Podjela, karakteristike i toplinska obrada uobičajenih materijala od nehrđajućeg čelika
Nehrđajući čelik je visoko legirani čelik koji može biti otporan na koroziju u zraku ili kemijski korozivnim medijima. Prema organizacijskom stanju čelika u normaliziranom stanju, može se podijeliti na feritni nehrđajući čelik, austenitni nehrđajući čelik i martenzitni nehrđajući čelik.
01
feritni nehrđajući čelik
Kada sadržaj kroma dosegne 13%, legura željeza i kroma neće imati faznu transformaciju; kada sadržaj kroma dosegne 12%, može se oduprijeti koroziji, tako da feritni čelik Cr13 postaje feritni nehrđajući čelik.
Značajke: Feritni nehrđajući čelik ima bolju otpornost na koroziju i oksidaciju, posebno otpornost na naponsku koroziju, ali njegova mehanička svojstva (veća granica razvlačenja od austenitnog nehrđajućeg čelika, ali niža udarna žilavost i veća lomljivost) i postupak Ima slabe performanse i uglavnom se koristi u strukture otporne na kiseline s malim stresom i kao antioksidacijski čelik.
1. Vrste čelika i vrste feritnog nehrđajućeg čelika
⑴Tip Cr13: kao 0Cr13, 0Cr13Al (Al: ekspandirani F, antioksidacija), itd., obično se koristi kao čelik otporan na toplinu, antioksidacija.
⑵Cr16-19 tip: kao što su Cr17, Cr17Ti, Cr17Mo1Nb itd., koji mogu izdržati koroziju u atmosferi, slatkoj vodi i razrijeđenom mediju dušične kiseline.
⑶Tip Cr25-28: kao što su Cr25Ti, Cr26Mo1, Cr28 itd., koji su čelici otporni na kiselinu i otporni su na jake korozivne medije.
2. Krtost feritnog nehrđajućeg čelika
Nedostatak feritnog čelika s visokim sadržajem kroma je krtost. Glavni razlozi su:
⑴Krupna originalna zrna:
① Struktura u lijevanom stanju je gruba i ne može se pročistiti faznom transformacijom tijekom zagrijavanja i hlađenja, već se može pročistiti samo deformacijom i rekristalizacijom; ② Ferit ne uzrokuje interkristalnu koroziju zbog brze atomske difuzije (isti princip kao F i Cr difuzija Fast), ima nisku temperaturu grubljanja zrna i visoku stopu grubljanja zrna.
Rješenje: tijekom proizvodnje kontrolirajte konačnu temperaturu kovanja ili konačnu temperaturu valjanja na 750 stupnjeva ili niže; čeliku dodajte malu količinu titana kako biste spriječili rast zrna s Ti (C, N); povećati sadržaj ferita u nehrđajućem čeliku. Količina austenita na visokoj temperaturi koristi se za kontrolu grubljanja zrna.
⑵ σ faza: σ faza ima visoku tvrdoću (HRC68 ili više) i često je raspoređena duž granica zrna, pa uzrokuje veliku lomljivost i može pospješiti interkristalnu koroziju. (Brzo hlađenje za smanjenje padalina)
⑶Krtost od 475 stupnjeva: (Nakon dugotrajnog zagrijavanja u temperaturnom rasponu od 400 do 500 stupnjeva ili pri polaganom hlađenju u ovom temperaturnom rasponu, čelik postaje vrlo krt na sobnoj temperaturi) Razlog: kada se zagrijava na 475 stupnjeva, atomi kroma u ferit ima tendenciju uređenja, stvaraju se mnogi feriti bogati kromom, koji održavaju koherentan odnos s matičnom fazom, uzrokujući izobličenje rešetke i unutarnje naprezanje. U to vrijeme raste čvrstoća čelika, smanjuje se udarna žilavost i povećava krtost.
⑷ Čelik sadrži C, N, O i druge nečistoće i uključke
3. Toplinska obrada feritnog nehrđajućeg čelika
⑴Balantežna struktura feritnog nehrđajućeg čelika je ferit + krom karbid
⑵Svrha: Kako bi se dobila feritna struktura ujednačenog sastava, smanjilo taloženje karbida, eliminirala tendencija međukristalne korozije i eliminiralo taloženje σ faze i krtost od 475 stupnjeva, feritni nehrđajući čelik se često gasi, tempira ili žari nakon vrućeg valjanja. Postupak toplinske obrade. (Kad se karbidi talože, sklona je pojava rupičaste korozije i interkristalne korozije)
02
Austenitni nehrđajući čelik
Austenitni nehrđajući čelik razvijen je s tipičnim sastavom od 18% Cr-8% Ni. (Tip 18-8 austenitni nehrđajući čelik)
Značajke: Visoka otpornost na koroziju (veća od M nehrđajućeg čelika, niža od F nehrđajućeg čelika), visoka plastičnost, žilavost i žilavost na niskim temperaturama, lako se prerađuje u čelik različitih oblika, dobra izvedba zavarivanja, nemagnetski itd. Ima dobra sveobuhvatna mehanička svojstva i najrašireniji je tip nehrđajućeg čelika.
