Hvað er ryðfríu stáli?
„Ryðfrítt“ er hugtak sem var búið til snemma í þróun þessara stála fyrir hnífapör. Það var tekið upp sem samheiti fyrir þessi stál og nær nú yfir margs konar stáltegundir og flokka fyrir tæringar- eða oxunarþolna notkun.
Ryðfrítt stál er járnblendi með að lágmarki 10,5% króm. Öðrum málmblöndurþáttum er bætt við til að auka uppbyggingu þeirra og eiginleika eins og mótunarhæfni, styrk og frostþol.
Þessi kristalsbygging gerir slíkt stál ekki segulmagnað og minna brothætt við lágt hitastig. Fyrir meiri hörku og styrk er kolefni bætt við. Þegar það er sætt viðunandi hitameðhöndlun eru þessi stál notuð sem rakvélarblöð, hnífapör, verkfæri o.s.frv.
Verulegt magn af mangani hefur verið notað í mörgum ryðfríu stáli. Mangan varðveitir austenítíska uppbyggingu í stálinu eins og nikkel, en með lægri kostnaði.
Helstu þættir úr ryðfríu stáli
Ryðfrítt stál eða tæringarþolið stál er eins konar málmblendi sem er að finna í ýmsum myndum. Það þjónar hagnýtum þörfum okkar svo vel að það er erfitt að finna einhverja kúlu í lífi okkar, þar sem við notum ekki þessa tegund af stáli. Helstu þættir ryðfríu stáli eru: járn, króm, kolefni, nikkel, mólýbden og lítið magn af öðrum málmum.
Má þar nefna málma eins og:
- Nikkel
- Mólýbden
- Títan
- Kopar
Viðbætur sem ekki eru úr málmi eru einnig gerðar, þær helstu eru:
- Kolefni
- Nitur
KRÓM OG NIKKEL:
Króm er frumefnið sem gerir ryðfríu stáli ryðfríu. Það er nauðsynlegt til að mynda óvirku kvikmyndina. Aðrir þættir geta haft áhrif á virkni króms við að mynda eða viðhalda filmunni, en enginn annar þáttur getur sjálfur skapað eiginleika ryðfríu stáli.
Við um 10,5% króm myndast veik filma sem veitir milda andrúmsloftsvörn. Með því að auka krómið í 17-20%, sem er dæmigert í gerð-300 röð austenítískra ryðfríu stáli, eykst stöðugleiki óvirku filmunnar. Frekari aukning á króminnihaldi mun veita frekari vernd.
| Tákn | Frumefni |
| Al | Ál |
| C | Kolefni |
| Kr | Króm |
| Cu | Kopar |
| Fe | Járn |
| Mo | Mólýbden |
| Mn | Mangan |
| N | Nitur |
| Ni | Nikkel |
| P | Fosfór |
| S | Brennisteinn |
| Se | Selen |
| Ta | Tantal |
| Ti | Títan |
Nikkel mun koma á stöðugleika í austenítískri uppbyggingu (korn- eða kristalbyggingu) ryðfríu stálsins og auka vélrænni eiginleika og framleiðslueiginleika. Nikkelinnihald 8-10% og yfir mun draga úr tilhneigingu málmsins til að sprunga vegna streitutæringar. Nikkel stuðlar einnig að endurlífgun ef kvikmyndin skemmist.
MANGA:
Mangan, í tengslum við nikkel, sinnir mörgum af þeim aðgerðum sem kennd eru við nikkel. Það mun einnig hafa samskipti við brennisteininn í ryðfríu stáli til að mynda mangan súlfít, sem eykur viðnám gegn tæringu í holum. Með því að skipta nikkel út fyrir mangan og blanda því saman við köfnunarefni eykst styrkur líka.
MÓLYBDEN:
Mólýbden, ásamt krómi, er mjög áhrifaríkt við að koma á stöðugleika óvirku kvikmyndarinnar í nærveru klóríðs. Það er áhrifaríkt til að koma í veg fyrir tæringu á sprungum eða holum. Mólýbden, næst króm, veitir mestu aukninguna á tæringarþoli í ryðfríu stáli. Edstrom Industries notar 316 ryðfrítt því það inniheldur 2-3% mólýbden sem veitir vernd þegar klór er bætt í vatnið.
KOLFIN:
Kolefni er notað til að auka styrk. Í martensitic bekk auðveldar viðbót kolefnis herðingu með hitameðhöndlun.
