Ce este oțelul inoxidabil?
„Inoxidabil” este un termen inventat la începutul dezvoltării acestor oțeluri pentru aplicații pentru tacâmuri. A fost adoptat ca denumire generică pentru aceste oțeluri și acum acoperă o gamă largă de tipuri și clase de oțel pentru aplicații rezistente la coroziune sau oxidare.
Oțelurile inoxidabile sunt aliaje de fier cu un minimum de 10,5% crom. Alte elemente de aliere sunt adăugate pentru a le îmbunătăți structura și proprietățile, cum ar fi formabilitatea, rezistența și duritatea criogenică.
Această structură cristalină face ca astfel de oțeluri să nu fie magnetice și mai puțin fragile la temperaturi scăzute. Pentru duritate și rezistență mai mare, se adaugă carbon. Atunci când sunt supuse unui tratament termic adecvat, aceste oțeluri sunt folosite ca lame de ras, tacâmuri, unelte etc.
Au fost folosite cantități semnificative de mangan în multe compoziții de oțel inoxidabil. Manganul păstrează o structură austenitică în oțel la fel ca și nichelul, dar la un cost mai mic.
Elementele principale din oțel inoxidabil
Oțelul inoxidabil sau oțelul rezistent la coroziune este un fel de aliaj metalic care se găsește sub o varietate de forme. Ne servește atât de bine nevoile practice, încât este greu să găsim vreo sferă a vieții noastre, în care să nu folosim acest tip de oțel. Componentele majore ale oțelului inoxidabil sunt: fierul, cromul, carbonul, nichelul, molibdenul și cantități mici de alte metale.
Acestea includ metale precum:
- Nichel
- Molibden
- Titan
- Cupru
Se mai fac adaosuri nemetalice, principalele fiind:
- Carbon
- Azot
CROM și nichel:
Cromul este elementul care face din oțel inoxidabil inoxidabil. Este esențial în formarea peliculei pasive. Alte elemente pot influența eficacitatea cromului în formarea sau menținerea peliculei, dar niciun alt element în sine nu poate crea proprietățile oțelului inoxidabil.
La aproximativ 10,5% crom, se formează o peliculă slabă care va oferi o protecție ușoară atmosferică. Prin creșterea cromului la 17-20%, ceea ce este tipic în seria de tip 300 de oțeluri inoxidabile austenitice, stabilitatea filmului pasiv este crescută. Creșteri suplimentare ale conținutului de crom vor oferi protecție suplimentară.
| Simbol | Element |
| Al | Aluminiu |
| C | Carbon |
| Cr | Crom |
| Cu | Cupru |
| Fe | Fier |
| lu | Molibden |
| Mn | Mangan |
| N | Azot |
| Ni | Nichel |
| P | Fosfor |
| S | Sulf |
| Se | Seleniu |
| Ta | Tantal |
| Ti | Titan |
Nichelul va stabiliza structura austenitică (granulația sau structura cristalină) a oțelului inoxidabil și va îmbunătăți proprietățile mecanice și caracteristicile de fabricație. Un conținut de nichel de 8-10% și mai mult va scădea tendința metalului de a crapa din cauza coroziunii prin tensiune. Nichelul promovează, de asemenea, repasivarea în cazul în care filmul este deteriorat.
MANGAN:
Manganul, în asociere cu nichelul, îndeplinește multe dintre funcțiile atribuite nichelului. De asemenea, va interacționa cu sulful din oțel inoxidabil pentru a forma sulfiți de mangan, ceea ce crește rezistența la coroziune prin pitting. Prin înlocuirea manganului cu nichel și apoi combinându-l cu azotul, rezistența este de asemenea crescută.
MOLIBDEN:
Molibdenul, în combinație cu cromul, este foarte eficient în stabilizarea filmului pasiv în prezența clorurilor. Este eficient în prevenirea coroziunii prin fisuri sau găuri. Molibdenul, alături de crom, oferă cea mai mare creștere a rezistenței la coroziune în oțelul inoxidabil. Edstrom Industries folosește inoxidabil 316 deoarece conține 2-3% molibden, care oferă protecție atunci când se adaugă clor în apă.
CARBON:
Carbonul este folosit pentru a crește rezistența. În gradul martensitic, adăugarea de carbon facilitează întărirea prin tratare termică.
