ обработки металла под давлением. Обычно это прокатка, ковка, прессование, волочение. Необходимо следит за тем, чтобы не переусердствовать с обработкой стальных изделий, иначе они могут развалиться на части, покрыться трещинами.

Внутреннее напряжение металла должно быть в пределах допустимых значений. Во время ковки необходимо наносить не сильные, а легкие удары молотком или кувалдой. При этом следует постоянно следить за отдачей инструмента. Если кувалда начинает сильно отскакивать, значит, ковка металла должна быть прекращена. В ином случае сталь начнет крошиться, создаваемое изделие придет в негодность.

Так как металл отличается высокой степенью вязкости, его запрещено обрабатывать режущими инструментами. Для изготовления продукции используется только метод литья. В связи с этим, формы для заготовок необходимо делать практически идеальными, чтобы создаваемые детали не требовали дополнительной обработки в будущем.

Особенности закалки и сварки

После того как сталь была отлита по заданным параметрам, необходимо увеличить ее прочность и твердость. Для этого металл подвергается закалке. Температура обработки материала бывает разной, зависит от количества углерода в сплаве. Она составляет от 900 до 1100 градусов Цельсия.

·         Если углерода 1%, температура будет 900 градусов Цельсия.

·         При наличии углерода 1,5% - температура закалки составит 1000 градусов Цельсия.

·         Если углерода 1,6%, температура нагрева будет выше 1050 градусов Цельсия.

Стоит отметить, что во время закалки нагревать металл необходимо медленно. Температура должна повышаться не более, чем на 150 градусов за час. После этого сталь подвергается выдержке и тщательно охлаждается водой.

Если необходимо изготовит деталь, толщина которой будет порядка 30 мм., металл закаливается на протяжении примерно 4 часов. Ознакомиться с технологическими процессами можно, изучив специальные таблицы. Процедура закалки позволяет перевести сталь в аустенит, выровнять структуру и полностью избавиться от наклепа. После этого существенно повышается твердость материала, а параметры вязкости, наоборот, снижаются.

При выполнении сварочных работ с данным типом стали на заказ, необходимо в обязательном порядке учитывать ее особенности. При термическом воздействии на материал есть высокая вероятность возникновения холодных трещин. Это происходит во время трансформации аустенитной структуры материала в мартенситную. Чтобы не повредить металл, все сварочные работы лучше проводить с использованием проточной воды. Рекомендуется постоянно следить, чтобы шов был охлажденным.

Какие изделия делают из стали Гадфильда?

Благодаря своим высоким эксплуатационным свойствами и особенностям, металл пользуется популярностью во многих сферах деятельности человека. Создаваемые стальные изделия будут надежными, прочными, а также долговечными.

Металл используется на многих производственных предприятиях, где изготавливаются детали с хорошими эксплуатационными характеристиками.

Стоит рассмотреть некоторые варианты продукции, которую делают из стали Гадфильда. Сегодня можно купить:

·         Тракторы, специализированная техника.

·         Гусеницы для танков и бульдозеров.

·         Дробильные станки.

·         Машиностроительная продукция.

·         Решетки на окна и проходы.

·         Стрелочные переводы, которые могут быть подвержены негативному воздействию окружающей среды.

Отдельно стоить отметить решетки на окна и проходы, которые зачастую ставят в тюрьмах. Многие видели в фильмах и слышали истории, что заключенные при помощи подручных средств или напильников просто перепиливали прутья и убегают с мест заключения. Если установить решетки, сделанные из стали Гадфильда, это будет издевательством над тюремщиками, которые пытаются освободиться.

При наличии обычной решетки есть высокая вероятность побега. Конструкции, сделанные из стали Гадфильда, отличаются высокой прочностью и оптимальной износостойкостью. Данный металл распилить практически невозможно, поэтому все попытки к бегству будут напрасными.

Если даже преступник начнет распиливать прутья, в месте воздействия станет образовываться наклеп поверхности. В результате металл станет более твердым. Именно поэтому сбежать с тюрьмы, где установлена такая решетка, практически нереально.

Какие можно сделать выводы?

Благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам, сталь Гадфильда пользуется большой популярностью во всем мире. Материал износостоек, не подвержен влиянию агрессивных сред, способен прослужить долгие годы без потери первоначальных качественных характеристик. Сталь способна выдерживать высокое давление и всевозможные удары. С помощью такого металла изготавливают самые разнообразные детали.

Элементы конструкции, сделанные из такого материала, отличаются долговечностью. Они способны прослужить десятки лет. При использовании материала следует помнить, что он подвержен появлению горячих трещин при воздействии на него высоких температур. Также для обработки металла запрещено использовать режущий инструмент.

При изготовлении деталей из стали применяется метод плавления. Чаще всего такой металл используется для изготовления элементов, которые в последующем будут эксплуатироваться в сложных условиях на протяжении многих лет.