Šta je nerđajući čelik?
Nerđajući čelik je zapravo skraćenica za "nerđajući čelik otporan na kiselinu{0}}", koji se odnosi na klasu legiranih čelika sa gvožđem kao osnovnim materijalom i sadržajem hroma ne manjim od 10,5% (po masi). Ovaj metal se može modificirati dodavanjem legirajućih elemenata kao što su nikl, molibden, mangan i dušik kako bi se prilagodio njegov unutrašnji sastav i svojstva. Na primjer, ugrađivanje nikla u nerđajući čelik povećava njegovu otpornost na koroziju i visoku{4} toleranciju na temperaturu. Posljedično, ovaj metalni materijal nakon obrade nalazi široku primjenu u različitim industrijama.
Klasifikacija nerđajućeg čelika
Na osnovu mikrostrukture nakon termičke obrade, nehrđajući čelik je prvenstveno kategoriziran u sljedećih pet glavnih tipova.
Austenitni nerđajući čelik
Tipični razredi uključuju 304 i 316. Ovaj tip sadrži visoke nivoe elemenata koji formiraju austenit- kao što su nikl, mangan i azot. Karakteriziraju ga nemagnetna svojstva, odlična duktilnost i žilavost, vrhunska zavarljivost i općenito dobra otpornost na koroziju. Međutim, ne može se ojačati termičkom obradom.
Feritni nerđajući čelik
Feritni nehrđajući čelik prvenstveno koristi hrom kao svoj legirajući element i pokazuje kubičnu strukturu{0}}centrirana na tijelo (BCC). Tipična ocjena je 430. Odlikuje se magnetnim svojstvima i visokom čvrstoćom, ali pokazuje slabu žilavost na niskim-temperaturama, sklonu zgrušavanju zrna u zoni utjecaja topline-tokom zavarivanja i nižu otpornost na koroziju u poređenju sa austenitnim čelikom.
Martenzitni nerđajući čelik
Tipični razredi uključuju 410 i 420. Oni pokazuju visoku čvrstoću i tvrdoću, sa mehaničkim svojstvima podesivim kaljenjem, ali nude relativno slabu otpornost na koroziju.
Precipitation{0}}Nerđajući čelik za očvršćivanje
Dodavanjem elemenata kao što su Cu, Nb i Al, nakon čega slijedi tretman rastvorom i taložno očvršćavanje kako bi se formirale faze ojačanja, ovi čelici kombinuju visoku čvrstoću sa dobrom otpornošću na koroziju. Tipična ocjena je 17-4PH.
Duplex nerđajući čelik
Sastoji se od austenitnih i feritnih faza, kao što je 2205. Kombinira žilavost austenitnog čelika sa čvrstoćom feritnog čelika, nudeći odličnu otpornost na korozijsko pucanje pod naponom.
Svojstva metala od nerđajućeg čelika
| Kategorija imovine | Ključni parametar | Opis i tipične vrijednosti |
|---|---|---|
| Mehanička svojstva | Zatezna čvrstoća | Tipično u rasponu od 500-1000 MPa, ovisno o vrsti i stanju. |
| Snaga prinosa | Tipično od 200 MPa do preko 550 MPa (niže za austenitne čelike, veće za martenzitne čelike i čelike koje očvršćavaju precipitacijom{2}}). | |
| Izduženje | Austenitic steels usually >40%; feritni i martenzitni čelici su relativno niži. | |
| Tvrdoća | Mjerili Brinell (HB), Rockwell (HRB/HRC), itd., pokrivajući širok raspon. | |
| Physical Properties | Gustina | Približno 7.7 - 8.0 g/cm³. |
| Tačka topljenja | Približno 1370 - 1450 stepen, u zavisnosti od kompozicije. | |
| Toplotna provodljivost | Relativno niska, oko 15-30 W/(m·K), što je 1/3 do 1/2 od ugljeničnog čelika. | |
| Koeficijent toplinske ekspanzije | Više za austenitne čelike (npr. ~17×10⁻⁶/K za 304), zahtijevajući pažnju na termička naprezanja. | |
| Magnetizam | Austenitni čelici obično nisu-magnetni (mogu postati blago magnetski nakon obrade); feritni/martenzitni čelici su magnetni. | |
| Hemijska svojstva | Otpornost na koroziju | Uključuje otpornost na jednoličnu koroziju, pitting, koroziju u pukotinama, intergranularnu koroziju, itd. |
| Ekvivalentni broj otpornosti na pitting (PREN) | PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Veća vrijednost općenito ukazuje na bolju otpornost na udubljenje. | |
| Manufacturing Properties | Obradivost | Značajno varira, pod utjecajem tvrdoće, žilavosti, sklonosti radnom{0}}otvrdnjavanju i aditiva (npr. sumpora). |
| Zavarljivost | Općenito dobro za austenitne čelike; smanjena žilavost u HAZ-u feritnih čelika; martenzitni čelici zahtijevaju predgrijavanje i PWHT. | |
| Formability | Austenitni čelici pokazuju izvrsna svojstva hladnog rada (štancanje, duboko izvlačenje); druge vrste su relativno siromašnije. |
Koje su ocjene površinske obrade nehrđajućeg čelika?
