فولاد آستنیتی منگنزی – حاوی حدود 1.2 درصد کربن. و 12 درصد منگنز. – در سال 1882 به وسیله ی رابرت هادفیلد ابداع و معرفی گردید. و به افتخار این ابداع به نام هادفیلد معروف شد. این فولاد بدلیل دارا بودن ترکیبی مناسسب از چقرمگی، انعطاف پذیری.، قابلیت کار سختی. و مقاومت عالی در مقابل سایش منحصر به فرد است. و بعنوان یک ماده ی مهندسی دارای کاربرد وسیع در موارد ویژه است.

فولاد منگنز-فولاد هادفیلد بدلیل ویژگیهای ذکر شده در ساخت قطعات مورد استفاده. در تجهیزات، دستگاهها و ماشین آلات. صنایع راه سازی، معدنی ، سیمان، راه آهن، حفاری چاههای نفت، لایروبی، سنگ های ساختمانی. و تزئینی، چوب و صنعت فولادسازی بکار گرفته میشود.

این فولادها با داشتن ویژگیهای عالی و منحصر به فرد. دارای محدودیتهایی می باشند که کاربرد آن را در موارد ویژه محدود میکند که عبارتند از:

دارای قابلیت ماشینکاری بسیار کمی است.

استحکام تسلیم آن کم و در محدوده ی 31 قرار دارد.

طولانی تری با سطح دارند، در اثر فشاری که در بین فکهای دستگاه. به این مواد وارد میشود، نیروی بیشتری به سطح وارد میکند. در نتیجه میزان کار سختی افزایش یافته و سختی به حدود می رسد.

مکانیزم کار سختی

مکانیزم کار سختی در دستگاه سوم که سنگ شکن مخروطی – کن کیو – میباشد نیز همانند. دستگاه سنگ شکن فکی بوده با این تفاوت. که در این دستگاه فشار بیشتری طرف مواد ساینده به سطح وارد میشود. و در نتیجه باعث بالا رفتن میزان کار سختی شده و سختی به حدود می رسد. ( زیرا در اثر فشار بیشتر، سرعت انجام استحاله بیشتر میشود.)

ساختار میکروسکوپی این نوع فولادها شامل آستنیت و سمنتیتی است که در مرز دانه های آستنیت رسوب کرده است.

موارد کاربرد، خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی چهار نوع فولاد هادفیلد. را که از کاربردی ترین نوع فولادهای هادفیلد میباشند، آورده شده است.

تأثیر عناصر آلیاژی

عناصر آلیاژی بمنظور افزایش تسلیم یا بهبود قابلیت جوشکاری به فولاد آستنیتی منگنزی اضافه میشوند.

کربن: میزان کربن در این فولادها تعیین کننده میزان مقاومت به سایش و تنش تسلیم میباشد.

حد اکثر کششی در 1.2 کربن حاصل میشود. استحکام تسلیم با افزایش کربن از 7 دهم تا 17 درصد بصورت تدریجی افزایش می یابد. با افزایش میزان کربن به بیش از 1.2 کربن استحکام کششی کاهش می یابد.

در صورتیکه مقدار کربن از 1.1 بیشتر شود، نگهداری آن بصورت محلول. در آستنیت مشکل شده و این پدیده باعث کاهش بیش از حد استحکام کششی و انعطاف پذیری میگردد. در هر حال چون افزایش کربن تا حد 1.4 مقاومت. در مقابل سایش را افزایش میدهد، در اغلب موارد ترجیح داده میشود که از این مقدار کربن استفاده شود.

حصول ساختار آستنیتی

حصول ساختار آستنیتی عاری از شبکه فاز کاربید. در فولادهایی که کربن آنها بیش از 1.4 است بسیار مشکل است. و بنابراین افزایش کربن به بیش از 1.4 بندرت صورت میگیرد. در قطعات ضخیم یا قطعاتی که جوشکاری میشوند، میتوان از حداقل کربن – میزان 7 دهم درصد در فولادهای هادفیلد. حاوی مولیبدن و نیکل استفاده کرده. علاوه بر این هنگام جوشکاری نیز استفاده از سیم های پر کننده با کربن کم توصیه میگردد.

همانطوری که مشاهده میگردد با افزایش درصد کربن میزان رسوبات سمنتیت در مرز دانه های آستنیت. بیشتر شده بطوری که وقتی میزان رسوبات سمنتیت در مرز دانه های آستنیت.بیشتر شده بطوری که وقتی میزان کربن به بیش از 1.2 برسد، رسوبات درشت سمنتیت. بوجود آمده در مرز دانه های آستنیت مشکلاتی را در ریخته گری و عملیات حرارتی بوجود می آورند. زیرا سمنتیت حل نشده در آستنیت پس از عملیات حرارتی، باعث کاهش چقرمگی فولاد میگردد.

منگنز

عنصر منگنز بعنوان عامل پایدار کننده آستنیت به کار گرفته میشود. و نقش آن به تأخیر انداختن استحاله ی آستنیت در 700 در مدت 15 ثانیه انجام میشود. در صورتیکه در فولادی با 13 درصد منگنز انجام این استحاله در 370 به 48 ساعت زمان نیاز دارد.

کاهش میزان منگنز از 13 درصد به 10 درصد در بعضی از کاربردها. مثل کفشهای تراکتور باعث بهبود در مقاومت به سایش میشود.

اگر میزان منگنز به کمتر از 10 درصد برسد، عملا درصد ازدیاد طولی نسبی به نصف مقدار عادی خود میرسد.

