Шта је нерђајући челик?
'Нерђајући' је термин скован у раној фази развоја ових челика за примену прибора за јело. Усвојен је као генерички назив за ове челике и сада покрива широк спектар типова и класа челика за апликације отпорне на корозију или оксидацију.
Нерђајући челици су легуре гвожђа са најмање 10,5% хрома. Остали легирајући елементи се додају да би се побољшала њихова структура и својства као што су способност обликовања, чврстоћа и криогена жилавост.
Ова кристална структура чини такве челике немагнетним и мање крхким на ниским температурама. За већу тврдоћу и чврстоћу додаје се угљеник. Када су подвргнути адекватној термичкој обради, ови челици се користе као жилет, прибор за јело, алат итд.
Значајне количине мангана су коришћене у многим композицијама од нерђајућег челика. Манган чува аустенитну структуру у челику као и никл, али по нижој цени.
Главни елементи од нерђајућег челика
Нерђајући челик или челик отпоран на корозију је врста металне легуре која се налази у различитим облицима. Толико добро служи нашим практичним потребама да је тешко наћи било коју сферу нашег живота у којој не користимо ову врсту челика. Главне компоненте нерђајућег челика су: гвожђе, хром, угљеник, никл, молибден и мале количине других метала.
То укључује метале као што су:
- Никл
- молибден
- Титанијум
- Бакар
Израђују се и неметални додаци, а главни су:
- Царбон
- Азот
ХРОМ И НИКЛ:
Хром је елемент који чини нерђајући челик нерђајућим. Неопходан је у формирању пасивног филма. Други елементи могу утицати на ефикасност хрома у формирању или одржавању филма, али ниједан други елемент сам по себи не може створити својства нерђајућег челика.
На око 10,5% хрома формира се слаб филм који ће обезбедити благу атмосферску заштиту. Повећањем хрома на 17-20%, што је типично за серију аустенитних нерђајућих челика типа-300, повећава се стабилност пасивног филма. Даље повећање садржаја хрома пружиће додатну заштиту.
| Симбол | Елемент |
| Ал | Алуминијум |
| Ц | Царбон |
| Цр | Цхромиум |
| Цу | Бакар |
| Фе | Гвожђе |
| Мо | молибден |
| Мн | манган |
| Н | Азот |
| Ни | Никл |
| П | Фосфор |
| С | Сумпор |
| Се | Селен |
| Та | Танталум |
| Ти | Титанијум |
Никл ће стабилизовати аустенитну структуру (зрнасту или кристалну структуру) нерђајућег челика и побољшати механичка својства и карактеристике израде. Садржај никла од 8-10% и више ће смањити склоност метала ка пуцању услед корозије под напоном. Никл такође промовише репасивацију у случају да је филм оштећен.
МАНГАН:
Манган, заједно са никлом, обавља многе функције које се приписују никлу. Такође ће ступити у интеракцију са сумпором у нерђајућем челику да би формирао сулфите мангана, што повећава отпорност на корозију. Замена мангана за никл, а затим комбиновање са азотом, такође се повећава снага.
МОЛИБДЕНУ:
Молибден је у комбинацији са хромом веома ефикасан у стабилизацији пасивног филма у присуству хлорида. Ефикасан је у спречавању корозије у облику пукотина или удубљења. Молибден, поред хрома, обезбеђује највеће повећање отпорности на корозију код нерђајућег челика. Едстром Индустриес користи нерђајући 316 јер садржи 2-3% молибдена, који даје заштиту када се у воду дода хлор.
УГЉЕНИК:
Угљеник се користи за повећање снаге. У мартензитној класи, додавање угљеника олакшава очвршћавање кроз термичку обраду.
АЗОТ:
Азот се користи за стабилизацију аустенитне структуре нерђајућег челика, што повећава његову отпорност на корозију и јача челик. Коришћење азота омогућава повећање садржаја молибдена до 6%, што побољшава отпорност на корозију у хлоридним срединама.
ТИТАН И МИОБИЈУМ:
Титан и миобијум се користе за смањење осетљивости нерђајућег челика. Када је нерђајући челик осетљив, може доћи до интергрануларне корозије. Ово је узроковано таложењем хром карбида током фазе хлађења када се делови заварују. Ово исцрпљује подручје завара хромом. Без хрома, пасивни филм се не може формирати. Титан и ниобијум у интеракцији са угљеником формирају карбиде, остављајући хром у раствору тако да се може формирати пасивни филм.
БАКАР И АЛУМИНИЈУМ:
Бакар и алуминијум, заједно са титанијумом, могу се додати у нерђајући челик да би се убрзало његово очвршћавање. Стврдњавање се постиже намакањем на температури од 900 до 1150Ф. Ови елементи формирају тврду интерметалну микроструктуру током процеса намакања на повишеној температури.
СУМПОР И СЕЛЕН:
Сумпор и селен се додају у 304 нерђајући материјал да би се могао слободно машинама. Ово постаје нерђајући челик 303 или 303СЕ, који Едстром Индустриес користи за производњу свињских вентила, матица и делова који нису изложени води за пиће.
Врсте нерђајућег челика
АИСИ ИЗМЕЂУ ОСТАЛИ ДЕФИНИРА СЛЕДЕЋЕ ОЦЕНЕ:
Такође познат као нерђајући челик „поморског квалитета“ због своје повећане способности отпорности на корозију слане воде у поређењу са типом 304. СС316 се често користи за изградњу постројења за нуклеарну прераду.
304/304Л ИНОКС
Тип 304 има нешто мању снагу од 302 због нижег садржаја угљеника.
316/316Л ИНОКС
Нерђајући челик типа 316/316Л је челик од молибдена који поседује побољшану отпорност на питинг помоћу раствора који садрже хлориде и друге халогениде.
