Què és l'acer inoxidable?
"Inox" és un terme encunyat al principi del desenvolupament d'aquests acers per a aplicacions de coberteria. Es va adoptar com a nom genèric per a aquests acers i ara cobreix una àmplia gamma de tipus i graus d'acer per a aplicacions resistents a la corrosió o l'oxidació.
Els acers inoxidables són aliatges de ferro amb un mínim del 10,5% de crom. S'afegeixen altres elements d'aliatge per millorar la seva estructura i propietats, com ara la conformabilitat, la resistència i la tenacitat criogènica.
Aquesta estructura cristal·lina fa que aquests acers siguin no magnètics i menys trencadissos a baixes temperatures. Per a una major duresa i resistència, s'afegeix carboni. Quan se sotmeten a un tractament tèrmic adequat, aquests acers s'utilitzen com a fulles d'afaitar, coberteria, eines, etc.
S'han utilitzat quantitats importants de manganès en moltes composicions d'acer inoxidable. El manganès conserva una estructura austenítica a l'acer igual que el níquel, però a un cost més baix.
Els principals elements en acer inoxidable
L'acer inoxidable o l'acer resistent a la corrosió és un tipus d'aliatge metàl·lic que es troba en una varietat de formes. Atén tan bé les nostres necessitats pràctiques que és difícil trobar cap àmbit de la nostra vida, on no utilitzem aquest tipus d'acer. Els components principals de l'acer inoxidable són: ferro, crom, carboni, níquel, molibdè i petites quantitats d'altres metalls.
Aquests inclouen metalls com ara:
- Níquel
- Molibdè
- Titani
- coure
També es fan addicions no metàl·liques, les principals són:
- Carboni
- Nitrogen
CROM I NÍQUEL:
El crom és l'element que fa que l'acer inoxidable sigui inoxidable. És essencial en la formació de la pel·lícula passiva. Altres elements poden influir en l'eficàcia del crom en la formació o el manteniment de la pel·lícula, però cap altre element per si mateix pot crear les propietats de l'acer inoxidable.
Al voltant del 10,5% de crom, es forma una pel·lícula feble que proporcionarà una suau protecció atmosfèrica. Augmentant el crom al 17-20%, que és típic de la sèrie 300 d'acers inoxidables austenítics, augmenta l'estabilitat de la pel·lícula passiva. Els augments addicionals del contingut de crom proporcionaran protecció addicional.
| Símbol | Element |
| Al | Alumini |
| C | Carboni |
| Cr | Crom |
| Cu | coure |
| Fe | Ferro |
| Mo | Molibdè |
| Mn | Manganès |
| N | Nitrogen |
| Ni | Níquel |
| P | Fòsfor |
| S | Sofre |
| Se | Seleni |
| Ta | Tàntal |
| Ti | Titani |
El níquel estabilitzarà l'estructura austenítica (l'estructura de gra o cristall) de l'acer inoxidable i millorarà les propietats mecàniques i les característiques de fabricació. Un contingut de níquel del 8-10% o superior disminuirà la tendència del metall a trencar-se a causa de la corrosió per tensió. El níquel també promou la repassivació en cas que la pel·lícula estigui danyada.
MANGANÉS:
El manganès, en associació amb el níquel, realitza moltes de les funcions atribuïdes al níquel. També interactuarà amb el sofre de l'acer inoxidable per formar sulfits de manganès, la qual cosa augmenta la resistència a la corrosió. En substituir el manganès pel níquel i, a continuació, combinar-lo amb nitrogen, també augmenta la força.
MOLIBDÈ:
El molibdè, en combinació amb el crom, és molt eficaç per estabilitzar la pel·lícula passiva en presència de clorurs. És eficaç per prevenir la corrosió per esquerdes o picades. El molibdè, al costat del crom, proporciona el major augment de la resistència a la corrosió de l'acer inoxidable. Edstrom Industries utilitza inoxidable 316 perquè conté un 2-3% de molibdè, que proporciona protecció quan s'afegeix clor a l'aigua.
CARBONI:
El carboni s'utilitza per augmentar la força. En el grau martensític, l'addició de carboni facilita l'enduriment mitjançant tractament tèrmic.
