Ano ang hindi kinakalawang na asero?
Ang 'Stainless' ay isang terminong nabuo nang maaga sa pagbuo ng mga bakal na ito para sa mga aplikasyon ng kubyertos. Ito ay pinagtibay bilang isang generic na pangalan para sa mga bakal na ito at ngayon ay sumasaklaw sa isang malawak na hanay ng mga uri ng bakal at mga marka para sa mga application na lumalaban sa kaagnasan o oksihenasyon.
Ang mga hindi kinakalawang na asero ay mga haluang bakal na may minimum na 10.5% na kromo. Ang iba pang mga elemento ng alloying ay idinagdag upang mapahusay ang kanilang istraktura at mga katangian tulad ng pagkaporma, lakas at cryogenic toughness.
Ang istrukturang kristal na ito ay ginagawang hindi magnetiko at hindi gaanong malutong ang mga asero sa mababang temperatura. Para sa mas mataas na tigas at lakas, idinagdag ang carbon. Kapag sumailalim sa sapat na paggamot sa init ang mga bakal na ito ay ginagamit bilang mga razor blades, kubyertos, mga kasangkapan atbp.
Ang mga makabuluhang dami ng mangganeso ay ginamit sa maraming komposisyon na hindi kinakalawang na asero. Ang Manganese ay nagpapanatili ng isang austenitic na istraktura sa bakal tulad ng nickel, ngunit sa mas mababang halaga.
Ang mga pangunahing elemento sa hindi kinakalawang na asero
Ang hindi kinakalawang na asero o bakal na lumalaban sa kaagnasan ay isang uri ng metal na haluang metal na matatagpuan sa iba't ibang anyo. Ito ay nagsisilbi nang maayos sa ating mga praktikal na pangangailangan kaya't mahirap makahanap ng anumang bahagi ng ating buhay, kung saan hindi tayo gumagamit ng ganitong uri ng bakal. Ang mga pangunahing bahagi ng hindi kinakalawang na asero ay: iron, chromium, carbon, nickel, molibdenum at maliit na dami ng iba pang mga metal.
Kabilang dito ang mga metal tulad ng:
- Nikel
- Molibdenum
- Titanium
- tanso
Ang mga di-metal na pagdaragdag ay ginawa din, ang mga pangunahing ay:
- Carbon
- Nitrogen
CHROMIUM AT NICKEL:
Ang Chromium ay ang elementong gumagawa ng hindi kinakalawang na asero. Mahalaga ito sa pagbuo ng passive film. Ang iba pang mga elemento ay maaaring makaimpluwensya sa pagiging epektibo ng chromium sa pagbuo o pagpapanatili ng pelikula, ngunit walang ibang elemento sa kanyang sarili ang maaaring lumikha ng mga katangian ng hindi kinakalawang na asero.
Sa humigit-kumulang 10.5% chromium, isang mahinang pelikula ang nabuo at magbibigay ng banayad na proteksyon sa atmospera. Sa pamamagitan ng pagtaas ng chromium sa 17-20%, na karaniwan sa uri-300 na serye ng austenitic stainless steels, ang katatagan ng passive film ay nadagdagan. Ang karagdagang pagtaas sa nilalaman ng chromium ay magbibigay ng karagdagang proteksyon.
| Simbolo | Elemento |
| Sinabi ni Al | aluminyo |
| C | Carbon |
| Cr | Chromium |
| Cu | tanso |
| Fe | bakal |
| Mo | Molibdenum |
| Mn | Manganese |
| N | Nitrogen |
| Ni | Nikel |
| P | Phosphorous |
| S | Sulfur |
| Se | Siliniyum |
| Ta | Tantalum |
| Ti | Titanium |
Ang nikel ay magpapatatag sa austenitic na istraktura (ang butil o kristal na istraktura) ng hindi kinakalawang na asero at magpapahusay sa mga mekanikal na katangian at mga katangian ng katha. Ang nickel content na 8-10% at mas mataas ay magpapababa sa tendency ng metal na pumutok dahil sa stress corrosion. Itinataguyod din ng Nickel ang repassivation kung sakaling masira ang pelikula.