AZOT:
Azotul este utilizat pentru a stabiliza structura austenitică a oțelului inoxidabil, ceea ce îi îmbunătățește rezistența la coroziune prin pitting și întărește oțelul. Utilizarea azotului face posibilă creșterea conținutului de molibden cu până la 6%, ceea ce îmbunătățește rezistența la coroziune în mediile cu clorură.
TITAN ȘI MIOBIU:
Titanul și Miobiul sunt folosite pentru a reduce sensibilizarea oțelului inoxidabil. Când oțelul inoxidabil este sensibilizat, poate apărea coroziune intergranulară. Acest lucru este cauzat de precipitarea carburilor de crom în timpul fazei de răcire când piesele sunt sudate. Acest lucru epuizează zona de sudare a cromului. Fără crom, filmul pasiv nu se poate forma. Titanul și niobiul interacționează cu carbonul pentru a forma carburi, lăsând cromul în soluție, astfel încât să se formeze o peliculă pasivă.
CURU SI ALUMINIU:
Cuprul și aluminiul, împreună cu titanul, pot fi adăugate oțelului inoxidabil pentru a precipita întărirea acestuia. Întărirea se realizează prin înmuiere la o temperatură de 900 până la 1150 F. Aceste elemente formează o microstructură intermetalic dură în timpul procesului de înmuiere la temperatură ridicată.
SULF SI SELENIU:
Sulful și seleniul sunt adăugate la 304 inoxidabil pentru a-l face să se mașine liber. Acesta devine oțel inoxidabil 303 sau 303SE, care este folosit de Edstrom Industries pentru a face supape, piulițe și piese care nu sunt expuse la apă potabilă.
Tipuri de oțel inoxidabil
AISI DEFINE PRINTRE ALTE URMĂTOARELE CLASELE:
Cunoscut și sub denumirea de oțel inoxidabil „de calitate marină”, datorită capacității sale crescute de a rezista la coroziunea apei sărate, comparativ cu tipul 304. SS316 este adesea folosit pentru construirea de instalații de reprocesare nucleară.
OTEL INOX 304/304L
Tipul 304 are o rezistență puțin mai mică decât 302 datorită conținutului său mai scăzut de carbon.
OTEL INOX 316/316L
Oțelul inoxidabil tip 316/316L este un oțel molibden care posedă rezistență îmbunătățită la sâmburi prin soluții care conțin cloruri și alte halogenuri.
OTEL INOX 310S
Oțelul inoxidabil 310S are o rezistență excelentă la oxidare la temperaturi constante până la 2000°F.
OTEL INOX 317L
317L este un oțel austenitic cu nichel crom și molibden, similar cu tipul 316, cu excepția faptului că conținutul de aliaj din 317L este oarecum mai mare.
OTEL INOX 321/321H
Tipul 321 este tipul de bază 304 modificat prin adăugarea de titan într-o cantitate de cel puțin 5 ori mai mare decât conținutul de carbon plus azot.
410 INOX
Tipul 410 este un oțel inoxidabil martensitic care este magnetic, rezistă la coroziune în medii blânde și are o ductilitate destul de bună.
DUPLEX 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803) sau Avesta Sheffield 2205 este un oțel inoxidabil feritic-austenitic.
Oțelurile inoxidabile sunt, de asemenea, CLASIFICATE PRIN STRUCTURA LOR CRISTALINĂ:
- Oțelurile inoxidabile austenitice reprezintă peste 70% din producția totală de oțel inoxidabil. Conțin maxim 0,15% carbon, minimum 16% crom și suficient nichel și/sau mangan pentru a păstra o structură austenitică la toate temperaturile de la regiunea criogenă până la punctul de topire al aliajului. O compoziție tipică este 18% crom și 10% nichel, cunoscută în mod obișnuit ca inoxidabil 18/10 este adesea folosit în tacâmuri. În mod similar, sunt disponibile și 18/0 și 18/8. Oțelurile inoxidabile ¨superaustenitice〃, cum ar fi aliajul AL-6XN și 254SMO, prezintă o rezistență mare la zâmbituri de clorură și la coroziune prin fisuri datorită conținutului ridicat de molibden (>6%) și adaosurilor de azot, iar conținutul mai mare de nichel asigură o rezistență mai bună la fisurarea coroziunii prin efort. peste seria 300. Conținutul mai mare de aliaj al oțelurilor „superaustenitice” înseamnă că acestea sunt îngrozitor de scumpe și performanțe similare pot fi obținute de obicei folosind oțeluri duplex la un cost mult mai mic.
