Co to jest stal nierdzewna?
Stal nierdzewna to w rzeczywistości skrót od „stal kwasoodporna-” odnoszący się do klasy stali stopowych z żelazem jako materiałem podstawowym i zawartością chromu nie mniejszą niż 10,5% (wagowo). Metal ten można modyfikować poprzez dodanie pierwiastków stopowych, takich jak nikiel, molibden, mangan i azot, w celu dostosowania jego wewnętrznego składu i właściwości. Na przykład dodanie niklu do stali nierdzewnej zwiększa jej odporność na korozję i-tolerancję na wysoką temperaturę. W związku z tym ten materiał metaliczny po przetworzeniu znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.
Klasyfikacja stali nierdzewnej
W oparciu o mikrostrukturę po obróbce cieplnej stal nierdzewną dzieli się głównie na pięć głównych typów.
Austenityczna stal nierdzewna
Typowe gatunki to 304 i 316. Ten typ zawiera duże ilości pierwiastków tworzących austenit,-takich jak nikiel, mangan i azot. Charakteryzuje się-właściwościami niemagnetycznymi, doskonałą ciągliwością i wytrzymałością, doskonałą spawalnością i ogólnie dobrą odpornością na korozję. Nie można go jednak wzmocnić poprzez obróbkę cieplną.
Ferrytyczna stal nierdzewna
Ferrytyczna stal nierdzewna wykorzystuje głównie chrom jako pierwiastek stopowy i ma strukturę-sześcienną skupioną wokół korpusu (BCC). Typowym gatunkiem jest 430. Charakteryzuje się właściwościami magnetycznymi i dużą wytrzymałością, ale wykazuje słabą udarność w niskich-temperaturach, skłonność do zwiększania się ziaren w-strefie wpływu ciepła podczas spawania oraz mniejszą odporność na korozję w porównaniu ze stalą austenityczną.
Martenzytyczna stal nierdzewna
Typowe gatunki to 410 i 420. Wykazują wysoką wytrzymałość i twardość, właściwości mechaniczne można regulować poprzez odpuszczanie, ale oferują stosunkowo słabą odporność na korozję.
Opady-Hartowanie stali nierdzewnej
Dzięki dodaniu pierwiastków takich jak Cu, Nb i Al, a następnie obróbce przesycającej i utwardzaniu wydzieleniowemu w celu utworzenia faz wzmacniających, stale te łączą wysoką wytrzymałość z dobrą odpornością na korozję. Typowy stopień to 17-4PH.
Dwustronna stal nierdzewna
Składa się zarówno z fazy austenitycznej, jak i ferrytycznej, takiej jak 2205. Łączy w sobie wytrzymałość stali austenitycznej z wytrzymałością stali ferrytycznej, zapewniając doskonałą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe.
Właściwości metalu ze stali nierdzewnej
| Kategoria nieruchomości | Kluczowy parametr | Opis i typowe wartości |
|---|---|---|
| Właściwości mechaniczne | Wytrzymałość na rozciąganie | Zwykle w zakresie 500-1000 MPa, w zależności od gatunku i stanu. |
| Siła plonu | Zwykle od 200 MPa do ponad 550 MPa (niższe dla stali austenitycznych, wyższe dla stali martenzytycznych i stali utwardzanych-wydzieleniowo). | |
| Wydłużenie | Austenitic steels usually >40%; stale ferrytyczne i martenzytyczne są stosunkowo niższe. | |
| Twardość | Mierzone przez Brinella (HB), Rockwella (HRB/HRC) itp., obejmujące szeroki zakres. | |
| Właściwości fizyczne | Gęstość | Około 7.7 - 8.0 g/cm3. |
| Temperatura topnienia | Około 1370 - 1450 stopnia, w zależności od składu. | |
| Przewodność cieplna | Stosunkowo niski, około 15-30 W/(m·K), czyli 1/3 do 1/2 wartości stali węglowej. | |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | Wyższe dla stali austenitycznych (np. ~17×10⁻⁶/K dla 304), wymagające uwagi na naprężenia termiczne. | |
| Magnetyzm | Stale austenityczne są zazwyczaj-magnetyczne (pod wpływem obróbki mogą stać się lekko magnetyczne); stale ferrytyczne/martenzytyczne są magnetyczne. | |
| Właściwości chemiczne | Odporność na korozję | Obejmuje odporność na korozję równomierną, wżery, korozję szczelinową, korozję międzykrystaliczną itp. |
| Liczba równoważna odporności na wżery (PREN) | PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Wyższa wartość ogólnie oznacza lepszą odporność na wżery. | |
| Właściwości produkcyjne | Skrawalność | Różni się znacznie w zależności od twardości, wytrzymałości,-skłonności do utwardzania przez zgniot i dodatków (np. siarki). |
| Spawalność | Ogólnie dobry do stali austenitycznych; zmniejszona ciągliwość w SWC stali ferrytycznych; stale martenzytyczne wymagają wstępnego podgrzewania i PWHT. | |
| Formowalność | Stale austenityczne wykazują doskonałe właściwości obróbki plastycznej na zimno (tłoczenie, głębokie tłoczenie); inne typy są stosunkowo uboższe. |
Jakie są klasy wykończenia powierzchni stali nierdzewnej?