MANGANESE:
Ang Manganese, kasama ng nickel, ay gumaganap ng marami sa mga function na nauugnay sa nickel. Makikipag-ugnayan din ito sa sulfur sa hindi kinakalawang na asero upang bumuo ng mga manganese sulfites, na nagpapataas ng paglaban sa pitting corrosion. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng manganese para sa nickel, at pagkatapos ay pagsamahin ito sa nitrogen, ang lakas ay nadagdagan din.
MOLYBDENUM:
Ang molibdenum, kasama ng chromium, ay napaka-epektibo sa pagpapatatag ng passive film sa pagkakaroon ng mga chlorides. Ito ay epektibo sa pagpigil sa siwang o pitting corrosion. Ang Molybdenum, sa tabi ng chromium, ay nagbibigay ng pinakamalaking pagtaas sa resistensya ng kaagnasan sa hindi kinakalawang na asero. Gumagamit ang Edstrom Industries ng 316 stainless dahil naglalaman ito ng 2-3% molybdenum, na nagbibigay ng proteksyon kapag idinagdag ang chlorine sa tubig.
CARBON:
Ginagamit ang carbon upang madagdagan ang lakas. Sa martensitic grade, ang pagdaragdag ng carbon ay nagpapadali sa pagpapatigas sa pamamagitan ng heat-treating.
NITROGEN:
Ang nitrogen ay ginagamit upang patatagin ang austenitic na istraktura ng hindi kinakalawang na asero, na nagpapahusay sa resistensya nito sa pitting corrosion at nagpapalakas sa bakal. Ang paggamit ng nitrogen ay ginagawang posible upang madagdagan ang nilalaman ng molibdenum hanggang 6%, na nagpapabuti sa resistensya ng kaagnasan sa mga kapaligiran ng chloride.
TITANIUM AT MIOBIUM:
Ang Titanium at Miobium ay ginagamit upang bawasan ang sensitization ng hindi kinakalawang na asero. Kapag ang hindi kinakalawang na asero ay sensitized, maaaring mangyari ang intergranular corrosion. Ito ay sanhi ng pag-ulan ng chrome carbide sa panahon ng paglamig phase kapag ang mga bahagi ay hinangin. Nauubos nito ang weld area ng chromium. Kung wala ang chromium, hindi mabubuo ang passive film. Nakikipag-ugnayan ang Titanium at Niobium sa carbon upang bumuo ng mga karbida, na iniiwan ang chromium sa solusyon upang mabuo ang isang passive film.
COPPER AT ALUMINIUM:
Ang Copper at Aluminum, kasama ang Titanium, ay maaaring idagdag sa hindi kinakalawang na asero upang pabilisin ang pagtigas nito. Nakakamit ang hardening sa pamamagitan ng pagbababad sa temperatura na 900 hanggang 1150F. Ang mga elementong ito ay bumubuo ng isang hard intermetallic microstructure sa panahon ng proseso ng pagbabad sa mataas na temperatura.
SULUR AT SELENIUM:
Ang sulfur at Selenium ay idinagdag sa 304 stainless upang gawin itong malayang makina. Ito ay nagiging 303 o 303SE na hindi kinakalawang na asero, na ginagamit ng Edstrom Industries upang gumawa ng mga hog valve, nuts, at mga bahagi na hindi nakalantad sa inuming tubig.
Mga uri ng hindi kinakalawang na asero
ANG AISI AY TINUTUKOY ANG MGA SUMUSUNOD NA GRADE SA IBA PA:
Kilala rin bilang "marine grade" na hindi kinakalawang na asero dahil sa mas mataas na kakayahang labanan ang kaagnasan ng tubig-alat kumpara sa uri 304. Ang SS316 ay kadalasang ginagamit para sa pagbuo ng mga nuclear reprocessing plant.
