Kas ir nerūsējošais tērauds?
“Nerūsējošais” ir termins, kas tika ieviests šo tēraudu izstrādes sākumā galda piederumu vajadzībām. Tas tika pieņemts kā šo tēraudu vispārējs nosaukums, un tagad tas aptver plašu tērauda veidu un marku klāstu, kas paredzēts korozijai vai oksidācijai izturīgiem lietojumiem.
Nerūsējošais tērauds ir dzelzs sakausējumi ar vismaz 10,5% hroma. Ir pievienoti citi leģējošie elementi, lai uzlabotu to struktūru un īpašības, piemēram, formējamību, izturību un kriogēno stingrību.
Šī kristāla struktūra padara šādus tēraudus nemagnētiskus un mazāk trauslus zemā temperatūrā. Lielākai cietībai un stiprībai pievieno oglekli. Atbilstoši termiskai apstrādei šie tēraudi tiek izmantoti kā skuvekļa asmeņi, galda piederumi, instrumenti utt.
Daudzās nerūsējošā tērauda kompozīcijās ir izmantots ievērojams mangāna daudzums. Mangāns saglabā tērauda austenīta struktūru, tāpat kā niķelis, bet ar zemākām izmaksām.
Galvenie elementi no nerūsējošā tērauda
Nerūsējošais tērauds vai korozijizturīgs tērauds ir sava veida metālu sakausējums, kas ir sastopams dažādās formās. Tas tik labi kalpo mūsu praktiskajām vajadzībām, ka ir grūti atrast kādu mūsu dzīves sfēru, kurā neizmantotu šāda veida tēraudu. Galvenās nerūsējošā tērauda sastāvdaļas ir: dzelzs, hroms, ogleklis, niķelis, molibdēns un neliels daudzums citu metālu.
Tajos ietilpst tādi metāli kā:
- Niķelis
- Molibdēns
- Titāns
- Varš
Tiek veikti arī nemetāla papildinājumi, no kuriem galvenie ir:
- Ogleklis
- Slāpeklis
HROMS UN NIĶELS:
Hroms ir elements, kas padara nerūsējošo tēraudu nerūsējošu. Tas ir būtiski, veidojot pasīvo plēvi. Citi elementi var ietekmēt hroma efektivitāti plēves veidošanā vai uzturēšanā, bet neviens cits elements pats par sevi nevar radīt nerūsējošā tērauda īpašības.
Pie aptuveni 10,5% hroma veidojas vāja plēve, kas nodrošinās vieglu atmosfēras aizsardzību. Palielinot hroma saturu līdz 17-20%, kas ir raksturīgi 300. tipa austenīta nerūsējošā tērauda sērijai, tiek palielināta pasīvās plēves stabilitāte. Turpmāka hroma satura palielināšana nodrošinās papildu aizsardzību.
| Simbols | Elements |
| Al | Alumīnijs |
| C | Ogleklis |
| Kr | Chromium |
| Cu | Varš |
| Fe | Dzelzs |
| Mo | Molibdēns |
| Mn | Mangāns |
| N | Slāpeklis |
| Ni | Niķelis |
| P | Fosfors |
| S | Sērs |
| Se | Selēns |
| Ta | Tantals |
| Ti | Titāns |
Niķelis stabilizēs nerūsējošā tērauda austenīta struktūru (graudu vai kristāla struktūru) un uzlabos mehāniskās īpašības un ražošanas īpašības. Niķeļa saturs 8-10% un vairāk samazina metāla tieksmi plaisāt sprieguma korozijas dēļ. Niķelis arī veicina repasivāciju gadījumā, ja plēve tiek bojāta.
MANGĀNS:
Mangāns kopā ar niķeli veic daudzas no niķelim piedēvētajām funkcijām. Tas arī mijiedarbosies ar nerūsējošā tērauda sēru, veidojot mangāna sulfītus, kas palielina izturību pret punktveida koroziju. Aizvietojot niķeli ar mangānu un pēc tam apvienojot to ar slāpekli, tiek palielināta arī izturība.
MOLIBDĒNS:
Molibdēns kombinācijā ar hromu ļoti efektīvi stabilizē pasīvo plēvi hlorīdu klātbūtnē. Tas ir efektīvs, lai novērstu plaisu vai punktveida koroziju. Molibdēns līdzās hromam nodrošina vislielāko nerūsējošā tērauda izturību pret koroziju. Edstrom Industries izmanto nerūsējošo 316, jo tajā ir 2-3% molibdēna, kas nodrošina aizsardzību, kad ūdenim pievieno hloru.
OGLEKLIS:
Ogli izmanto stiprības palielināšanai. Martensīta pakāpē oglekļa pievienošana atvieglo sacietēšanu ar termisko apstrādi.