Köfnunarefni:
Köfnunarefni er notað til að koma á stöðugleika í austenítískri uppbyggingu ryðfríu stáli, sem eykur viðnám þess gegn tæringu í gryfju og styrkir stálið. Notkun köfnunarefnis gerir það mögulegt að auka mólýbdeninnihaldið um allt að 6%, sem bætir tæringarþol í klóríðumhverfi.
TÍTAN OG MÍBÍUM:
Títan og míóbín eru notuð til að draga úr næmi ryðfríu stáli. Þegar ryðfrítt stál er næmt getur millikorna tæring átt sér stað. Þetta stafar af útfellingu krómkarbíða meðan á kælingu stendur þegar hlutar eru soðnir. Þetta eyðir suðusvæðinu af krómi. Án krómsins getur óvirka filman ekki myndast. Títan og níóbín hafa samskipti við kolefni til að mynda karbíð og skilja krómið eftir í lausn svo óvirk filma getur myndast.
KOPAR OG ÁL:
Kopar og ál, ásamt títan, er hægt að bæta við ryðfríu stáli til að fella út harðnun þess. Herðing er náð með því að liggja í bleyti við hitastig sem er 900 til 1150F. Þessir þættir mynda harða millimálma örbyggingu meðan á bleytiferlinu stendur við hækkað hitastig.
Brennisteini og selen:
Brennisteini og seleni er bætt við 304 ryðfrítt til að gera það frjálst að véla. Þetta verður 303 eða 303SE ryðfríu stáli, sem er notað af Edstrom Industries til að búa til svínaventla, hnetur og hluta sem ekki verða fyrir drykkjarvatni.
Tegundir ryðfríu stáli
AISI skilgreinir eftirfarandi einkunnir meðal annarra:
Einnig þekkt sem „marine grade“ ryðfrítt stál vegna aukinnar getu þess til að standast saltvatnstæringu samanborið við gerð 304. SS316 er oft notað til að byggja kjarnorkuendurvinnslustöðvar.
304/304L ryðfríu stáli
Tegund 304 hefur aðeins lægri styrk en 302 vegna lægra kolefnisinnihalds.
316/316L ryðfríu stáli
Gerð 316/316L ryðfríu stáli er mólýbdenstál sem hefur aukna mótstöðu gegn gryfju með lausnum sem innihalda klóríð og önnur halíð.
310S ryðfríu stáli
310S ryðfríu stáli hefur framúrskarandi viðnám gegn oxun við stöðugt hitastig upp í 2000°F.
317L ryðfríu stáli
317L er mólýbden sem ber austenítískt krómnikkelstál svipað og tegund 316, nema álinnihaldið í 317L er nokkuð hærra.
321/321H ryðfríu stáli
Tegund 321 er grunngerð 304 sem er breytt með því að bæta við títan í magni sem er að minnsta kosti 5 sinnum meira en kolefni auk köfnunarefnis.
410 ryðfríu stáli
Tegund 410 er martensitic ryðfrítt stál sem er segulmagnað, þolir tæringu í mildu umhverfi og hefur nokkuð góða sveigjanleika.
DUPLEX 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803), eða Avesta Sheffield 2205 er ferritískt-austenítískt ryðfrítt stál.
Ryðfrítt stál eru einnig flokkuð eftir kristallínu uppbyggingu þeirra:
- Austenitískt ryðfrítt stál samanstendur af yfir 70% af heildarframleiðslu ryðfríu stáli. Þau innihalda að hámarki 0,15% kolefnis, að lágmarki 16% króm og nægjanlegt nikkel og/eða mangan til að halda austenítískri uppbyggingu við öll hitastig frá frystisvæðinu til bræðslumarks málmblöndunnar. Dæmigerð samsetning er 18% króm og 10% nikkel, almennt þekktur sem 18/10 ryðfrítt er oft notað í borðbúnað. Á sama hátt er 18/0 og 18/8 einnig í boði. ¨Superaustenitic〃 ryðfríu stáli, eins og álfelgur AL-6XN og 254SMO, sýna mikla viðnám gegn klóríðholum og tæringu á sprungum vegna mikils mólýbdeninnihalds (>6%) og köfnunarefnis íblöndunar og hærra nikkelinnihald tryggir betri viðnám gegn spennu-tæringarsprungum yfir 300 seríuna. Hærra málmblendisinnihald „Operaustenitic“ stál þýðir að þau eru óhugnanlega dýr og venjulega er hægt að ná svipuðum árangri með því að nota tvíhliða stál með mun lægri kostnaði.