Po przejściu niestandardowej obróbki CNC powstaje stal nierdzewnaNiestandardowe części ze stali nierdzewnej. Jego powierzchnia może dodatkowo osiągnąć różnorodny wygląd i funkcjonalność poprzez walcowanie, polerowanie i obróbkę chemiczną.
Powierzchnie walcowane: np. nr 1 (-walcowanie na gorąco + wyżarzanie), 2B (walcowanie na zimno-+ wyżarzanie jasne), BA (wyżarzanie jasne);
Polerowanie mechaniczne: obejmuje szlifowanie (HL),-krótkie ziarno (SB) i lustro (8K).
Stal nierdzewna a stopy tytanu
| Nieruchomość | Stal nierdzewna | Stop tytanu |
|---|---|---|
| Gęstość (g/cm3) | 7.9 | Około 4,5 |
| Specyficzna siła | Średni | Niezwykle wysoki |
| Odporność na korozję | Doskonały (w mediach utleniających) | Doskonały (szczególnie w środowiskach jonów chlorkowych) |
| Koszt | Niski do średniego | Bardzo wysoki |
| Trudność obróbki | Średni (Trudność przetwarzania różni się w zależności od gatunku.) | Wysoka (silne zużycie narzędzia) |
| Typowe zastosowania | Części konstrukcyjne, produkty-życia codziennego, pojemniki na chemikalia | Przemysł lotniczy, implanty medyczne, sprzęt do wody morskiej |
Często zadawane pytania
P: W jakich warunkach stal nierdzewna może nadal rdzewieć?
Odp.: Stal nierdzewna będzie korodować w środowiskach, w których warstwa pasywacyjna ulega ciągłym uszkodzeniom lub nie może-samoistnie się naprawić, takich jak: media o wysokim stężeniu jonów chlorkowych (woda morska), środowiska redukujące kwasy, struktury szczelinowe lub korozja galwaniczna spowodowana kontaktem z-niemetalami.
P: Jak wybrać stal nierdzewną 304 i 316?
Odp.: 304 nadaje się do większości środowisk atmosferycznych, słodkowodnych i ogólnych środowisk chemicznych. 316, zawiera molibden, jest odpowiedni do środowisk z jonami chlorkowymi (np. woda morska, zakłady chemiczne) lub tam, gdzie wymagana jest wyższa odporność na korozję wżerową.
P: Co to jest „obróbka pasywacyjna”? Jaki jest jego cel?
Odp.: Pasywacja to chemiczna technika-przetwarzania końcowego, zwykle wykorzystująca roztwory kwasu azotowego lub kwasu cytrynowego w celu usunięcia wolnych cząstek żelaza z powierzchni stali nierdzewnej (głównie powstających w wyniku kontaktu ze stalowymi narzędziami podczas produkcji) i wspomagania tworzenia kompletnej, jednolitej warstwy tlenku chromu. Jego celem jest maksymalizacja naturalnej odporności na korozję stali nierdzewnej i zapobieganie rdzewieniu powierzchni (plamom spowodowanym zanieczyszczeniem żelazem).
P: Jak stal nierdzewna zachowuje się w różnych temperaturach?
Odp.: Austenityczne stale nierdzewne (np. 304, 316) wykazują doskonałą udarność w niskich-temperaturach, dzięki czemu nadają się do środowisk kriogenicznych, takich jak ciekły azot lub tlen. 304. Gatunki 316 mogą być stosowane okresowo w temperaturze poniżej 925 stopni (1632 stopni F) i stale poniżej 870 stopni (1572 stopni F), co wykazuje dobrą odporność na utlenianie. Jednakże długotrwałe narażenie na temperatury w zakresie 450-850 stopni zwiększa ryzyko wytrącania się węglików, co powoduje konieczność stosowania gatunków L lub gatunków stabilizowanych (np. 321).