فولاد هادفیلد چیست

<h2 id="whats"></span>فولاد هادفیلد (hot filed)</h2> <p>روبرت هادفیلد در سال 1882 فولادی را اختراع کرد که به افتخار آن به فولاد هادفیلد نامگذاری شد. این فولاد شامل 1 تا 2/1 درصد کربن و 12 تا 14 درصد منگنز است. فولاد هادفلید دارای ترکیب مناسبی از چقرمگی به همراه سخت پذیری بالا و همچنین مقاومت بالایی در برابر سایش دارد. امروزه به دلیل ویژگی های منحصر به فرد این فولاد با اصطلاحات کوچک در ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی آن به طور وسیع در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. به دلیل مقاومت بالا در برابر سایش فولاد هادفیلد بیشترین کاربرد را در شرایط سایش به همراه ضربه دارد. از جمله کاربردهای این فولاد می توان به استفاده در وسایل حفاری، چکش های خرد کننده سنگ، آسیاب ها و بیل های مکانیکی اشاره کرد.</p> <p>عملیات حرارتی که به صورت متداول روی فولاد هادفیلد انجام می شود شامل آنیل محلولی یا آستنیته کردن در دمای 950-1150 درجه سانتیگراد و تند سرمایی در آب است که نتیجه آن شکل گرفتن ساختاری آستنیتی بدون کاربید است.</p> <p>یکی از ضعف ها اصلی فولاد هادفیلد مقاومت کم سایشی در برابر شرایط سایش لغزشی آرام است. اضافه کردن عناصری مانند بور، تیتانیم و وانادیم در این نوع فولاد می تواند باعث کاهش اندازه دانه ها و افزایش مقاومت سایشی شود.</p> <p>یکی از نکاتی که در مورد فولاد هادفیلد می توان به آن اشاره کرد این است که با انجام عملیات روی این فولاد میزان سختی آن افزایش می یابد. به این معنا که این نوع فولاد رفته رفته نسبت به سایش مقاومتش تا حد قابل توجهی افزایش می یابد. چکش کاری، کوبش و پرس کاری از جمله عملیات هایی هستند که می توانند روی سطح فولاد انجام شوند و &nbsp;موجب افزایش استحکام تسلیم و بالارفتن سختی سطح آن می&zwnj;شود.&nbsp; یکی از وجوه تمایز فولادهای آستنیتی منگنزی (هادفیلد) با فولاد های ساده کربنی، هدایت حرارتی کم و ظریب انبساط حرارتی زیاد است. فولاد هادفیلد در دمای اتاق خاصیت مغناطیسی ندارد و جاذب نیست.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title=" فولاد هادفیلد" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1629114024237.jpg" alt=" فولاد هادفیلد" />تصویر شماره 1 - فولاد هادفیلد</p> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید:&nbsp;<a title="قیمت آهن چگونه تعیین می شود؟" href="https://www.modiranahan.com/article/288/%D9%82%DB%8C%D9%85%D8%AA-%D8%A2%D9%87%D9%86-%DA%86%DA%AF%D9%88%D9%86%D9%87-%D8%AA%D8%B9%DB%8C%DB%8C%D9%86-%D9%85%DB%8C-%D8%B4%D9%88%D8%AF" target="_blank">قیمت آهن چگونه تعیین می شود؟</a></p> </blockquote> <p><strong>اما در کنار ویژگی های منحصر به فرد، این فولاد دارای معایبی نیز هست:</strong></p> <ul> <li>ضعف در قابلیت ماشین کاری</li> <li>استحکام تسلیم کم (حدود 345 تا 415 مگاپاسکال)</li> <li>عدم قابلیت استفاده در مواردی که دقت بالایی در ابعاد نیاز دارد</li> <li>عدم امکان استفاده در تنش های بالا</li> </ul> <p><strong>آنچه در این مقاله خواهید خواند:</strong></p> <ul> <li><a title="فولاد هادفیلد (hot filed) چیست؟" href="#whats">فولاد هادفیلد (hot filed) چیست؟</a></li> <li><span id="manufacturing"></span><a title="فرآیند تولید فولاد هادفیلد" href="#manufacturing">فرآیند تولید فولاد هادفیلد</a></li> <li><a title="تاثیر عناصر مختلف بر خواص فولاد هادفیلد" href="#the-effect">تاثیر عناصر مختلف بر خواص فولاد هادفیلد</a></li> <li><a title="کاربرد فولاد هادفیلد" href="#application">کاربرد فولاد هادفیلد</a></li> </ul> <h2>فرآیند تولید فولاد هادفیلد</h2> <p>فولاد هادفیلد از طریق هر یک از فرایندهای مرسوم تولید فولاد می تواند تهیه شود. در روزهای آغازین تولید، فرومنگنز به آهن بدون کربن اضافه می&zwnj;شود تا فولاد هادفیلد ساخته شود. این فرآیند نیاز به دو ذوب کن داشت و به همین دلیل برخی آن را به عنوان فرایند دوطرفه (duplex) می شناسند. در روش های مدرن کوره های قوس الکتریکی یا کوره های القایی در تولید این نوع فولاد استفاده میشود. اما به دلیل حمله ی اکسید منگنز به پوشش کوره های نوع اسیدی، یک پوشش طبیعی یا پایه باید در کوره ذوب استفاده شود. بار کوره معمولا مواد بازگشتی، مواد ریخته گری فرسوده، آلیاژهای آهن دار و ضایعات فولاد است. بیشتر تولید کنندگان از فرآیند ذوب کاری مرده برای تولید فولاد هادفیلد استفاده می کنند. هر چند امکان استفاده از سوخت سیلسیم در کوره های قوس الکتریکی نیز وجود دارد. استفاده از سیلسیم به هم زدن فلز، حذف اکسیدها و کاهش سطح گاز کمک میکند.