1. Tipične vrste čelika, svojstva i primjena
⑴Cr-Ni serija nehrđajućeg čelika: 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni11Nb, 00Cr18Ni10, 00Cr17Ni7Cu2, (dodavanje Ti i Nb smanjuje koroziju granica zrna; dodavanje Cu smanjuje koroziju naprezanja i proširuje element A)
⑵Cr-Mn-N serija, Cr-Mn-Ni-N serija nehrđajućeg čelika (dodavanje Mn i N može zamijeniti Ni)
Typical steel types: 1Cr17Mn13N, 1Cr18Mn8Ni5N (Analysis: WCr﹪>12﹪ nehrđajući čelik; koji sadrži Mn, Ni, N je austenitni nehrđajući čelik, ako sadrži Cr, Al, to je F nehrđajući čelik)
Ojačanje dušikom u čvrstoj otopini daje čeliku višu granicu tečenja, plastičnost i žilavost.
⑶ Metastabilni austenitni nehrđajući čelik: Djelomična martenzitna transformacija događa se tijekom hladne deformacije, tako da je čelik ojačan martenzitom na temelju hladnog obradnog otvrdnjavanja.
Dodatak: Deformacija između Ms i Md izaziva transformaciju M faze, a deformacija veća od Md mehanički stabilizira A.
2. Uravnotežena struktura i toplinska obrada austenitnog nehrđajućeg čelika
Ravnotežna struktura austenitnog nehrđajućeg čelika tipa 18-8 je kompleksna fazna struktura austenit + ferit + karbid. Stvarni jednofazni austenit dobiva se obradom čvrste otopine. Svrha je otopiti i ferit i karbid u A kako bi se dobio jednofazni A.
03
martenzitni nehrđajući čelik
1. Martenzitni nehrđajući čelik sadrži 12--18% Cr. U usporedbi s feritnim nehrđajućim čelikom, njegove karakteristike sastava su:
⑴Gornja granica sadržaja kroma je niža (ako je previše, to je F)
⑵ Također sadrži određenu količinu elemenata za stabilizaciju faze kao što su ugljik i nikal. (Ne previše nikla)
⑶Otpornost na koroziju i zavarljivost ove vrste čelika lošiji su od austenitnog i feritnog nehrđajućeg čelika, a plastičnost je lošija od A nehrđajućeg čelika, ali budući da ima bolju kombinaciju mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju (ima određenu otpornost na koroziju, podnijeti određeno opterećenje)
2. Koristi se za proizvodnju mehaničkih dijelova, medicinskih kirurških alata, mjernih alata, nehrđajućih ležajeva, opruga itd.
3. Sveobuhvatna usporedba otpornosti na koroziju i mehaničkih svojstava A (austenit), F (ferit) i M nehrđajućeg čelika:
M nehrđajući čelik ima slabu otpornost na koroziju, ali može izdržati određeno opterećenje; Nehrđajući čelik ima prosječnu otpornost na koroziju, prosječnu čvrstoću, ali dobru plastičnost i žilavost; F nehrđajući čelik ima dobru otpornost na koroziju i oksidaciju, ali je krt.
1. Tipične vrste čelika, sastavi i primjene
⑴① Niskougljični 13% Cr čelik: poput 1Cr13, 2Cr13; ② Niska razina ugljika 17% Cr-2% Ni (Ni: stabilan A): Ojačavanje otopine s više čvrstih tvari Cr. ① i ② ekvivalentni su kaljenom čeliku otpornom na koroziju: toplinska obrada je kaljenje + kaljenje na visokoj temperaturi. (Legura pomiče točku S ulijevo, tako da je učinak sličan modulirajućem čeliku)
⑵ Srednje ugljični 13% Cr čelik: poput 3Cr13, 4Cr13, ekvivalentan alatnom čeliku otpornom na koroziju; kaljenje + kaljenje na niskim temperaturama
⑶ Čelik s visokim udjelom ugljika 18% Cr: kao što je 9Cr18 itd., što je ekvivalentno alatnom čeliku otpornom na koroziju. Kaljenje + kaljenje na niskim temperaturama
2. Toplinska obrada martenzitnog nehrđajućeg čelika
⑴Obrada omekšavanja: ekvivalentna prethodnoj toplinskoj obradi
Nakon što je čelik kovan i valjan, uslijed hlađenja zrakom doći će do martenzitne transformacije, čineći otkivak čvrstim, uzrokujući pukotine na površini otkivka i otežavajući strojnu obradu. ①Kaljenje na visokoj temperaturi ②Potpuno žarenje
⑵Tretman kaljenja i temperiranja
⑶Kaljenje i kaljenje na niskim temperaturama