304/304L STAINLESS NA BAKAL
Ang Type 304 ay may bahagyang mas mababang lakas kaysa sa 302 dahil sa mas mababang carbon content nito.
316/316L STAINLESS NA BAKAL
Ang Type 316/316L Stainless Steel ay isang molibdenum na bakal na nagtataglay ng pinabuting pagtutol sa pitting ng mga solusyon na naglalaman ng mga chlorides at iba pang halides.
310S STAINLESS NA BAKAL
Ang 310S Stainless Steel ay may mahusay na pagtutol sa oksihenasyon sa ilalim ng pare-parehong temperatura hanggang 2000°F.
317L STAINLESS NA BAKAL
Ang 317L ay isang molibdenum na nagdadala ng austenitic chromium nickel steel na katulad ng uri ng 316, maliban sa nilalaman ng haluang metal sa 317L ay medyo mas mataas.
321/321H STAINLESS NA BAKAL
Ang Type 321 ay ang basic type 304 na binago sa pamamagitan ng pagdaragdag ng titanium sa halagang hindi bababa sa 5 beses ang carbon plus nitrogen contents.
410 STAINLESS NA BAKAL
Ang Type 410 ay isang martensitic stainless steel na magnetic, lumalaban sa kaagnasan sa banayad na kapaligiran at may medyo magandang ductility.
DUPLEX 2205 (UNS S31803)
Ang Duplex 2205 (UNS S31803), o Avesta Sheffield 2205 ay isang ferritic-austenitic stainless steel.
ANG MGA STAINLESS NA BAKAL AY INURI DIN NG KANILANG CRYSTALLINE STRUCTURE:
- Ang Austenitic na hindi kinakalawang na asero ay binubuo ng higit sa 70% ng kabuuang produksyon ng hindi kinakalawang na asero. Naglalaman ang mga ito ng maximum na 0.15% carbon, isang minimum na 16% chromium at sapat na nickel at/o manganese upang mapanatili ang isang austenitic na istraktura sa lahat ng temperatura mula sa cryogenic na rehiyon hanggang sa natutunaw na punto ng haluang metal. Ang karaniwang komposisyon ay 18% chromium at 10% nickel, karaniwang kilala bilang 18/10 stainless ay kadalasang ginagamit sa flatware. Katulad ng 18/0 at 18/8 ay magagamit din. ¨Superaustenitic〃 hindi kinakalawang na asero, tulad ng haluang metal na AL-6XN at 254SMO, ay nagpapakita ng mahusay na pagtutol sa chloride pitting at crevice corrosion dahil sa mataas na Molybdenum contents (>6%) at nitrogen additions at ang mas mataas na nickel content ay nagsisiguro ng mas mahusay na resistensya sa stress-corrosion cracking higit sa 300 serye. Ang mas mataas na nilalaman ng haluang metal ng mga bakal na "Superaustenitic" ay nangangahulugan na ang mga ito ay nakakatakot na mahal at ang katulad na pagganap ay karaniwang maaaring makamit gamit ang mga duplex na bakal sa mas mababang halaga.
- Ang mga ferritic na hindi kinakalawang na asero ay lubos na lumalaban sa kaagnasan, ngunit hindi gaanong matibay kaysa sa austenitic na mga grado at hindi maaaring tumigas sa pamamagitan ng paggamot sa init. Naglalaman ang mga ito sa pagitan ng 10.5% at 27% chromium at napakakaunting nickel, kung mayroon man. Karamihan sa mga komposisyon ay kinabibilangan ng molibdenum; ang ilan, aluminyo o titan. Kasama sa mga karaniwang ferritic grade ang 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo, at 29Cr-4Mo-2Ni.
- Ang mga martensitic na hindi kinakalawang na asero ay hindi gaanong lumalaban sa kaagnasan gaya ng iba pang dalawang klase, ngunit napakalakas at matigas pati na rin napakahusay sa makina, at maaaring tumigas sa pamamagitan ng paggamot sa init. Ang martensitic stainless steel ay naglalaman ng chromium (12-14%), molybdenum (0.2-1%), walang nickel, at humigit-kumulang 0.1-1% carbon (nagbibigay ito ng higit na tigas ngunit ginagawang mas malutong ang materyal). Ito ay napawi at magnetic. Ito ay kilala rin bilang "serye-00" na bakal.
