Wat is vlekvrye staal?
'Vlekvry' is 'n term wat vroeg in die ontwikkeling van hierdie staal vir eetgereitoepassings geskep is. Dit is aangeneem as 'n generiese naam vir hierdie staal en dek nou 'n wye reeks staaltipes en grade vir korrosie- of oksidasiebestande toepassings.
Vlekvrye staal is ysterlegerings met 'n minimum van 10,5% chroom. Ander legeringselemente word bygevoeg om hul struktuur en eienskappe soos vormbaarheid, sterkte en kryogeniese taaiheid te verbeter.
Hierdie kristalstruktuur maak sulke staal nie-magneties en minder bros by lae temperature. Vir hoër hardheid en sterkte word koolstof bygevoeg. Wanneer dit aan voldoende hittebehandeling onderwerp word, word hierdie staal as skeermeslemme, eetgerei, gereedskap ens.
Beduidende hoeveelhede mangaan is in baie vlekvrye staalsamestellings gebruik. Mangaan bewaar 'n austenitiese struktuur in die staal net soos nikkel, maar teen 'n laer koste.
Die hoofelemente in vlekvrye staal
Vlekvrye staal of korrosiebestande staal is 'n soort metaallegering wat in 'n verskeidenheid vorms voorkom. Dit dien ons praktiese behoeftes so goed dat dit moeilik is om enige sfeer van ons lewe te vind, waar ons nie hierdie tipe staal gebruik nie. Die hoofkomponente van vlekvrye staal is: yster, chroom, koolstof, nikkel, molibdeen en klein hoeveelhede ander metale.
Dit sluit metale in soos:
- Nikkel
- Molibdeen
- Titaan
- Koper
Nie-metaal toevoegings word ook gemaak, waarvan die belangrikste is:
- Koolstof
- Stikstof
CHROOM EN NIKKEL:
Chroom is die element wat vlekvrye staal vlekvry maak. Dit is noodsaaklik om die passiewe film te vorm. Ander elemente kan die doeltreffendheid van chroom in die vorming of instandhouding van die film beïnvloed, maar geen ander element op sigself kan die eienskappe van vlekvrye staal skep nie.
By ongeveer 10,5% chroom word 'n swak film gevorm wat ligte atmosferiese beskerming bied. Deur die chroom tot 17-20% te verhoog, wat tipies is in die tipe-300-reeks austenitiese vlekvrye staal, word die stabiliteit van die passiewe film verhoog. Verdere verhogings in die chroominhoud sal bykomende beskerming bied.
| Simbool | Element |
| Al | Aluminium |
| C | Koolstof |
| Kr | Chroom |
| Cu | Koper |
| Fe | Yster |
| Ma | Molibdeen |
| Mn | Mangaan |
| N | Stikstof |
| Ni | Nikkel |
| P | Fosfor |
| S | Swael |
| Se | Selenium |
| Ta | Tantaal |
| Ti | Titaan |
Nikkel sal die austenitiese struktuur (die korrel- of kristalstruktuur) van die vlekvrye staal stabiliseer en die meganiese eienskappe en vervaardigingseienskappe verbeter. 'n Nikkelinhoud van 8-10% en hoër sal die neiging van die metaal om te kraak as gevolg van spanningskorrosie verminder. Nikkel bevorder ook herpassivasie ingeval die film beskadig word.
MANGAAN:
Mangaan, in samewerking met nikkel, verrig baie van die funksies wat aan nikkel toegeskryf word. Dit sal ook met die swael in vlekvrye staal in wisselwerking tree om mangaansulfiete te vorm, wat die weerstand teen putkorrosie verhoog. Deur mangaan vir nikkel te vervang en dit dan met stikstof te kombineer, word sterkte ook verhoog.
MOLIBDEEN:
Molibdeen, in kombinasie met chroom, is baie effektief om die passiewe film in die teenwoordigheid van chloriede te stabiliseer. Dit is doeltreffend om skeure of putkorrosie te voorkom. Molibdeen, naas chroom, bied die grootste toename in korrosiebestandheid in vlekvrye staal. Edstrom Industries gebruik 316 vlekvrye omdat dit 2-3% molibdeen bevat, wat beskerming bied wanneer chloor by die water gevoeg word.
KOOLSTOF:
Koolstof word gebruik om sterkte te verhoog. In die martensietiese graad vergemaklik die byvoeging van koolstof verharding deur hittebehandeling.
