Статьи
Сталь Гадфильда. Непоколебимая выдержка.
Сталь марки 110Г13Л хорошо известна профессионалам тяжелой промышленности. Известна она и людям от промышленности далеким, правда, под более благозвучным названием – "сталь Гадфильда". И даже в непрофессиональной среде наслышаны о впечатляющей твердости сплава. Главный "секрет" особых характеристик этой стали – ее основной легирующий элемент – металлический марганец.
Шведский минералог Юхан Готлиб Ган в 1774 году первым смог выделить металлический марганец, нагрев в печи руду пиролюзита с углем. Первым же добавить новый элемент в состав стали в 1882 году догадался британский металлург Роберт Аббот Гадфильд. Сегодня марганцовистая сталь имеет тот же самый химический состав и носит имя своего изобретателя.
Металлург сразу понял – новый металл принципиально не похож на все остальные: Гадфильд попытался закалить образец, но сталь стала не тверже, как все стали после закалки, а мягче. Дальше – больше. Новый металл не поддавался ни токарной, ни фрезерной обработке. Ученый пытался закаливать сталь в различных средах, но она упорно становилась мягкой при обработке.
Когда же ее наконец подвергли холодной ковке, то выяснилась неожиданная особенность: участки, на которые приходились удары молота, становились твердыми. Чем больше была степень деформации, тем тверже становилась сталь. Аналогичный эффект сталь выдавала и при обработке напильником. По мере надавливания сопротивление металла росло: чем сильнее был нажим, тем больше сопротивление.
Уникальная твердость и износостойкость новой стали, ее способность выдерживать и поглощать сильные удары без разрушения стали пропуском в мир большой промышленности. Ее начали использовать для изготовления тех деталей, которые постоянно подвергаются сильным ударам и быстро выходят из строя. Первое применение стали Гадфильда нашли строители железных дорог. Из нее изготавливали рельсовые крестовины и стрелочные переводы, работающие в условиях ударных нагрузок и истирания.
Вскоре прочным сплавом заинтересовались и военные. Во времена Первой мировой из листовой стали Гадфильда изготавливали пехотные шлемы для британской и американской армий. Вооруженным силам под звездно-полосатым флагом шлемы служили верой и правдой до 1980-ых годов. За двадцатый век военные выпустили порядка 30 миллионов шлемов из марганцовистой стали.
Оценив достоинства сплава на шлемах, военные дали ему "зеленый свет" и в более масштабных проектах. В 1920-ых началось применение металла в танкостроении. Первой использовать металл для траков танковых гусениц стала британская фирма Vickers. Новый материал совершил настоящий прорыв: теперь боевые машины выдерживали почти 5000 километров пробега – в 10 раз больше, чем раньше.
Пожалуй, самым необычным, но вполне естественным применением марганцовистого сплава стали тюремные оконные решетки. Забудьте все фильмы, в которых герой-заключенный буквально выпиливает себе путь на волю. С решеткой из стали Гадфильда проделать этот трюк не получится – во время распиливания происходит сильный наклеп обрабатываемой поверхности – металл становится таким же твердым, как и пила и даже тверже.
Сегодня сталь Гадфильда чаще всего используют в горнодобывающей промышленности и машиностроении. Благодаря большой твердости, значительной вязкости и феноменальному сопротивлению истиранию сталь применяют для рабочих деталей дробилок, мельниц, траков тракторов и машин, ковшей экскаваторов и вообще всех деталей, подверженных сильному механическому воздействию. Вся продукция, изготовленная из такой стали, отличается очень высоким сроком эксплуатации.
Отличными потребительскими качествами сталь обязана, как мы уже говорили, своему химическому составу. По классическому "рецепту" сплав содержит 13% марганца и 1% углерода. Марганец удаляет из металла примеси серы и кислорода и способствует насыщение стали углеродом и азотом. А при таких пропорциях элементов в составе, сталь имеет аустенитную структуру. Она-то и обеспечивает повышенную устойчивость к износам и упрочнение при деформации. Марганцовистая сталь может похвастаться колоссальным наклепом – твердость сплава достигает 80 единиц по Роквеллу.
Сталь Гадфильда – один из самых полезных, а порой и незаменимых материалов. Она используется в тех областях, где использование другой стали порой просто невозможно.