</p> <p>سیالیت فولاد منگنزی نسبتا بالاست که امکان ایجاد اشکال پیچیده را فراهم می کند.</p> <p>ویژگی های مکانیکی فولاد منگنزی به میزان قابل توجهی به وسیله دانه بندی می تواند ارتقا داده شود و استحکام و قابلیت چکش خواری برای مواد ریزدانه می تواند تا 30% بیشتر باشد.</p> <p>در جدول زیر میزان تغییر در ویژگی های فولاد هادفیلد بر اساس نوع دانه بندی قابل مشاهده است.</p> <table class="table1200" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2"> <tbody> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p><strong>تست ایزود</strong></p> <p><strong>(ft-lbs)</strong></p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p><strong>کاهش مقطع</strong></p> <p><strong>(%)</strong></p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p><strong>ازدیاد طول</strong></p> <p><strong>(%)</strong></p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p><strong>کشش</strong></p> <p><strong>(Ksi)</strong></p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p><strong>سایز دانه بندی</strong></p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p><strong>ضخامت ورق(اینچ)</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>101</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>35.7</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>37.0</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>92</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>درشت</p> </td> <td style="text-align: center;" rowspan="2" width="104"> <p>2</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>99</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>37.4</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>45.5</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>119</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>ریز</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>98</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>34.5</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>25.0</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>90</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>درشت</p> </td> <td style="text-align: center;" rowspan="2" width="104"> <p>3.25</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>85</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>33.0</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>36.0</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>111</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>ریز</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>85</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>25.6</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>22.5</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>79</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>درشت</p> </td> <td style="text-align: center;" rowspan="2" width="104"> <p>5.5</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>74</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>28.3</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>32</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>102</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>ریز</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p><span id="the-effect"></span>.57</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>25.1</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>18</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>66</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>درشت</p> </td> <td style="text-align: center;" rowspan="2" width="104"> <p>7.5</p> </td> </tr> <tr> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>49</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>29.2</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>33.5</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>105</p> </td> <td style="text-align: center;" width="104"> <p>ریز</p> </td> </tr> </tbody> </table> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید: <a title="تفاوت آهن و فولاد چیست؟" href="https://www.modiranahan.com/article/346/%D8%AA%D9%81%D8%A7%D9%88%D8%AA-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%D9%88-%D8%A2%D9%87%D9%86-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA" target="_blank" rel="nofollow">تفاوت آهن و فولاد چیست؟</a></p> </blockquote> <h2>تاثیر عناصر مختلف بر خواص فولاد هادفیلد</h2> <p><strong>کربن:&nbsp;</strong>کربن در کنار منگنز یکی از دو ماده مهم در ساختار فولاد هادفیلد است. فولاد منگنزی یک محلول فوق اشباع کربن است. در بشتر کاربردها نسبت منگنز به کربن 10 به 1 است. به طور معمول فولاد هادفیلد حاوی 12 درصد منگنز و 1.2 درصد کربن است. &nbsp;افزایش کربن باعث افزایش استحکام و کاهش چکش خواری می شود. کربن تا محدوده ای معین باعث افزایش استحکام تسلیم، افزایش استحکام کششی و پس از آن با افزایش کربن شاهد کاهش ازدیاد طول نسبی خواهیم بود.</p> <p><strong>منگنز:&nbsp;</strong>منگنز تاثیر چندانی بر استحکام تسلیم فولاد هادفیلد ندارد. تا 14 درصد استحکام کششی و ازدیاد طول نسبی را افزایش می دهد و در مقادیر بالاتر باعث کاهش آن می شود.</p> <p><strong>سیلسیم:&nbsp;</strong>این عنصر به ندرت در ترکیب فولاد هادفیلد به کار برده می شود. استفاده از آن بیشتر به دلیل نقش اکسیژن زدایی در فرایند تهیه ذوب است. سیلسیم تا 2 درصد باعث افزایش استحکام تسلیم فولاد هادفیلد به میزان کم می شود و در مقادیر بالاتر از 2.2 درصد با کاهش در استحکام و انعطاف پذیری همراه است.</p> <p><strong>نیکل:</strong> عنصر نیکل تا 4 درصد و یا بیشتر می تواند باعث تثبیت فاز آستنیت شود. همچنین نیکل در جلوگیری از ایجاد کاربید در محدود حرارت 3000 تا 5000 درجه سانتیگراد موثر است. نیکل موجب تقویت خاصیت غیر مغناطیسی فولاد هادفیلد و کاهش استحکام کششی آن میشود.</p> <p><strong>وانادیم:</strong> این عنصر به عنوان یک کاربیدزای بسیار قوی برای افزایش استحکام تسیلم فولاد به آن اضافه می شود. موجب کاهش انعطاف پیری شده و روی مقاومت سایشی تاثیری ندارد.</p> <p><strong><span id="application"></span>مس:</strong> مس نیز مانند نیکل در محدود مقادیر 1 تا 5 درصد برای تثبیت فاز آستنیت استفاده می شود. ایجاد حالت شکنندگی از جمله تاثیراتی ست که مس می تواند بر فولاد هادفیلد داشته باشد هر چند این مساله به صورت دقیق و کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است.</p> <p><strong>تیتانیم:</strong> عنصر تیتانیم به منظور خنثی کردن اثر فسفر به کار برده می شود. به کمک تیتانیم می توان با ایجاد کاربیدهای پایدار میزان کربن محلول در آستنیت را کم کرد.</p> <p><strong>فسفر:</strong> از اثرات فسفر می توان به کاهش انعطاف پذیری به ویژه در دماهای پایینتر از دمای اتاق و افزایش تمایل به پارگی در دمای بالا اشاره کرد.</p> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید:&nbsp;<a title="انواع فولاد و کاربرد آن ها" href="https://www.modiranahan.com/article/38/%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%D9%88-%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF-%D8%A2%D9%86-%D9%87%D8%A7-%D9%86%D8%AD%D9%88%D9%87-%D8%AA%D9%88%D9%84%DB%8C%D8%AF-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF" target="_blank" rel="nofollow">انواع فولاد و کاربرد آن ها</a></p> </blockquote> <h2>کاربرد فولاد هادفیلد</h2> <p>به دلیل انعطاف پذیری خوب و مقاومت به سایش همچنین استحکام بالا از فولاد هادفید به طور وسیع در صنایع سیمان سازی، معدن، راه سازی و ریل های راه آهن استفاده می شود.</p> <p><img class="content-image" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title="کاربرد فولاد هادفیلد" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1629114136428.jpg" alt="کاربرد فولاد هادفیلد" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 2 - کاربرد فولاد هادفیلد</p> <p>&nbsp;</p>