STIKSTOF:
Stikstof word gebruik om die austenitiese struktuur van vlekvrye staal te stabiliseer, wat sy weerstand teen putkorrosie verbeter en die staal versterk. Die gebruik van stikstof maak dit moontlik om die molibdeeninhoud tot 6% te verhoog, wat korrosiebestandheid in chloriedomgewings verbeter.
TITANIUM EN MIOBIUM:
Titaan en Miobium word gebruik om die sensitisering van vlekvrye staal te verminder. Wanneer vlekvrye staal sensitief gemaak word, kan intergranulêre korrosie voorkom. Dit word veroorsaak deur die neerslag van chroomkarbiede tydens die afkoelfase wanneer onderdele gesweis word. Dit put die sweisarea van chroom uit. Sonder die chroom kan die passiewe film nie vorm nie. Titaan en Niobium tree in wisselwerking met koolstof om karbiede te vorm, wat die chroom in oplossing laat sodat 'n passiewe film kan vorm.
KOPER EN ALUMINIUM:
Koper en aluminium, saam met titanium, kan by vlekvrye staal gevoeg word om die verharding daarvan te presipiteer. Verharding word verkry deur te week by 'n temperatuur van 900 tot 1150F. Hierdie elemente vorm 'n harde intermetaal-mikrostruktuur tydens die weekproses by die verhoogde temperatuur.
SWAEL EN SELENIUM:
Swael en selenium word by 304 vlekvrye gevoeg om dit vrylik te maak. Dit word 303 of 303SE vlekvrye staal, wat deur Edstrom Industries gebruik word om varkkleppe, moere en onderdele te maak wat nie aan drinkwater blootgestel word nie.
Tipes vlekvrye staal
DIE AISI DEFINIEER ONDER ANDERE DIE VOLGENDE GRADE:
Ook bekend as "marine grade" vlekvrye staal as gevolg van sy verhoogde vermoë om soutwaterkorrosie te weerstaan in vergelyking met tipe 304. SS316 word dikwels gebruik vir die bou van kernherverwerkingsaanlegte.
304/304L Vlekvrye STAAL
Tipe 304 het effens laer sterkte as 302 as gevolg van sy laer koolstofinhoud.
316/316L Vlekvrye STAAL
Tipe 316/316L vlekvrye staal is 'n molibdeenstaal wat verbeterde weerstand teen putte het deur oplossings wat chloriede en ander haliede bevat.
310S Vlekvrye STAAL
310S vlekvrye staal het uitstekende weerstand teen oksidasie onder konstante temperature tot 2000 ° F.
317L Vlekvrye STAAL
317L is 'n molibdeendraende austenitiese chroomnikkelstaal soortgelyk aan tipe 316, behalwe dat die legeringsinhoud in 317L ietwat hoër is.
321/321H Vlekvrye STAAL
Tipe 321 is basiese tipe 304 wat gewysig is deur titanium by te voeg in 'n hoeveelheid wat minstens 5 keer die koolstof plus stikstofinhoud is.
410 Vlekvrye STAAL
Tipe 410 is 'n martensietiese vlekvrye staal wat magneties is, korrosie in ligte omgewings weerstaan en redelik goeie rekbaarheid het.
DUPLEX 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803), of Avesta Sheffield 2205 is 'n ferritiese-austenitiese vlekvrye staal.
Vlekvrye STALE WORD OOK GEKLASSIFISEER DEUR HUL KRISTALLYNE STRUKTUUR:
- Austenitiese vlekvrye staal maak meer as 70% van die totale vlekvrye staalproduksie uit. Hulle bevat 'n maksimum van 0.15% koolstof, 'n minimum van 16% chroom en voldoende nikkel en/of mangaan om 'n austenitiese struktuur te behou by alle temperature vanaf die kriogene gebied tot die smeltpunt van die legering. 'n Tipiese samestelling is 18% chroom en 10% nikkel, algemeen bekend as 18/10 vlekvrye, word dikwels in bestek gebruik. Net so is 18/0 en 18/8 ook beskikbaar. ¨Superaustenitiese〃 vlekvrye staalsoorte, soos legering AL-6XN en 254SMO, toon groot weerstand teen chloriedpit en spleetkorrosie as gevolg van hoë Molibdeen-inhoud (>6%) en stikstofbyvoegings en die hoër nikkelinhoud verseker beter weerstand teen spanning-korrosie krake oor die 300-reeks. Die hoër legeringsinhoud van "Superaustenitiese" staal beteken dat hulle vreeslik duur is en soortgelyke werkverrigting kan gewoonlik bereik word deur duplekstaal teen baie laer koste te gebruik.
