Kas yra nerūdijantis plienas?
„Nerūdijantis“ yra terminas, pradėtas kurti šio plieno, skirto stalo įrankiams, pradžioje. Jis buvo priimtas kaip bendras šių plienų pavadinimas ir dabar apima platų plieno tipų ir klasių spektrą, skirtą korozijai ar oksidacijai atspariems darbams.
Nerūdijantis plienas yra geležies lydiniai, kuriuose yra mažiausiai 10,5 % chromo. Kiti legiravimo elementai pridedami siekiant pagerinti jų struktūrą ir savybes, tokias kaip formavimas, stiprumas ir kriogeninis kietumas.
Dėl šios kristalinės struktūros tokie plienai yra nemagnetiniai ir mažiau trapūs žemoje temperatūroje. Siekiant didesnio kietumo ir stiprumo, pridedama anglies. Tinkamai termiškai apdorojus, šie plienai naudojami kaip skutimosi peiliukai, stalo įrankiai, įrankiai ir kt.
Didelis mangano kiekis buvo naudojamas daugelyje nerūdijančio plieno kompozicijų. Manganas išsaugo austenitinę plieno struktūrą, kaip ir nikelis, bet mažesnėmis sąnaudomis.
Pagrindiniai elementai iš nerūdijančio plieno
Nerūdijantis plienas arba korozijai atsparus plienas yra metalo lydinio rūšis, kuri yra įvairių formų. Jis taip puikiai patenkina mūsų praktinius poreikius, kad sunku rasti bet kurią mūsų gyvenimo sritį, kurioje nenaudotume tokio plieno. Pagrindiniai nerūdijančio plieno komponentai yra: geležis, chromas, anglis, nikelis, molibdenas ir nedideli kiekiai kitų metalų.
Tai apima tokius metalus kaip:
- Nikelis
- Molibdenas
- Titanas
- Varis
Taip pat gaminami nemetaliniai priedai, iš kurių pagrindiniai yra:
- Anglies
- Azotas
CROMAS IR NIKELIS:
Chromas yra elementas, dėl kurio nerūdijantis plienas yra nerūdijantis. Tai būtina formuojant pasyviąją plėvelę. Kiti elementai gali turėti įtakos chromo efektyvumui formuojant ar išlaikant plėvelę, tačiau joks kitas elementas pats savaime negali sukurti nerūdijančio plieno savybių.
Maždaug 10,5% chromo susidaro silpna plėvelė, kuri užtikrins švelnią atmosferos apsaugą. Padidinus chromo kiekį iki 17-20%, kas būdinga 300 tipo austenitinio nerūdijančio plieno serijai, padidinamas pasyviosios plėvelės stabilumas. Tolesnis chromo kiekio padidėjimas suteiks papildomos apsaugos.
| Simbolis | Elementas |
| Al | Aliuminis |
| C | Anglies |
| Kr | Chromas |
| Cu | Varis |
| Fe | Geležis |
| Mo | Molibdenas |
| Mn | Manganas |
| N | Azotas |
| Ni | Nikelis |
| P | Fosforas |
| S | Siera |
| Se | Selenas |
| Ta | Tantalas |
| Ti | Titanas |
Nikelis stabilizuos nerūdijančio plieno austenitinę struktūrą (grūdelių arba kristalų struktūrą) ir pagerins mechanines savybes bei gamybos charakteristikas. Nikelio kiekis 8-10% ir daugiau sumažins metalo polinkį įtrūkti dėl įtempių korozijos. Nikelis taip pat skatina repasyvavimą, jei plėvelė būtų pažeista.
MANGANAS:
Manganas, kartu su nikeliu, atlieka daugelį nikeliui priskiriamų funkcijų. Jis taip pat sąveikaus su nerūdijančio plieno siera, sudarydamas mangano sulfitus, o tai padidina atsparumą taškinei korozijai. Nikelį pakeičiant manganu, o vėliau sujungiant jį su azotu, stiprumas taip pat padidėja.
MOLIBDENAS:
Molibdenas kartu su chromu labai efektyviai stabilizuoja pasyviąją plėvelę esant chloridams. Tai veiksmingai apsaugo nuo plyšių ar duobių korozijos. Molibdenas, šalia chromo, labiausiai padidina nerūdijančio plieno atsparumą korozijai. Edstrom Industries naudoja 316 nerūdijantį plieną, nes jame yra 2–3% molibdeno, kuris suteikia apsaugą, kai į vandenį pridedama chloro.
ANGLYS:
Anglis naudojama stiprumui padidinti. Martensitinės klasės atveju anglies priedas palengvina kietėjimą termiškai apdorojant.