SLĀPEKLIS:
Slāpekli izmanto, lai stabilizētu nerūsējošā tērauda austenīta struktūru, kas uzlabo tā izturību pret punktveida koroziju un stiprina tēraudu. Slāpekļa izmantošana ļauj palielināt molibdēna saturu līdz 6%, kas uzlabo izturību pret koroziju hlorīdu vidē.
TITĀNIJA UN MIOBIJA:
Titānu un miobiju izmanto, lai samazinātu nerūsējošā tērauda sensibilizāciju. Ja nerūsējošais tērauds ir sensibilizēts, var rasties starpkristālu korozija. To izraisa hroma karbīdu nokrišņi dzesēšanas fāzē, kad detaļas tiek metinātas. Tas noārda hroma šuves laukumu. Bez hroma pasīvā plēve nevar veidoties. Titāns un niobijs mijiedarbojas ar oglekli, veidojot karbīdus, atstājot hromu šķīdumā, tādējādi var veidoties pasīva plēve.
VAŠS UN ALUMĪNIJA:
Varu un alumīniju, kā arī titānu var pievienot nerūsējošajam tēraudam, lai paātrinātu tā sacietēšanu. Sacietēšana tiek panākta, mērcējot temperatūrā no 900 līdz 1150F. Šie elementi veido cietu intermetālisku mikrostruktūru mērcēšanas procesā paaugstinātā temperatūrā.
SĒRS UN SELĒNS:
Sērs un selēns tiek pievienots 304 nerūsējošajam materiālam, lai tas būtu brīvi darbināms. Tas kļūst par 303 vai 303SE nerūsējošo tēraudu, ko Edstrom Industries izmanto, lai izgatavotu vārstus, uzgriežņus un detaļas, kas nav pakļautas dzeramajam ūdenim.
Nerūsējošā tērauda veidi
AISI CITAStarpā definē šādas KLASES:
Pazīstams arī kā “jūras kvalitātes” nerūsējošais tērauds, jo tam ir lielāka spēja izturēt sālsūdens koroziju salīdzinājumā ar 304. tipu. SS316 bieži izmanto kodolenerģijas pārstrādes rūpnīcu celtniecībā.
304/304L nerūsējošais tērauds
304. tipam ir nedaudz mazāka izturība nekā 302, jo tajā ir mazāks oglekļa saturs.
316/316L nerūsējošais tērauds
316/316L tips nerūsējošais tērauds ir molibdēna tērauds, kam ir uzlabota izturība pret iedobumiem, ko rada hlorīdus un citus halogenīdus saturoši šķīdumi.
310S nerūsējošais tērauds
310S nerūsējošajam tēraudam ir lieliska izturība pret oksidēšanu nemainīgā temperatūrā līdz 2000 ° F.
317L nerūsējošais tērauds
317L ir austenīta hroma niķeļa tērauds ar molibdēnu, kas ir līdzīgs 316. tipam, izņemot to, ka sakausējuma saturs 317L ir nedaudz lielāks.
321/321H nerūsējošais tērauds
Tips 321 ir pamata tips 304, kas modificēts, pievienojot titānu tādā daudzumā, kas vismaz 5 reizes pārsniedz oglekļa un slāpekļa saturu.
410 NErūsējošais Tērauds
Tips 410 ir martensīta nerūsējošais tērauds, kas ir magnētisks, izturīgs pret koroziju vieglā vidē un tam ir diezgan laba elastība.
DUPLEX 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803) vai Avesta Sheffield 2205 ir ferīta-austenīta nerūsējošais tērauds.
NERŪSĒJOŠIE TĒRAUDI TIEK KLASIFICĒTI ARĪ PĒC TO KRISTĀLISKĀS STRUKTŪRAS:
- Austenīta nerūsējošais tērauds veido vairāk nekā 70% no kopējās nerūsējošā tērauda produkcijas. Tie satur maksimāli 0,15% oglekļa, vismaz 16% hroma un pietiekami daudz niķeļa un/vai mangāna, lai saglabātu austenīta struktūru visās temperatūrās no kriogēnās zonas līdz sakausējuma kušanas temperatūrai. Tipisks sastāvs ir 18% hroma un 10% niķeļa, kas pazīstams kā 18/10 nerūsējošais materiāls, ko bieži izmanto galda piederumos. Līdzīgi ir pieejams arī 18/0 un 18/8. ¨Superaustenīta nerūsējošais tērauds, piemēram, sakausējums AL-6XN un 254SMO, uzrāda lielu izturību pret hlorīda punktveida koroziju un spraugas koroziju, jo ir augsts molibdēna saturs (>6%) un slāpekļa piedevas, un augstāks niķeļa saturs nodrošina labāku izturību pret sprieguma korozijas plaisāšanu. vairāk nekā 300 sēriju. Augstāks sakausējuma saturs “Superaustenīta” tēraudos nozīmē, ka tie ir ārkārtīgi dārgi, un līdzīgu veiktspēju parasti var sasniegt, izmantojot dupleksos tēraudus par daudz zemākām izmaksām.
