Uvođenje
Nehrđajući čelik ušao je na industrijsku scenu početkom 20. stoljeća i zaslužio svoje ime jer se zaista činilo otpornim na rđu.
Sastoji se prvenstveno od gvožđa, hrom, nikl, i elemente u tragovima, nehrđajući čelik kombinira jedinstvena svojstva koja odgovaraju svemu, od fasada nebodera do kirurških skalpela.
Ipak, uprkos brojnim prednostima, nerđajući čelik dolazi sa kompromisima.
U ovom članku, ispitat ćemo ključne prednosti i nedostatke nehrđajućeg čelika, potkrepljena podacima,
tako da možete donijeti informirane odluke pri odabiru nehrđajućeg čelika za limenu galanteriju ili bilo koju drugu primjenu.
Prednosti nerđajućeg čelika
Vrhunska otpornost na koroziju
Obilježje nehrđajućeg čelika proizlazi iz njegovog minimuma 10.5 % hrom sadržaj, koji formira samozacjeljujući sloj krom-oksida.
Samim tim, ocjene kao 304 pokazuju niske stope korozije 0.01 mm / godina u neutralnim sredinama, dok 316 (sa dodatkom molibdena) otporan na taloženje u rastvorima hlorida do –0,2 V vs. SCE.
Štaviše, ovaj pasivni film se odmah regeneriše nakon manjih ogrebotina, osigurava dugotrajnu izdržljivost u teškim uvjetima.
Samim tim, vlasnici kuća mu vjeruju za sudopere i posuđe, a kuhari se oslanjaju na njega za kuhinjsko posuđe koje dolazi u dodir s kiselom hranom bez rupica ili hrđe.
Omjer velike čvrstoće na težinu
Pored otpornosti na koroziju, mnoge vrste nerđajućeg čelika pružaju vlačne čvrstoće u rasponu od 500 do 1 200 MPa—često odgovara strukturnim ugljičnim čelicima ili ih premašuje — uz grubu težinu 20 % manje.
Na primjer, 17-4 Ph dosega 1 000 MPa u temperamentu H900, što ga čini idealnim za osovine, zupčanici, i komponente visokog opterećenja koje imaju koristi od manje težine bez žrtvovanja snage.
Izvanredne performanse pri visokim temperaturama
Nadalje, nerđajući čelici održavaju mehanički integritet i otpornost na oksidaciju na povišenim temperaturama.
310S zadržava više od 80 % njegove vlačne čvrstoće na sobnoj temperaturi na 800 ° C, i 601 (stepen otpornosti na toplotu) radi kontinuirano na 1 100 ° C.
Samim tim, industrije kao što su proizvodnja električne energije i petrohemija oslanjaju se na nerđajući materijal za komponente peći, cijevi izmjenjivača topline, i izduvnim sistemima.
Odlična higijenska svojstva
Prelazak na sanitarne primjene, nerđajući čelik je gladak, neporozna površina otporna je na prianjanje bakterija.
U prehrambenim i medicinskim sredinama, profesionalci dezinfikuju opremu od nerđajućeg čelika kaustičnim čistačima ili autoklaviranjem, uvjereni da metal ne skriva ni mikrobe ni ostatke.
U stvari, studija je pokazala da su pravilno polirani kuponi od 316L pokazali nula jedinica koje formiraju kolonije poslije 24 sati u bujon kulturi¹.
Estetska svestranost i opcije završne obrade
Izvan performansi, nerđajući čelik prija oku. Dizajneri postižu zrcalne lakove (Ra < 0.1 μm), brušene teksture (RA ≈ 0.4 μm), ili anodni premazi u boji za dekorativne panele i skulpture.
Pored toga, njegova ujednačena završna obrada ravnomjerno reflektira svjetlost, dajući fasadama vrhunski izgled, kuhinjski aparati, i nakit.
Reciklabilnost i održivost
U smislu uticaja na životnu sredinu, ističe se nerđajući čelik: moderne legure često sadrže 60-80 % recikliranog sadržaja, a metalni ostaci 100 % reciklabilno na neodređeno.
Štaviše, proizvodnja nerđajućeg čelika iz otpada troši do 40 % manje energije nego primarna proizvodnja, usklađivanje sa LEED kreditima i korporativnim ESG ciljevima.
Otpornost na habanje i udarce
Mnogi martenzitni i stvrdnjavajući prema padavinama nerđajući razredi—kao npr 420 i 630—postići
Gore navedene vrijednosti tvrdoće po Rockwellu HRC 40, omogućava izuzetnu otpornost na habanje osovina pumpe, oštrice noža, i sjedišta ventila.