NITROGEN:
El nitrogen s'utilitza per estabilitzar l'estructura austenítica de l'acer inoxidable, la qual cosa millora la seva resistència a la corrosió i reforça l'acer. L'ús de nitrogen permet augmentar el contingut de molibdè fins a un 6%, la qual cosa millora la resistència a la corrosió en ambients de clorur.
TITANI I MIOBI:
El titani i el miobi s'utilitzen per reduir la sensibilització de l'acer inoxidable. Quan l'acer inoxidable es sensibilitza, es pot produir corrosió intergranular. Això és causat per la precipitació de carburs de crom durant la fase de refredament quan es solden les peces. Això esgota l'àrea de soldadura de crom. Sense el crom, la pel·lícula passiva no es pot formar. El titani i el niobi interactuen amb el carboni per formar carburs, deixant el crom en solució perquè es pugui formar una pel·lícula passiva.
COURE I ALUMINI:
El coure i l'alumini, juntament amb el titani, es poden afegir a l'acer inoxidable per precipitar-ne l'enduriment. L'enduriment s'aconsegueix en remull a una temperatura d'entre 900 i 1150 F. Aquests elements formen una microestructura intermetàl·lica dura durant el procés de remull a temperatura elevada.
SOFRE I SELENI:
S'afegeix sofre i seleni a l'acer inoxidable 304 per fer-lo màquina lliurement. Això es converteix en acer inoxidable 303 o 303SE, que és utilitzat per Edstrom Industries per fer vàlvules de porc, fruits secs i peces que no estan exposades a l'aigua potable.
Tipus d'acer inoxidable
L'AISI DEFINE ELS GRAUS SEGÜENTS ENTRE ALTRES:
També conegut com acer inoxidable "de grau marí" a causa de la seva capacitat més gran de resistir la corrosió de l'aigua salada en comparació amb el tipus 304. SS316 s'utilitza sovint per construir plantes de reprocessament nuclear.
ACER INOXIDABLE 304/304L
El tipus 304 té una resistència lleugerament inferior que el 302 a causa del seu menor contingut de carboni.
ACER INOXIDABLE 316/316L
L'acer inoxidable tipus 316/316L és un acer de molibdè que té una resistència millorada a la picada per solucions que contenen clorurs i altres halogenurs.
ACER INOXIDABLE 310S
L'acer inoxidable 310S té una excel·lent resistència a l'oxidació a temperatures constants fins a 2000 °F.
ACER INOXIDABLE 317L
El 317L és un acer de níquel-crom austenític que porta molibdè similar al tipus 316, tret que el contingut d'aliatge del 317L és una mica més alt.
ACER INOXIDABLE 321/321H
El tipus 321 és el tipus bàsic 304 modificat afegint titani en una quantitat almenys 5 vegades el contingut de carboni més nitrogen.
ACER INOXIDABLE 410
El tipus 410 és un acer inoxidable martensític que és magnètic, resisteix la corrosió en ambients suaus i té una ductilitat força bona.
DÚPLEX 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803) o Avesta Sheffield 2205 és un acer inoxidable ferrític-austenític.
ELS ACER INOXIDABLES TAMBÉ ES CLASIFICAN PER LA SEVA ESTRUCTURA CRISTALINA:
- Els acers inoxidables austenítics representen més del 70% de la producció total d'acer inoxidable. Contenen un màxim de 0,15% de carboni, un mínim de 16% de crom i níquel i/o manganès suficient per retenir una estructura austenítica a totes les temperatures des de la regió criogènica fins al punt de fusió de l'aliatge. Una composició típica és un 18% de crom i un 10% de níquel, comunament conegut com a inoxidable 18/10 que s'utilitza sovint en coberteria. De la mateixa manera, 18/0 i 18/8 també estan disponibles. Els acers inoxidables ¨superaustenítics〃, com l'aliatge AL-6XN i 254SMO, presenten una gran resistència a la corrosió de clorurs i esquerdes a causa dels alts continguts de molibdè (> 6%) i addicions de nitrogen i el major contingut de níquel garanteix una millor resistència a l'esquerdament per corrosió. més de la sèrie 300. El contingut d'aliatge més elevat dels acers "superaustenítics" significa que són terriblement cars i normalment es pot aconseguir un rendiment similar utilitzant acers dúplex a un cost molt més baix.