Nakon što se podvrgne prilagođenoj CNC mašinskoj obradi, formira se nerđajući čelikPrilagođeni dijelovi od nehrđajućeg čelika. Njegova površina može dalje postići različite izglede i funkcionalnosti valjanjem, poliranjem i kemijskim tretmanima.
Valjane površine: kao što su br.1 (vruće-valjane + žarene), 2B (hladno-valjane + svijetlo žarene), BA (svijetlo žarene);
Mehaničko poliranje: Uključuje brušeno (HL), kratko{0}}zrno (SB) i ogledalo (8K).
Nerđajući čelik u odnosu na legure titana
| Nekretnina | nerđajući čelik | Titanijumska legura |
|---|---|---|
| Gustina (g/cm³) | 7.9 | Otprilike 4.5 |
| Specifična snaga | Srednje | Extremely High |
| Otpornost na koroziju | Odličan (u oksidirajućim medijima) | Odličan (posebno u okruženju hloridnih jona) |
| Troškovi | Nisko do srednje | Vrlo visoko |
| Poteškoće obrade | Srednja (Teškoća obrade varira u zavisnosti od razreda.) | Visoka (jako habanje alata) |
| Tipične primjene | Strukturni dijelovi, proizvodi za svakodnevnu{0} upotrebu, hemijski kontejneri | Vazduhoplovstvo, medicinski implantati, oprema za morsku vodu |
FAQ
P: Pod kojim uvjetima nehrđajući čelik i dalje može hrđati?
O: Nehrđajući čelik će korodirati u okruženjima gdje se njegov pasivacijski film kontinuirano oštećuje ili se ne može samo-popraviti, kao što su: mediji s visokom koncentracijom kloridnih jona (morska voda), reducirajuće kisele sredine, strukture pukotina ili galvanska korozija uzrokovana kontaktom s ne-metalima.
P: Kako odabrati između 304 i 316 nehrđajućeg čelika?
O: 304 je pogodan za većinu atmosferskih, slatkovodnih i općih hemijskih okruženja. 316, koji sadrže molibden, pogodan je za okruženja s hloridnim jonima (npr. morska voda, hemijska postrojenja) ili gdje je potrebna veća otpornost na koroziju na jamičastu koroziju.
P: Šta je "liječenje pasivacije"? Koja je njegova svrha?
O: Pasivacijski tretman je hemijska naknadna-tehnika obrade koja obično koristi otopine dušične ili limunske kiseline za uklanjanje slobodnih čestica željeza s površine nehrđajućeg čelika (prvenstveno koje su rezultat kontakta sa čeličnim alatima tokom proizvodnje) i promovira stvaranje potpunog, ujednačenog filma krom oksida. Njegova svrha je maksimizirati inherentnu otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju i spriječiti rđanje površine (mrlja uzrokovana kontaminacijom željeza).
P: Kako se nehrđajući čelik ponaša na različitim temperaturama?
O: Austenitni nehrđajući čelici (npr. 304, 316) pokazuju odličnu otpornost na niske -temperature, što ih čini pogodnim za kriogena okruženja kao što su tečni azot ili kiseonik. 304/316, mogu se koristiti povremeno ispod 925 stepeni (1632 stepena F) i kontinuirano pokazuju dobru otpornost na oksidaciju ispod 1572 stepena F. Međutim, produženo izlaganje između 450-850 stepeni povećava rizik od taloženja karbida, što zahtijeva korištenje L-grade ili stabiliziranih kvaliteta (npr. 321).