AZOTAS:
Azotas naudojamas austenitinei nerūdijančio plieno struktūrai stabilizuoti, o tai padidina jo atsparumą taškinei korozijai ir sustiprina plieną. Naudojant azotą, molibdeno kiekis gali padidėti iki 6%, o tai pagerina atsparumą korozijai chloridinėje aplinkoje.
TITANAS IR MIOBIMAS:
Titanas ir miobis naudojami nerūdijančio plieno jautrumui sumažinti. Kai nerūdijantis plienas yra jautrinamas, gali atsirasti tarpkristalinė korozija. Tai sukelia chromo karbidų nusodinimas aušinimo fazės metu, kai suvirinamos dalys. Tai išeikvoja chromo suvirinimo plotą. Be chromo negali susidaryti pasyvioji plėvelė. Titanas ir niobis sąveikauja su anglimi ir sudaro karbidus, todėl chromas lieka tirpale, todėl gali susidaryti pasyvi plėvelė.
VARIS IR ALIUMINIS:
Varis ir aliuminis kartu su titanu gali būti dedami į nerūdijantį plieną, kad jis sukietėtų. Kietėjimas pasiekiamas mirkant nuo 900 iki 1150F temperatūroje. Šie elementai sudaro kietą intermetalinę mikrostruktūrą mirkymo proceso metu aukštesnėje temperatūroje.
SIERA IR SELENIS:
Sieros ir seleno pridedama prie 304 nerūdijančio plieno, kad jis būtų laisvai apdorojamas. Tai tampa 303 arba 303SE nerūdijančiu plienu, kurį Edstrom Industries naudoja šernų vožtuvams, veržlėms ir dalims, kurios nėra veikiamos geriamojo vandens, gaminti.
Nerūdijančio plieno rūšys
AISI, TARP KITŲ, APRAŠO ŠIAS KLASES:
Taip pat žinomas kaip „jūrinės klasės“ nerūdijantis plienas dėl didesnio atsparumo sūraus vandens korozijai, palyginti su 304 tipu. SS316 dažnai naudojamas statant branduolinio perdirbimo gamyklas.
304/304L nerūdijantis PLIENAS
304 tipo stiprumas yra šiek tiek mažesnis nei 302 dėl mažesnio anglies kiekio.
316/316L nerūdijantis PLIENAS
316/316L tipo nerūdijantis plienas yra molibdeno plienas, turintis didesnį atsparumą įbrėžimams, naudojant tirpalus, kurių sudėtyje yra chloridų ir kitų halogenidų.
310S nerūdijantis PLIENAS
310S nerūdijantis plienas turi puikų atsparumą oksidacijai esant pastoviai temperatūrai iki 2000 °F.
317L nerūdijantis PLIENAS
317L yra molibdeno guolis pagamintas iš austenitinio chromo nikelio plieno, panašus į 316 tipą, išskyrus tuos atvejus, kai lydinio kiekis 317L yra šiek tiek didesnis.
321/321H nerūdijantis PLIENAS
321 tipas yra pagrindinis 304 tipas, modifikuotas pridedant titano, kurio kiekis bent 5 kartus viršija anglies ir azoto kiekį.
410 NERŪDijantis PLIENAS
410 tipas yra martensitinis nerūdijantis plienas, kuris yra magnetinis, atsparus korozijai švelnioje aplinkoje ir gana geras lankstumas.
DUPLEX 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803) arba Avesta Sheffield 2205 yra feritinis-austenitinis nerūdijantis plienas.
Nerūdijantis PLIENAS TAIP PAT KLASIFIKUOJAMAS PAGAL JŲ KRISTALINĘ STRUKTŪRĄ:
- Austenitinis nerūdijantis plienas sudaro daugiau nei 70% visos nerūdijančio plieno produkcijos. Juose yra daugiausia 0,15 % anglies, mažiausiai 16 % chromo ir pakankamai nikelio ir (arba) mangano, kad išlaikytų austenitinę struktūrą bet kokiomis temperatūromis nuo kriogeninės srities iki lydinio lydymosi temperatūros. Įprasta sudėtis yra 18% chromo ir 10% nikelio, paprastai žinomas kaip 18/10 nerūdijančio plieno, dažnai naudojamas stalo reikmenims. Taip pat yra 18/0 ir 18/8. ¨Superaustenitiniai nerūdijantys plienai, tokie kaip AL-6XN ir 254SMO lydiniai, pasižymi dideliu atsparumu chlorido taškinei korozijai ir plyšinei korozijai dėl didelio molibdeno kiekio (>6 %) ir azoto priedų, o didesnis nikelio kiekis užtikrina didesnį atsparumą įtempių ir korozijos įtrūkimams. daugiau nei 300 serijų. Didesnis „superaustenitinio“ plieno lydinių kiekis reiškia, kad jie yra baisiai brangūs, o panašias savybes paprastai galima pasiekti naudojant dvipusį plieną daug mažesnėmis sąnaudomis.