- Els acers inoxidables ferrítics són molt resistents a la corrosió, però molt menys duradors que els graus austenítics i no es poden endurir amb tractament tèrmic. Contenen entre un 10,5% i un 27% de crom i molt poc níquel, si n'hi ha. La majoria de composicions inclouen molibdè; alguns, alumini o titani. Els graus ferrítics comuns inclouen 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo i 29Cr-4Mo-2Ni.
- Els acers inoxidables martensítics no són tan resistents a la corrosió com les altres dues classes, però són extremadament forts i resistents, així com altament mecanitzables, i es poden endurir mitjançant tractament tèrmic. L'acer inoxidable martensític conté crom (12-14%), molibdè (0,2-1%), sense níquel i aproximadament un 0,1-1% de carboni (li dona més duresa però fa que el material sigui una mica més trencadís). Està apagat i magnètic. També es coneix com acer "sèrie-00".
- Els acers inoxidables dúplex tenen una microestructura mixta d'austenita i ferrita, amb l'objectiu de produir una mescla 50:50 encara que en aliatges comercials la mescla pot ser de 60:40. L'acer dúplex ha millorat la resistència sobre els acers inoxidables austenítics i també ha millorat la resistència a la corrosió localitzada, especialment a la corrosió per esquerdes i esquerdes per corrosió per estrès. Es caracteritzen per un alt contingut de crom i un menor contingut de níquel que els acers inoxidables austenítics.
Història de l'acer inoxidable
Uns quants artefactes de ferro resistents a la corrosió sobreviuen des de l'antiguitat. Un exemple famós (i molt gran) és el pilar de ferro de Delhi, erigit per ordre de Kumara Gupta I al voltant de l'any 400 dC. Tanmateix, a diferència de l'acer inoxidable, aquests artefactes deuen la seva durabilitat no al crom, sinó al seu alt contingut en fòsfor, que juntament amb les condicions meteorològiques locals favorables afavoreixen la formació d'una sòlida capa protectora de passivació d'òxids i fosfats de ferro, en lloc de la capa d'òxid fissurada no protectora que es desenvolupa a la majoria de ferros.
La resistència a la corrosió dels aliatges de ferro-crom va ser reconeguda per primera vegada l'any 1821 pel metal·lúrgic francès Pierre Berthier, qui va assenyalar la seva resistència a l'atac d'alguns àcids i va suggerir el seu ús en coberteria. No obstant això, els metal·lúrgics del segle XIX eren incapaços de produir la combinació de baix carboni i alt crom que es troba en la majoria dels acers inoxidables moderns, i els aliatges d'alt crom que podien produir eren massa trencadissos per ser d'interès pràctic.
Aquesta situació va canviar a finals de la dècada de 1890, quan Hans Goldschmidt d'Alemanya va desenvolupar un procés aluminotèrmic (termita) per produir crom lliure de carboni. Els anys 1904-1911, diversos investigadors, especialment Leon Guillet de França, van preparar aliatges que avui serien considerats acer inoxidable. El 1911, Philip Monnartz d'Alemanya va informar sobre la relació entre el contingut de crom i la resistència a la corrosió d'aquests aliatges.
Harry Brearley, del laboratori d'investigació Brown-Firth de Sheffield, Anglaterra, s'acredita amb més freqüència com l'"inventor" de l'acer inoxidable.
acer. El 1913, mentre buscava un aliatge resistent a l'erosió per als canons de les armes, va descobrir i posteriorment va industrialitzar un aliatge d'acer inoxidable martensític. Tanmateix, es van produir desenvolupaments industrials similars simultàniament a la Krupp Iron Works a Alemanya, on Eduard Maurer i Benno Strauss estaven desenvolupant un aliatge austenític (21% de crom, 7% de níquel), i als Estats Units, on Christian Dantsizen i Frederick Becket estaven industrialitzant inoxidables ferrítics.
Tingueu en compte que us poden interessar els altres articles tècnics que hem publicat:
Hora de publicació: 16-jun-2022