Dodatno, ove legure održavaju žilavost (Charpy v-zarez > 50 J na –40 °C) pod ponovljenim udarom, produžava radni vijek u dinamičkim aplikacijama.
Niska vrijednost održavanja i životnog ciklusa
Konačno, kombinacija otpornosti na koroziju od nehrđajućeg čelika, snaga, a estetika smanjuje cikluse održavanja.
Na primjer, arhitektonski sistemi obloga izrađeni od 316 razreda često zahtijevaju samo periodično pranje, u poređenju sa obojenim čelikom, koji zahteva prefarbavanje svakog 5–7 godina.
Životni vek zgrade preko 50 godina, nerđajući može isporučiti a 30-50 % niži ukupni trošak vlasništva uprkos većim početnim materijalnim troškovima.
Nedostaci nerđajućeg čelika
Viša cijena materijala
Prvo i najvažnije, nehrđajuće legure imaju vrhunsku cijenu.
Na primjer, 304-nerđajući razred košta otprilike 20-30 % više po kilogramu nego standardni ugljični čelik, dok su dupleks ili klase bogate niklom (E.g., 2205, 316L) može da trči 50-80 % viši.
Samim tim, projekti sa malim budžetima često rezervišu nerđajući materijal samo za najkritičnije komponente.
Niža toplotna provodljivost
Štaviše, toplotna provodljivost nerđajućeg čelika lebdi okolo 15 W / m · K—samo o 8 % od bakra i 7 % od aluminijuma.
Kao rezultat, aplikacije koje zahtijevaju brzo odvođenje topline (poput elektronskih hladnjaka ili dna posuđa) loše rade sa nerđajućim materijalom, vodeći inženjeri da umjesto toga izaberu alternativne metale.
Izazovna proizvodnja i obrada
Pored toga, nerđajući rad - brzo se stvrdnjava. Tokom glodanja ili struganja, zona reza može očvrsnuti 20-30 %, što ubrzava habanje alata.
Dok karbidni ili keramički alati ublažavaju ovaj efekat, trgovine i dalje susreću 30-40 % kraći vijek trajanja alata u usporedbi s obradom mekog čelika.
Nadalje, njegova žilavost zahtijeva veće sile rezanja, povećanje potrošnje energije.
Poteškoće i izobličenja zavarivanja
Slično, zavarivanje nerđajućeg čelika zahteva pažljivu kontrolu. Visoka termička ekspanzija (≈ 17 × 10⁻⁶ k⁻¹) može izazvati izobličenje,
i brzo hlađenje rizikuje senzibilizaciju – taloženje krom karbida na granici zrna koje potkopava otpornost na koroziju.
Da bi se suprotstavili ovim problemima, Proizvođači često predgrijavaju dijelove i izvode žarenje nakon zavarivanja, što dodaje vrijeme i troškove proizvodnji.
Označavanje površine i vidljivost otiska prsta
Dodatno, nerđajući čelik lako pokazuje otiske prstiju, vodene mrlje, i sitne ogrebotine.
Čak i sa završnom obradom visokog kvaliteta (2B ili BA), Svakodnevno rukovanje ostavlja za sobom masne mrlje koje dizajneri moraju očistiti specijaliziranim lakovima.
U instalacijama s velikim prometom – kao što je unutrašnjost liftova – timovi za održavanje izvještavaju o potrošnji 20-30 % više trud da nehrđajući izgled izgleda netaknuto u poređenju sa čelikom premazanim prahom.
Magnetizam u feritnim razredima
Konačno, mnoge feritne nerđajuće klase (E.g., 430) pokazuju magnetna svojstva, što može predstavljati probleme u elektronskim ili medicinskim aplikacijama koje zahtijevaju nemagnetne materijale.
Iako austenitnih razreda (304, 316) ostaju u suštini nemagnetni, koštaju više i nude nižu snagu prinosa, stvaranje kompromisa između performansi i cijene.
Zaključak
Mješavina otpornosti na koroziju od nehrđajućeg čelika, snaga, a estetska svestranost čini ga nezamjenjivim u bezbroj primjena - od posuđa do postrojenja za hemijsku preradu.
Ipak je njegova cijena veća, zahtjevi za zavarivanje/formiranje, i potrebe za površinskim održavanjem predstavljaju istinske izazove.
Odmjeravajući ove prednosti i nedostatke u odnosu na zahtjeve projekta, možete odrediti da li nehrđajući čelik ostaje optimalan izbor za vaš sljedeći pribor od lima ili industrijsku komponentu.