- Feritinis nerūdijantis plienas yra labai atsparus korozijai, tačiau daug mažiau patvarus nei austenitinis plienas ir negali būti sukietintas termiškai apdorojant. Juose yra nuo 10,5% iki 27% chromo ir labai mažai nikelio, jei jo yra. Daugumoje kompozicijų yra molibdeno; kai kurie, aliuminio arba titano. Įprastos ferito rūšys yra 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo ir 29Cr-4Mo-2Ni.
- Martensitiniai nerūdijantys plienai nėra tokie atsparūs korozijai kaip kitos dvi klasės, tačiau yra ypač stiprūs ir kieti, taip pat puikiai apdirbami ir gali būti sukietinti termiškai apdorojant. Martensitiniame nerūdijančiame pliene yra chromo (12-14%), molibdeno (0,2-1%), nėra nikelio ir apie 0,1-1% anglies (tai suteikia daugiau kietumo, tačiau medžiaga tampa šiek tiek trapesnė). Jis yra užgesintas ir magnetinis. Jis taip pat žinomas kaip "series-00" plienas.
- Dvipusis nerūdijantis plienas turi mišrią austenito ir ferito mikrostruktūrą, siekiant sudaryti 50:50 mišinį, nors komerciniuose lydiniuose mišinys gali būti 60:40. Dvipusis plienas turi didesnį stiprumą, palyginti su austenitiniu nerūdijančiu plienu, taip pat pagerino atsparumą vietinei korozijai, ypač įdubimams, plyšinei korozijai ir įtempių korozijos įtrūkimams. Jie pasižymi dideliu chromo kiekiu ir mažesniu nikelio kiekiu nei austenitiniai nerūdijantys plienai.
Nerūdijančio plieno istorija
Keletas korozijai atsparių geležies dirbinių išliko nuo senovės. Garsus (ir labai didelis) pavyzdys yra Delio geležinis stulpas, pastatytas Kumara Gupta I užsakymu maždaug 400 m. AD. Tačiau, skirtingai nei nerūdijantis plienas, šie artefaktai yra patvarūs ne dėl chromo, o dėl didelio fosforo kiekio. o tai kartu su palankiomis vietinėmis oro sąlygomis skatina tvirto apsauginio geležies oksidų ir fosfatų sluoksnio susidarymą, o ne neapsauginį, sutrūkinėjusį rūdžių sluoksnį, kuris susidaro ant daugumos geležies dirbinių.
Geležies ir chromo lydinių atsparumą korozijai 1821 m. pirmą kartą pripažino prancūzų metalurgas Pierre'as Berthier, kuris atkreipė dėmesį į jų atsparumą kai kurioms rūgštims ir pasiūlė juos naudoti stalo įrankiuose. Tačiau XIX amžiaus metalurgai nesugebėjo pagaminti daugumoje šiuolaikinių nerūdijančio plieno esančių mažai anglies ir daug chromo junginių, o jų gaminami didelio chromo lydiniai buvo per trapūs, kad būtų įdomūs.
Padėtis pasikeitė 1890-ųjų pabaigoje, kai Hansas Goldschmidtas iš Vokietijos sukūrė aliuminoterminį (termitinį) chromo be anglies gamybos procesą. 1904–1911 m. keli tyrinėtojai, ypač prancūzas Leonas Guilletas, paruošė lydinius, kurie šiandien būtų laikomi nerūdijančiu plienu. 1911 m. Philipas Monnartzas iš Vokietijos pranešė apie ryšį tarp chromo kiekio ir šių lydinių atsparumo korozijai.
Harry Brearley iš Brown-Firth tyrimų laboratorijos Šefilde, Anglijoje, dažniausiai priskiriamas nerūdijančio plieno „išradėjui“.
plieno. 1913 m., ieškodamas erozijai atsparaus lydinio ginklų vamzdžiams, jis atrado ir vėliau pramoniniu būdu sukūrė martensitinį nerūdijančio plieno lydinį. Tačiau panaši pramoninė plėtra tuo pat metu vyko Kruppo geležies gamykloje Vokietijoje, kur Eduardas Maureris ir Benno Straussas kūrė austenitinį lydinį (21 % chromo, 7 % nikelio), ir Jungtinėse Valstijose, kur Christianas Dantsizenas ir Frederickas Becketas. buvo industrializuojamas feritinis nerūdijantis plienas.
Atkreipkite dėmesį, kad jus gali sudominti kiti mūsų paskelbti techniniai straipsniai:
Paskelbimo laikas: 2022-06-16