فولاد هادفیلد و بررسی تاثیرات عناصر بر روی آن

فولادهای هادفیلد، توسط رابرت هادفیلد و در سال ۱۸۸۲ ابداع شده است. این فولاد حاوی ۱۲ درصد منگنز و حدودا ۱/۲ درصد کربن میباشد.

فولاد هادفیلد دارای ترکیبات مناسبی از انعطاف پذیری، چقرمگی و مقاومت بالا در برابر سایش میباشد، که این عوامل سبب گشته که فولاد هادفیلد در نوع خود منحصر به فرد باشد.

در این مطلب قصد داریم به بررسی اختصاصی فولاد هادفیلد بپردازیم. با آهن ملل همراه باشید.

فولاد هادفیلد چیست؟

همانگونه که در بالا ذکر کردیم فولاد هادفیلد دارای ترکیبات مناسبی از انعطاف پذیری، چقرمگی و مقاومت بالا در برابر سایش میباشد، که این عوامل سبب گشته که فولاد هاد‌فیلد در نوع خود منحصر به فرد باشد.

شایان ذکر است که هنگام انجام عملیات با فولاد هادفیلد، میزان سختی سطحی در این فولادها به مرور افزایش می‌یابد.

این موضوع سبب میگردد که میزان مقاومت به سایش در این فولادها، افزایش بسیاری داشته باشد.

برای افزایش سختی سطح فولاد هادفیلد و استحکام تسلیم آن، نیاز است که عملیاتی انجام شود که این عملیات شامل موارد زیر میباشد.

• شوک‌های انفجار روی سطح فولاد
• انجام عملیات نورد سرد
• انجام عملیات پرس کاری
• انجام عملیات چکش کاری
• انجام عملیات کوبش

فولاد هادفیلد دارای ویژگی‌های عالی میباشد و در مقابل محدودیت‌هایی نیز میباشد که مهمترین آنها شامل موارد زیر میباشد.

• استحکام تسلیم پایین
• در فولاد هادفیلد، قابلیت ماشین‌کاری ضعیف میباشد.
• در مواردی که دقت ابعادی بالایی نیاز است، از فولاد هادفیلد استفاده نمیشود.
• فولاد هادفیلد در مواردی که دارای تنش‌های بالا همچنین تغییر شکل‌های شدیدی باشند، مورد استفاده قرار میگیرد.

بررسی تاثیر عناصر مختلف بر خواص فولاد هادفیلد

از عناصر مختلفی برای ساخت فولاد هادفیلد استفاده میشود که هریک به نحوی بر خاصیت این فولاد تاثیر میگذارد. این تاثیرات شامل موارد زیر میباشد.

عنصر کربن

استفاده از عنصر کربن در هادفیلد شامل تاثیراتی میباشد که این تاثیرات شامل کاهش ازدیاد طول نسبی با افزایش دادن کربن همچنین افزایش استحکام تسلیم میباشد.

عنصر منگنز

استفاده از عنصر منگنز، بر استحکام تسلیم تاثیر کمی دارد.

استفاده از این عنصر تا ۱۴ درصد، طول نسبی و استحکام کششی را افزایش داده و در بالاتر از ۱۴ درصد، باعث کاهش طول نسبی و استحکام کششی میشود.

عنصر سیلیسیم

این عنصر به عنوان عنصر آلیاژی به ندرت به ترکیبات فولادی هادفیلد اضافه میشود.

این عنصر در فرآیند تهیه ذوب، به عنوان اکسیژن زدایی بودن آن مورد استفاده قرار میگیرد.

استفاده از این عنصر در فولاد هادفیلد، به مقدار کمی حدودا ۲ درصد استحکام تسلیم فولاد را افزایش میدهد.

عنصر نیکل

از عنصر نیکل برای تثبیت فاز آستنیت تا حدود ۴ درصد یا بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد.

عنصر نیکل باعث افزایش و تقویت خاصیت غیر مغناطیس فولاد هاد‌فیلد شده و استحکام کششی آن را کاهش میدهد.

عنصر وانادیم

از عنصر وانادیم برای افزایش استحکام تسلیم در فولاد هاد‌‌فیلد استفاده میشود. همچنین این عنصر انعطاف پذیری فولاد را کاهش داده و تاثیری بر مقاومت فولاد در برابر سایش ندارد.

 عنصر مس

 تاثیر این عنصر بر فولاد هنوز به طور کامل مورد مطالعه و بررسی قرار نگرفته است. پس نمیتوان دقیق درباره این عنصر شرح دهیم.

عنصر تیتانیم

 از این عنصر در کشورهای اروپایی برای خنثی کردن اثر فسفر استفاده میشود.

استفاده از این عنصر میزان کربن محلول در استنیت را با ایجاد کاربیدهای پایدار کاهش میدهد. که نتیجه ی آن خواص معادل رده‌های کم کربن در فولاد هاد‌فیلد میباشد.

عنصر فسفر

میزان استفاده از عنصر فسفر در الکترودهای جوشکاری و در فولادهای منگنزی بایستی در کمترین حد باشد.

در قطعاتی که جوشکاری میشوند بایستی از عنصر فسفر به میزان کمی استفاده شود.

اهمیت سختی در فولاد هادفیلد

بعد از پایان مرحله عملیات حرارتی در فرآیند تولید فولاد هادفیلد، مقدار سختی حدودا ۱۷۰ تا ۲۲۰ HB بوده که این مقدار بالا نمیباشد.

در صورتی که کارسختی وجود نداشته باشد، تفاوت زیادی نمیتوان برای این فولادها به فولادهایی که دارای کربن متوسطی هستند قائل شد.

البته جالب است بدانید هنگام کار با مقاطعی که جنس آنها از فولاد هادفیلد است،  با وارد کردن چکش‌های سنگ شکن و ضربات شدید به آن، سختی فولاد افزایش می‌یابد.

سختی فولاد در هادفیلد بسیار پایین است، اگر سایش شدیدی قبل از پایان استحاله اتفاق بیفتد، احتمال نابود شدن قطعه وجود دارد.

به همین علت قطعاتی را که می‌خواهند تحت سایش‌های بسیار شدیدی قرار بگیرند، با روش‌هایی مثل شات بلاست یا سندبلاست مقطع را سخت کاری کرده و سپس مورد استفاده قرار میگیرند.