- Ferritiese vlekvrye staal is hoogs korrosiebestand, maar baie minder duursaam as austenitiese grade en kan nie deur hittebehandeling verhard word nie. Hulle bevat tussen 10,5% en 27% chroom en baie min nikkel, indien enige. Die meeste komposisies sluit molibdeen in; sommige, aluminium of titanium. Algemene ferritiese grade sluit 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo en 29Cr-4Mo-2Ni in.
- Martensitiese vlekvrye staal is nie so korrosiebestand soos die ander twee klasse nie, maar is uiters sterk en taai sowel as hoogs masjineerbaar, en kan verhard word deur hittebehandeling. Martensitiese vlekvrye staal bevat chroom (12-14%), molibdeen (0.2-1%), geen nikkel nie en ongeveer 0.1-1% koolstof (wat dit meer hardheid gee, maar die materiaal 'n bietjie broser maak). Dit is geblus en magneties. Dit staan ook bekend as "reeks-00" staal.
- Dupleks vlekvrye staal het 'n gemengde mikrostruktuur van austeniet en ferriet, met die doel om 'n 50:50-mengsel te produseer, hoewel die mengsel in kommersiële legerings 60:40 kan wees. Duplekstaal het verbeterde sterkte teenoor austenitiese vlekvrye staal en ook verbeterde weerstand teen gelokaliseerde korrosie, veral putkorrosie, spleetkorrosie en spanningskorrosie-krake. Hulle word gekenmerk deur hoë chroom- en laer nikkelinhoud as austenitiese vlekvrye staal.
Geskiedenis van vlekvrye staal
'n Paar korrosiebestande ysterartefakte het uit die oudheid oorleef. 'n Bekende (en baie groot) voorbeeld is die Ysterpilaar van Delhi, wat in opdrag van Kumara Gupta I rondom die jaar 400 nC opgerig is. Anders as vlekvrye staal het hierdie artefakte egter hul duursaamheid nie aan chroom te danke nie, maar aan hul hoë fosforinhoud, wat saam met gunstige plaaslike weerstoestande die vorming van 'n soliede beskermende passiveringslaag van ysteroksiede en fosfate bevorder, eerder as die nie-beskermende, gebarste roeslaag wat op die meeste ysterwerk ontwikkel.
Die weerstand teen korrosie van yster-chroom-legerings is vir die eerste keer in 1821 erken deur die Franse metallurg Pierre Berthier, wat kennis geneem het van hul weerstand teen aanvalle deur sommige sure en voorgestel het dat dit in eetgerei gebruik word. Die metallurge van die 19de eeu was egter nie in staat om die kombinasie van lae koolstof en hoë chroom wat in die meeste moderne vlekvrye staal voorkom, te produseer nie, en die hoë-chroom-legerings wat hulle kon vervaardig, was te bros om van praktiese belang te wees.
Hierdie situasie het in die laat 1890's verander, toe Hans Goldschmidt van Duitsland 'n aluminotermiese (termiet) proses ontwikkel het vir die vervaardiging van koolstofvrye chroom. In die jare 19041911 het verskeie navorsers, veral Leon Guillet van Frankryk, legerings voorberei wat vandag as vlekvrye staal beskou sal word. In 1911 het Philip Monnartz van Duitsland berig oor die verband tussen die chroominhoud en korrosiebestandheid van hierdie legerings.
Harry Brearley van die Brown-Firth-navorsingslaboratorium in Sheffield, Engeland word meestal gekrediteer as die "uitvinder" van vlekvrye
staal. In 1913, terwyl hy 'n erosiebestande legering vir geweerlope gesoek het, het hy 'n martensitiese vlekvrye staallegering ontdek en daarna geïndustrialiseer. Soortgelyke nywerheidsontwikkelings het egter gelyktydig plaasgevind by die Krupp Ysterwerke in Duitsland, waar Eduard Maurer en Benno Strauss besig was om 'n austenitiese legering (21% chroom, 7% nikkel) te ontwikkel, en in die Verenigde State, waar Christian Dantsizen en Frederick Becket besig was om ferritiese vlekvrye te industrialiseer.
Neem asseblief kennis dat jy dalk belangstel in die ander tegniese artikels wat ons gepubliseer het:
Pos tyd: Jun-16-2022