- Oțelurile inoxidabile feritice sunt foarte rezistente la coroziune, dar mult mai puțin durabile decât clasele austenitice și nu pot fi întărite prin tratament termic. Conțin între 10,5% și 27% crom și foarte puțin nichel, dacă este cazul. Majoritatea compozițiilor includ molibden; unele, aluminiu sau titan. Gradele feritice comune includ 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo și 29Cr-4Mo-2Ni.
- Oțelurile inoxidabile martensitice nu sunt la fel de rezistente la coroziune ca celelalte două clase, dar sunt extrem de puternice și dure, precum și foarte prelucrabile și pot fi întărite prin tratament termic. Oțelul inoxidabil martensitic conține crom (12-14%), molibden (0,2-1%), fără nichel și aproximativ 0,1-1% carbon (dându-i mai multă duritate, dar făcând materialul puțin mai casant). Este stins și magnetic. Este cunoscut și sub numele de oțel „seria-00”.
- Oțelurile inoxidabile duplex au o microstructură mixtă de austenită și ferită, scopul fiind producerea unui amestec 50:50, deși în aliajele comerciale amestecul poate fi 60:40. Oțelul duplex are o rezistență îmbunătățită față de oțelurile inoxidabile austenitice și, de asemenea, o rezistență îmbunătățită la coroziune localizată, în special la stropire, coroziune în crăpături și fisurare prin coroziune sub tensiune. Se caracterizează prin conținut ridicat de crom și nichel mai mic decât oțelurile inoxidabile austenitice.
Istoria oțelului inoxidabil
Câteva artefacte din fier rezistent la coroziune supraviețuiesc din antichitate. Un exemplu faimos (și foarte mare) este Stâlpul de Fier din Delhi, ridicat la ordinul lui Kumara Gupta I în jurul anului 400 d.Hr. Cu toate acestea, spre deosebire de oțel inoxidabil, aceste artefacte își datorează durabilitatea nu cromului, ci conținutului lor ridicat de fosfor, care împreună cu condițiile meteorologice locale favorabile favorizează formarea unui strat protector solid de pasivare de oxizi și fosfați de fier, mai degrabă decât stratul de rugină neprotector, crăpat, care se dezvoltă pe majoritatea feroneriei.
Rezistența la coroziune a aliajelor fier-crom a fost recunoscută pentru prima dată în 1821 de metalurgistul francez Pierre Berthier, care le-a remarcat rezistența împotriva atacului unor acizi și a sugerat utilizarea lor în tacâmuri. Cu toate acestea, metalurgiștii secolului al XIX-lea nu au fost capabili să producă combinația de carbon scăzut și crom bogat găsită în majoritatea oțelurilor inoxidabile moderne, iar aliajele cu conținut ridicat de crom pe care le puteau produce erau prea fragile pentru a fi de interes practic.
Această situație s-a schimbat la sfârșitul anilor 1890, când Hans Goldschmidt din Germania a dezvoltat un proces aluminotermic (termit) pentru producerea de crom fără carbon. În anii 1904-1911, câțiva cercetători, în special Leon Guillet din Franța, au pregătit aliaje care ar fi astăzi considerate oțel inoxidabil. În 1911, Philip Monnartz din Germania a raportat despre relația dintre conținutul de crom și rezistența la coroziune a acestor aliaje.
Harry Brearley de la laboratorul de cercetare Brown-Firth din Sheffield, Anglia este cel mai frecvent creditat drept „inventatorul” inoxului.
oţel. În 1913, în timp ce căuta un aliaj rezistent la eroziune pentru țevi de arme, el a descoperit și ulterior a industrializat un aliaj de oțel inoxidabil martensitic. Cu toate acestea, dezvoltări industriale similare aveau loc în același timp la Uzina Krupp din Germania, unde Eduard Maurer și Benno Strauss dezvoltau un aliaj austenitic (21% crom, 7% nichel), și în Statele Unite, unde Christian Dantsizen și Frederick Becket industrializau inoxul feritic.
Vă rugăm să rețineți că ați putea fi interesat de celelalte articole tehnice pe care le-am publicat:
Ora postării: 16-jun-2022