- Ferīta nerūsējošais tērauds ir ļoti izturīgs pret koroziju, taču daudz mazāk izturīgs nekā austenīta tērauds, un tos nevar sacietēt ar termisko apstrādi. Tie satur no 10,5% līdz 27% hroma un ļoti maz niķeļa, ja tāds ir. Lielākā daļa kompozīciju ietver molibdēnu; daži, alumīnija vai titāna. Parastās ferīta kategorijas ir 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo un 29Cr-4Mo-2Ni.
- Martensīta nerūsējošais tērauds nav tik izturīgs pret koroziju kā pārējās divas klases, bet ir ārkārtīgi izturīgs un izturīgs, kā arī ļoti apstrādājams, un tos var sacietēt ar termisko apstrādi. Martensīta nerūsējošais tērauds satur hromu (12-14%), molibdēnu (0,2-1%), bez niķeļa un aptuveni 0,1-1% oglekļa (piešķirot tam lielāku cietību, bet padarot materiālu nedaudz trauslāku). Tas ir rūdīts un magnētisks. To sauc arī par “sērijas-00” tēraudu.
- Dupleksajiem nerūsējošajiem tēraudiem ir jaukta austenīta un ferīta mikrostruktūra, lai iegūtu 50:50 maisījumu, lai gan komerciālajos sakausējumos maisījums var būt 60:40. Dupleksajam tēraudam ir uzlabota izturība salīdzinājumā ar austenīta nerūsējošajiem tēraudiem, kā arī uzlabota izturība pret lokalizētu koroziju, īpaši punktveida koroziju, spraugas koroziju un sprieguma korozijas plaisāšanu. Tiem ir raksturīgs augsts hroma un mazāks niķeļa saturs nekā austenīta nerūsējošajiem tēraudiem.
Nerūsējošā tērauda vēsture
Daži pret koroziju izturīgi dzelzs artefakti ir saglabājušies no senatnes. Slavens (un ļoti liels) piemērs ir Deli dzelzs stabs, kas tika uzcelts pēc Kumara Gupta I pasūtījuma aptuveni mūsu ēras 400. gadā. Tomēr atšķirībā no nerūsējošā tērauda šie artefakti ir izturīgi nevis hroma, bet gan augsta fosfora satura dēļ. kas kopā ar labvēlīgiem vietējiem laikapstākļiem veicina cieta dzelzs oksīdu un fosfātu aizsargpasivācijas slāņa veidošanos, nevis neaizsargājošo, plaisājošo rūsas slāni, kas veidojas uz lielāko daļu dzelzs izstrādājumu.
Dzelzs-hroma sakausējumu izturību pret koroziju pirmo reizi 1821. gadā atzina franču metalurgs Pjērs Bertjē, kurš atzīmēja to izturību pret dažu skābju iedarbību un ieteica tos izmantot galda piederumos. Tomēr 19. gadsimta metalurgi nespēja ražot zema oglekļa un augsta hroma saturu, kas atrodams lielākajā daļā mūsdienu nerūsējošā tērauda, un sakausējumi ar augstu hroma saturu, ko viņi varēja ražot, bija pārāk trausli, lai tiem būtu praktiska nozīme.
Situācija mainījās 1890. gadu beigās, kad vācietis Hanss Goldšmits izstrādāja aluminotermisku (termītu) procesu bezoglekļa hroma ražošanai. 1904.–1911. gadā vairāki pētnieki, īpaši Leons Giljē no Francijas, sagatavoja sakausējumus, kas mūsdienās tiek uzskatīti par nerūsējošo tēraudu. 1911. gadā vācietis Filips Monarts ziņoja par saistību starp šo sakausējumu hroma saturu un izturību pret koroziju.
Harijs Brīlijs no Brauna-Fērtas pētniecības laboratorijas Šefīldā, Anglijā, visbiežāk tiek uzskatīts par nerūsējošā tērauda “izgudrotāju”.
tērauda. 1913. gadā, meklējot pret eroziju izturīgu sakausējumu ieroču stobriem, viņš atklāja un pēc tam industrializēja martensīta nerūsējošā tērauda sakausējumu. Tomēr līdzīgi rūpnieciskie notikumi tajā pašā laikā notika Krupas dzelzs rūpnīcā Vācijā, kur Eduards Maurers un Benno Štrauss izstrādāja austenīta sakausējumu (21% hroma, 7% niķeļa), un Amerikas Savienotajās Valstīs, kur Kristians Dancizens un Frederiks Bekets. tika industrializēti ferīta nerūsējošie materiāli.
Lūdzu, ņemiet vērā, ka jūs varētu interesēt citi mūsu publicētie tehniskie raksti:
Izlikšanas laiks: 16. jūnijs 2022