- Ang mga duplex na hindi kinakalawang na asero ay may pinaghalong microstructure ng austenite at ferrite, ang layunin ay makabuo ng 50:50 na halo kahit na sa mga komersyal na haluang metal ang halo ay maaaring 60:40. Ang duplex steel ay nagpabuti ng lakas kaysa austenitic stainless steel at pinahusay din ang resistensya sa localized corrosion partikular na ang pitting, crevice corrosion at stress corrosion cracking. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na chromium at mas mababang nilalaman ng nickel kaysa sa austenitic stainless steel.
Kasaysayan ng Hindi kinakalawang na Asero
Ang ilang mga artifact na bakal na lumalaban sa kaagnasan ay nabubuhay mula noong unang panahon. Ang isang sikat (at napakalaking) halimbawa ay ang Iron Pillar ng Delhi, na itinayo sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ni Kumara Gupta I sa paligid ng taong AD 400. Gayunpaman, hindi tulad ng hindi kinakalawang na asero, ang mga artifact na ito ay may utang sa kanilang tibay hindi sa chromium, ngunit sa kanilang mataas na nilalaman ng posporus, na kasama ng paborableng lokal na lagay ng panahon ay nagtataguyod ng pagbuo ng isang solidong protective passivation layer ng mga iron oxides at phosphates, sa halip na ang hindi proteksiyon, basag na kalawang na layer na nabubuo sa karamihan ng mga gawaing bakal.
Ang paglaban sa kaagnasan ng iron-chromium alloys ay unang kinilala noong 1821 ng French metalurgist na si Pierre Berthier, na nabanggit ang kanilang pagtutol laban sa pag-atake ng ilang mga acid at iminungkahi ang kanilang paggamit sa mga kubyertos. Gayunpaman, hindi nagawa ng mga metalurgist noong ika-19 na siglo ang kumbinasyon ng mababang carbon at mataas na chromium na matatagpuan sa karamihan sa mga modernong hindi kinakalawang na asero, at ang mga high-chromium na haluang metal na maaari nilang gawin ay masyadong malutong upang maging praktikal na interes.
Ang sitwasyong ito ay nagbago noong huling bahagi ng 1890s, nang si Hans Goldschmidt ng Germany ay bumuo ng isang aluminothermic (thermite) na proseso para sa paggawa ng carbon-free chromium. Sa mga taong 19041911, ilang mga mananaliksik, partikular na si Leon Guillet ng France, ang naghanda ng mga haluang metal na ngayon ay maituturing na hindi kinakalawang na asero. Noong 1911, iniulat ni Philip Monnartz ng Germany ang kaugnayan sa pagitan ng nilalaman ng chromium at resistensya ng kaagnasan ng mga haluang ito.
Si Harry Brearley ng Brown-Firth research laboratory sa Sheffield, England ay pinakakaraniwang kinikilala bilang "imbentor" ng hindi kinakalawang
bakal. Noong 1913, habang naghahanap ng isang erosion-resistant na haluang metal para sa mga baril ng baril, natuklasan niya at pagkatapos ay ginawang industriyalisado ang isang martensitic stainless steel na haluang metal. Gayunpaman, ang mga katulad na pag-unlad ng industriya ay kasabay na nagaganap sa Krupp Iron Works sa Germany, kung saan si Eduard Maurer at Benno Strauss ay gumagawa ng austenitic alloy (21% chromium, 7% nickel), at sa United States, kung saan sina Christian Dantsizen at Frederick Becket ay nag-industriyalisa ng ferritic stainless.
Pakipansin na maaaring interesado ka sa iba pang mga teknikal na artikulo na aming nai-publish:
Oras ng post: Hun-16-2022