310С ИНОКС
Нерђајући челик 310С има одличну отпорност на оксидацију при константним температурама до 2000°Ф.
317Л ИНОКС
317Л је аустенитни хром-никл челик који садржи молибден сличан типу 316, осим што је садржај легуре у 317Л нешто већи.
321/321Х ИНОКС
Тип 321 је основни тип 304 модификован додавањем титанијума у количини која је најмање 5 пута већа од садржаја угљеника плус азота.
410 ИНОКС
Тип 410 је мартензитни нерђајући челик који је магнетан, отпоран је на корозију у благим срединама и има прилично добру дуктилност.
ДУПЛЕКС 2205 (УНС С31803)
Дуплек 2205 (УНС С31803), или Авеста Схеффиелд 2205 је феритно-аустенитни нерђајући челик.
НЕРЂАЈУЋИ ЧЕЛИЦИ СУ ТАКОЂЕ КЛАСИФИКОВАНИ ПО СВОЈОЈ КРИСТАЛНОЈ СТРУКТУРИ:
- Аустенитни нерђајући челици чине преко 70% укупне производње нерђајућег челика. Садрже максимално 0,15% угљеника, најмање 16% хрома и довољно никла и/или мангана да задрже аустенитну структуру на свим температурама од криогеног региона до тачке топљења легуре. Типичан састав је 18% хрома и 10% никла, уобичајено познат као 18/10 нерђајући материјал који се често користи у посуђу. Слично 18/0 и 18/8 су такође доступни. ¨Супераустенитни〃 нерђајући челици, као што су легуре АЛ-6КСН и 254СМО, показују велику отпорност на хлоридну рупицу и корозију због високог садржаја молибдена (>6%) и додатака азота, а већи садржај никла осигурава бољу отпорност на пуцање под напоном и корозијом преко 300 серије. Већи садржај легуре „супераустенитних“ челика значи да су страшно скупи и сличне перформансе се обично могу постићи коришћењем дуплекс челика по много нижој цени.
- Феритни нерђајући челици су високо отпорни на корозију, али далеко мање издржљиви од аустенитних разреда и не могу се очврснути топлотном обрадом. Садрже између 10,5% и 27% хрома и врло мало никла, ако их има. Већина композиција укључује молибден; неки, алуминијум или титанијум. Уобичајени феритни разреди укључују 18Цр-2Мо, 26Цр-1Мо, 29Цр-4Мо и 29Цр-4Мо-2Ни.
- Мартензитни нерђајући челици нису отпорни на корозију као друге две класе, али су изузетно јаки и чврсти, као и веома обрадиви, и могу се очврснути топлотном обрадом. Мартензитни нерђајући челик садржи хром (12-14%), молибден (0,2-1%), без никла и око 0,1-1% угљеника (дајући му већу тврдоћу, али чини материјал мало крхким). Угашен је и магнетан. Такође је познат као челик "серије-00".
- Дуплекс нерђајући челици имају мешану микроструктуру аустенита и ферита, а циљ је да се добије мешавина 50:50, иако у комерцијалним легурама мешавина може бити 60:40. Дуплексни челик има побољшану чврстоћу у односу на аустенитне нерђајуће челике и такође побољшану отпорност на локализовану корозију, посебно на корозију, корозију у пукотинама и пуцање корозије под напоном. Одликују се високим садржајем хрома и нижим садржајем никла од аустенитних нерђајућих челика.
Историја нерђајућег челика
Неколико гвоздених артефаката отпорних на корозију преживело је из антике. Чувени (и веома велики) пример је Гвоздени стуб у Делхију, подигнут по наређењу Кумаре Гупте И око 400. године нове ере. Међутим, за разлику од нерђајућег челика, ови артефакти своју издржљивост дугују не хрому, већ високом садржају фосфора. што заједно са повољним локалним временским условима подстиче формирање чврстог заштитног пасивизационог слоја од оксида гвожђа и фосфата, а не незаштитног, напуклог слоја рђе који се развија на већини гвожђа.
Отпорност легура гвожђа и хрома на корозију је први пут препознао 1821. године француски металург Пјер Бертије, који је приметио њихову отпорност на нападе неких киселина и предложио њихову употребу у прибору за јело. Међутим, металурзи 19. века нису били у стању да произведу комбинацију са ниским садржајем угљеника и високим садржајем хрома у већини модерних нерђајућих челика, а легуре са високим садржајем хрома које су могли да произведу биле су превише крте да би биле од практичног интереса.
Ова ситуација се променила касних 1890-их, када је Ханс Голдшмит из Немачке развио алуминотермни (термитски) процес за производњу хрома без угљеника. У годинама 1904–1911, неколико истраживача, посебно Леон Гуиллет из Француске, припремили су легуре које би се данас сматрале нерђајућим челиком. Пхилип Моннартз из Немачке је 1911. известио о односу између садржаја хрома и отпорности на корозију ових легура.
Хари Брирли из истраживачке лабораторије Бровн-Фиртх у Шефилду, Енглеска, најчешће се сматра „проналазачем“ нерђајућег челика.
челика. 1913. године, док је тражио легуру отпорну на ерозију за цеви оружја, открио је и потом индустријализовао мартензитну легуру од нерђајућег челика. Међутим, сличан индустријски развој одвијао се истовремено у Жељезари Крупп у Њемачкој, гдје су Едуард Маурер и Бено Страусс развијали аустенитну легуру (21% хрома, 7% никла), иу Сједињеним Државама, гдје су Кристијан Данцизен и Фредерик Бекет били индустријализовани феритни нерђајући.
Имајте на уму да би вас могли занимати други технички чланци које смо објавили:
Време поста: 16.06.2022