موضوع مقاله: فولاد منگنز | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فولاد منگنز | مقدمه: این ماده در برابر سایش بسیار مقاوم است و در شرایط ضربه تا سه برابر سختی سطح خود می رسد ، بدون افزایش شکنندگی که معمولاً با سختی همراه است. | ## بخش 1: فولاد منگنز | در حدود 10٪ مقدار منگنز ، فولاد در صورت خنک شدن در دمای اتاق به صورت آستنیت خود باقی می ماند. 1970 Page 1917 اصلی ترین این عناصر آلیاژی کربن است ، زیرا افزودن منگنز به فولاد کم کربن اثر کمی دارد اما با افزایش محتوای کربن به طرز چشمگیری افزایش می یابد. مولیبدن و وانادیوم ؛ در فولادهای غیر آستنیتی به عنوان تثبیت کننده فریت استفاده می شود. منگنز دارای مقاومت در برابر عملکرد منصفانه اما استحکام کششی بسیار بالایی است ، به طور معمول در هر جایی بین 350 تا 900 مگاپاسکال (MPa) ، با کار سختی به سرعت افزایش می یابد. برخلاف دیگر اشکال فولاد ، وقتی تا نقطه ی شکست کشیده می شود ، مواد دچار کاهش سطح مقطع نمی‌شوند (در ضعیف ترین نقطه کوچکتر می شوند) و بعد از هم جدا می شوند. در عوض ، کار سختی فلزات افزایش می یابد و استحکام کششی را به سطوح بسیار بالایی افزایش می دهد ، گاهی اوقات به اندازه 2000 مگاپاسکال. این باعث می شود مواد مجاور سطح مقطع شان کوچک شود ، سخت شوند و این کار ادامه یابد تا زمانی که کل قطعه بسیار بلندتر و نازک تر شود. افزایش طول معمولی بسته به ترکیب دقیق آلیاژ و عملیات حرارتی قبلی ، می تواند از 18 تا 65 درصد باشد. همچنین در محیط هایی با ضربه زیاد مانند داخل دستگاه لایه برداری شات استفاده می شود. این آلیاژها به دلیل استحکام بالای آنها در دماهای بسیار کم ، کاربردهای جدیدی به عنوان فولادهای کرایوژنیک پیدا می کنند. منگنز قابل تغییر با حرارت است ، اما منگنز دمایی را که در آن استوستیت به فریت تبدیل می شود ، کاهش می دهد. برخلاف فولاد کربن ، mangalloy با کاهش سریع دما به جای کارسختی کار نرم می شود ، و شکل پذیری را از حالت کار سختی باز می گرداند. اکثر درجات بعد از پختن و سپس خاموش شدن از گرمای زرد آماده هستند و نیازی به مخلوط کردن بیشتر نیست و معمولاً دارای سختی نرمال برینل در حدود 200 HB (تقریباً برابر با 304 استیل ضد زنگ) هستند ، اما به دلیل وجود آن خاصیت منحصر به فرد ، سختی تورفتگی تأثیر بسیار کمی در تعیین سختی خراش (سایش و مقاومت در برابر ضربه فلز) دارد. | ## بخش 2: فولاد منگنز | یک منبع دیگر می گوید که سختی اولیه برینل از فلز منگنز با توجه به مشخصات اصلی Hadfield برابر 220 است اما در صورت سایش ضربه ای ، سختی سطح به بیش از 550 خواهد رسید. این فلز را نمی توان با پخت‌وپز نرم کرد و به سرعت در زیر ابزارهای برش و سنگ زنی سخت می شود و معمولاً برای ماشین کاری نیاز به ابزار خاصی است. فرایند ساخت فولاد بوته ای او ، ابداع شده در سال 1740 ، اولین باری بود که فولاد توانست به طور کامل در یک ظرف ذوب شود. هانتسمن پیش از این برای کمک به از بین بردن ناخالصی ها از فولاد از شارهای مختلفی استفاده کرده بود و خیلی زود شروع به اضافه کردن آهن چدن غنی از منگنز به نام Spiegeleisen کرد که باعث کاهش چشمگیر ناخالصی های موجود در فولاد می شد. "و هیچ کس نفهمید که دلیل واقعی اینکه چرا چدن معدنی در نوریکوم باعث تولید چنین فولاد فوق العاده می شود در شرایطی که که حاوی مقدار کمی منگنز است