- Ferrític ryðfrítt stál er mjög tæringarþolið, en mun minna varanlegt en austenitískt stál og er ekki hægt að herða með hitameðferð. Þau innihalda á milli 10,5% og 27% króm og mjög lítið nikkel, ef eitthvað er. Flestar samsetningar innihalda mólýbden; sumt, ál eða títan. Algengar ferrític einkunnir eru 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo og 29Cr-4Mo-2Ni.
- Martensitic ryðfrítt stál er ekki eins tæringarþolið og hinir tveir flokkarnir, en eru mjög sterkir og sterkir auk þess sem þeir eru mjög vélhæfir og hægt að herða með hitameðferð. Martensitic ryðfríu stáli inniheldur króm (12-14%), mólýbden (0,2-1%), ekkert nikkel og um 0,1-1% kolefni (sem gefur því meiri hörku en gerir efnið aðeins stökkara). Það er slökkt og segulmagnað. Það er einnig þekkt sem „series-00“ stál.
- Tvíhliða ryðfríu stáli er með blandaða örbyggingu austeníts og ferríts, markmiðið er að framleiða 50:50 blöndu þó að í verslunarblendi gæti blandan verið 60:40. Tvíhliða stál hefur bættan styrk yfir austenitískt ryðfríu stáli og einnig bætt viðnám gegn staðbundinni tæringu, sérstaklega gryfju, sprungutæringu og álagstæringu. Þau einkennast af miklu krómi og lægra nikkelinnihaldi en austenítískt ryðfrítt stál.
Saga ryðfríu stáli
Nokkrir tæringarþolnir járngripir lifa frá fornöld. Frægt (og mjög stórt) dæmi er járnsúlan í Delhi, reist að skipun Kumara Gupta I um árið 400 e.Kr.. Hins vegar, ólíkt ryðfríu stáli, þakka þessir gripir endingu sína ekki krómi, heldur háu fosfórinnihaldi, sem ásamt hagstæðum staðbundnum veðurskilyrðum stuðlar að myndun á föstu verndarlagi af járnoxíðum og fosfötum, frekar en óverndandi, sprungna ryðlagi sem myndast á flestum járnsmíði.
Tæringarþol járn-króm málmblöndur var fyrst viðurkennt árið 1821 af franska málmfræðingnum Pierre Berthier, sem benti á þol þeirra gegn árás sumra sýra og stakk upp á notkun þeirra í hnífapörum. Hins vegar gátu málmfræðingar 19. aldar ekki framleitt samsetningu lágkolefnis og mikils króms sem finnast í flestum nútíma ryðfríu stáli, og krómmálmblöndurnar sem þeir gátu framleitt voru of brothættar til að vera hagnýtar.
Þetta ástand breyttist seint á tíunda áratugnum, þegar Hans Goldschmidt frá Þýskalandi þróaði aluminothermic (thermite) ferli til að framleiða kolefnisfrítt króm. Á árunum 19041911 útbjuggu nokkrir vísindamenn, einkum Leon Guillet frá Frakklandi, málmblöndur sem myndu í dag teljast ryðfríu stáli. Árið 1911 greindi Philip Monnartz frá Þýskalandi frá tengslunum á milli króminnihalds og tæringarþols þessara málmblöndur.
Harry Brearley frá Brown-Firth rannsóknarstofunni í Sheffield á Englandi er oftast talinn „fann upp“ ryðfríu efni.
stáli. Árið 1913, þegar hann var að leita að rofþolnu álfelgur fyrir byssuhlaup, uppgötvaði hann og í kjölfarið iðnvæddi hann martensitic ryðfríu stáli málmblöndu. Samt sem áður átti sér stað sams konar iðnaðarþróun í Krupp járnsmiðjunni í Þýskalandi, þar sem Eduard Maurer og Benno Strauss voru að þróa austenítískt málmblöndu (21% króm, 7% nikkel), og í Bandaríkjunum, þar sem Christian Dantsizen og Frederick Becket voru að iðnvæða ferritic ryðfrítt.
Vinsamlegast athugaðu að þú gætir haft áhuga á öðrum tæknigreinum sem við höfum birt:
Birtingartími: 16-jún-2022