در خواص مکانیکی فولاد هادفیلد محتوی 1.15 درصد کربن و مقادیر مختلف منگنز نشان داده شده است. این نمودارها تائید کننده مشاهدات و تجربیات تعداد زیادی از پژوهشگران از جمله رابرت هادفیلد می باشد.

میزان منگنز تأثیر اندکی بر استحکام تسلیم دارد.

میزان منگنز تا 14 درصد استحکام کششی و ازدیاد طولی نسبی را افزایش میدهد. و از 14 درصد به بالا این ویژگیها کاهش می یابند.

سیلیسیم

کلیه فولادهای هادفیلد حاوی مقادیر معینی سیلیسیم هستند. این عنصر بندرت بعنوان عنصر آلیاژی به فولادهای هادفیلد اضافه میشود. و حضور آن بدلیل اکسیژن زدائی و بهبود سیالیت مذاب میباشد. عنصر سیلیسیم تا حد 2 درصد استحکام تسلیم فولاد هادفیلد را به مقدار کم افزایش میدهد. و قطعات را در مقابل تغییر شکل پلاستیک در حالتی که تحت ضربات مداوم قرار دارند، مقاوم میکند.

در بالاتر از 2.2 درصد سیلیسیم کاهش سریع در استحکام و انعطاف پذیری حاصل میگردد. و فولادهای حاوی بیش از 2.3 درصد سیلیسیم قابلیت کار پذیری ندارند.

نیکل

عنصر نیکل تا حد 4 درصد یا بیشتر برای تثبت فاز آستنیت بکار گرفته میشود. این عنصر مخصوصا در جلوگیری از ایجاد کاربیدهایی که در محدوده حرارتی 300 تا 500 بوجود می آیند، موثر است. بطور مثال وجود نیکل خطر رسوب سمانتیت را که ناشی از آهسته خنک شدن. قطعه پس از عملیات جوشکاری می باشد بشدت کاهش میدهد. در قطعاتی که احتمال ترک یا تابیدگی وجود دارد با افزودن 5 – 3 درصد نیکل میتوانیم. آنها را بجای کوئینچ در آب در هوا خنک کنیم.

نیکل استحاله آستنیت به مارتنزیت را در طول کارکرد قطعه کندتر و مقدار سختی را کاهش میدهد. در نتیجه این دسته از فولادها در حضور نیکل، مقاومت به سایش کمتری را از خود نشان میدهند.

در نمودارهای تأثیر عنصر نیکل بر خواص مکانیکی فولاد هادفیلد. محتوی 15 درصد منگنز و 1.1، 2.1 کربن نشان داده شده است. استحکام کششی را کاهش داده و در حد. بیش از 5 درصد تأثیر آن بر استحکام کششی قابل صرف نظر کردن است. تأثیر چندانی بر استحکام تسلیم ندارد.

انعطافپذیری را به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش میدهد. نیکل به دلیل تأثیری که در تثبیت آستنیت دارد عموماً در فولادهای هادفیلد. با میزان کربن کم افزوده میشود تا خاصیت جوشکاری آنها را افزایش دهد.

کروم

عنصر کروم در محدوده 2.2 – 1.8 برای افزایش استحکام تسلیم به این خانواده از فولادها اضافه میشود. افزایش کروم باعث تشکیل کاربیدها در مرز دانه ها شده. ولی از آنجائیکه این کاربیدها کروی شکل بوده تأثیر کمتری در کاهش چقرمگی خواهد داشت. اصولاً کروم بمنظور بهبود مقاومت به سایش اضافه میشود.

عنصر کروم باعث افزایش استحکام تسلیم میگردد.

تا حد 2 درصد تأثر چندانی بر کاهش استحکام کششی ندارد. ولی از 2 درصد بیشتر موجب کاهش تدریجی استحکام و در بیش از 4 درصد کاهش قابل استحکام کششی میگردد.

در محدوده ی بیش از 2.5 درصد انعطاف پذیری را به شدت کاهش میدهد.

مولیبدن

عنصر مولیبدن در محدوده 2 درصد 0.5 انعطاف پذیری به این خانواده از فولادها اضافه میشود. فولاد های آستنیتی منگنزی بطور معمول دارای تنش تسلیم پائینی بوده. و در نتیجه احتمال تغییر شکل در بعضی از کاربردها مثل فک سنگ شکنهای بزرگ. یا مانتل کانکرهای بزرگ وجود دارد. افزایش مولیبدن به میزان 2 درصد تسلیم این فولادها را افزایش میدهد. و محدودیت کاربردی قطعات منگنزی را از بین می برد و باید. به این نکته توجه کرد که مولیبدن نقطه تسلیم قطعه را بدون کاهش در چقرمگی آن افزایش میدهد.

مولیبدن نیز مانند نیکل پایدار کننده آستنیت بوده ولی بر خلاف نیکل، موجب کاهش کار سختی در حین کار نمیگردد.

در تأثیر عنصر مولیبدن بر خواص مکانیکی فولاد هادفیلد. حاوی 15 درصد منگنز و 1.2 -1.1 کربن نشان داده شده است. عنصر مولیبدن تأثیر زیر را بر خواص مکانیکی این خانواده از فولادها دارد:

استحکام تسلیم را افزایش میدهد. تا میزان 1.5 درصد انعطاف پذیری را افزایش میدهد. علاوه بر این مولیبدن برای جلوگیری از ترک خوردن قطعات در حالت ریختگی و افزایش چقرمگی مورد استفاده قرار میگیرد.

فولاد منگنز-فولاد هادفیلد-www.foolad-paytakht.ir

شرکت خشکه و فولاد پایتخت. صنعتگران عزیز.، افتخار داریم که سالها تجربه گرانبهای خویش. را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه. شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