که توسط فسفر ، آرسنیک یا گوگرد آلوده نشده است. گوگرد با آهن ترکیب می شود تا یک سولفید که نقطه ذوب پایین تری نسبت به فولاد دارد ، تشکیل شود که لکه های ضعیفی ایجاد می کند که از نورد گرم جلوگیری می کند. فولاد را می توان با خنک کردن سریع سخت کرد ، اما چقرمگی خود را از دست می دهد و شکننده می شود. ریخته گری های فولادی معمولاً نمی‌توانند به سرعت خنک شوند ، زیرا اشکال نامنظم می تواند خم شود یا شکاف ایجاد کند. Mangalloy ثابت کرد که برای ریخته گری بسیار مناسب است ، زیرا انباشت های موضعی گاز به نام "مکیدن هوا" را تشکیل نمی‌دهد ، و شکنندگی شدید سایر ریخته گری ها را نشان نمی‌دهد. هادفیلد در حال مطالعه نتایج دیگرانی بود که در مورد ترکیب عناصر مختلف با فولاد ، مانند بنیامین هانتسمن و آه آلن ، آزمایش کرده بودند. در آن زمان ساخت فولاد یک هنر بود نه یک علم ، تولید شده توسط صنعتگران ماهر که غالباً بسیار پنهانی بودند. بنابراین ، هیچ داده فلزی در مورد فولاد قبل از سال 1860 وجود نداشت ، بنابراین اطلاعات مربوط به آلیاژهای مختلف پراکنده و غالباً غیرقابل اعتماد بود. هادفیلد با مخلوط کردن آهن منگنز با فولاد بوته ای و سیلیکون شروع به تولید آلیاژ 7.45٪ منگنز کرد ، اما این ماده برای اهداف وی رضایت بخش نبود. | ## بخش 3: فولاد منگنز | در تلاش بعدی خود ، سیلیکون را کنار گذاشت و فروم منگنز بیشتری را به مخلوط اضافه کرد و به آلیاژ با 1.35٪ کربن و 13.76٪ منگنز دست یافت. از نظر ظاهری نرم به نظر می رسید ، شبیه به سرب است ، اما در عین حال دندان های پرونده او را بریده است. نمی توانست بر اثر برخورد با لبه ای بریده شده باشد، در عین حال نمی توانست با اره و یا ماشین تراش بریده شده باشد . با وجود داشتن بیش از 80٪ آهن ، غیر مغناطیسی بود و مقاومت الکتریکی بسیار بالایی داشت. قابل توجه ترین بخش این بود که هنگام گرم شدن و خاموش شدن ، تقریباً بر خلاف فولاد کربنی ساده عمل می کرد. وی پس از انجام چند صد آزمایش ، فهمید که آنها باید دقیق باشند ، اگرچه دلیل ترکیب سختی و چقرمگی هیچ گونه توجیهی در آن زمان نداشت . هادفیلد نوشت: "آیا ممکن است در مورد سایر آلیاژهای آهن ، موارد مشابهی وجود داشته باشد؟ احتمالاً وقتی ماهیت قوانین حاکم بر آلیاژها بهتر درک شود ، این از موارد دیگر به دست می آید. اختراع هادفیلد اولین آلیاژ فولاد بود که تفاوتهای قابل توجهی در خصوصیات نسبت به فولاد کربنی نشان داد. در عصر مدرن ، شناخته شده است که منگنز از تبدیل فاز آستنیت چکش خوار به مارتنزیت شکننده جلوگیری می کند که در فرایند کارسختی در هنگام خاموش شدن برای فولاد های معمولی اتفاق می افتد. آستنیت فولادهای Hadfield از نظر ترمودینامیکی ناپایدار بوده و در صورت برخورد مکانیکی به مارتنزیت تبدیل می شود و بنابراین لایه سطح سخت را تشکیل می دهد. هادفیلد در سال 1883 فولاد خود را به ثبت رساند ، اما پنج سال دیگر به کامل کردن مخلوط گذراند ، بنابراین تا سال 1887 آن را به معرض دید عموم نگذاشت. سرانجام او روی آلیاژ 12 تا 14٪ منگنز و 1.0٪ کربن مستقر کرد که انعطاف پذیری آن به اندازه کافی بود دندانه دار شود اما به سختی قابل قطع نیست. | ## جمع‌بندی | هادفیلد در ابتدا فولاد خود را برای استفاده در راه آهن و تراموا به بازار عرضه کرد ، اما به سرعت شروع به تولید آن برای همه چیز از صفحات اره ای تا گاوصندوق کرد.