Vrste nehrđajućeg čelika: Opsežan vodič

Uvod

Nehrđajući čelik široko je korišten materijal poznat po svojim iznimnim svojstvima kao što je izdržljivost, jačina, i otpornost na koroziju.

Koristi se u raznim industrijama, od građevinarstva i automobilske industrije do medicinskih uređaja i kuhinjskih aparata.

Odabir odgovarajuće vrste nehrđajućeg čelika osigurava optimalnu izvedbu i dugovječnost u različitim primjenama. Ovaj vodič pruža detaljan pregled različitih vrsta nehrđajućeg čelika, njihove karakteristike, i prikladne primjene.

1. Što je nehrđajući čelik?

Nehrđajući čelik je legura izrađena uglavnom od željeza i najmanje 10.5% krom, dajući mu karakterističnu otpornost na koroziju. Dodatak kroma omogućuje stvaranje tankog, zaštitni oksidni sloj na površini čelika, sprječavanje hrđe i oksidacije.

Ostali elementi poput nikla, molibden, a može se dodati i mangan za poboljšanje specifičnih svojstava kao što je čvrstoća, duktilnost, i otpornost na toplinu i kemikalije.

Uobičajena svojstva nehrđajućeg čelika:

• ‌Otpornost na koroziju: Element kroma u nehrđajućem čeliku reagira s kisikom i stvara gusti sloj natrijeva kromata, što učinkovito smanjuje vjerojatnost korozije i čini da nehrđajući čelik ima dobru otpornost na koroziju‌.
• ‌Otpornost na toplinu: Nehrđajući čelik može zadržati izvrsna fizikalna i mehanička svojstva na visokim temperaturama, ima dobru toplinsku otpornost, i može zadržati dobra fizikalna i kemijska svojstva u različitim temperaturnim okruženjima‌.
• Visoka čvrstoća: Nehrđajući čelik ima visoku čvrstoću i može izdržati veći pritisak i napetost‌.
• ‌Sigurnost i higijena‌: Nehrđajući čelik ne sadrži radioaktivne tvari i neće uzrokovati nikakvu štetu ljudskom tijelu. Pogodan je za opremu za proizvodnju hrane ili proizvodne linije i druge uređaje.
• Prekrasna površina: Površina nehrđajućeg čelika je svijetla, lako se čisti, i ima niske troškove održavanja‌1.
• ‌Dobra obradivost: Nehrđajući čelik može se oblikovati i obrađivati ​​na razne načine, kao što su zavarivanje, hladna obrada, precizna obrada, itd.
• ‌Mogućnost recikliranja‌: Materijali od nehrđajućeg čelika mogu se reciklirati i imaju mali utjecaj na okoliš.
• ‌Dobra elastičnost i plastičnost‌: Materijali od nehrđajućeg čelika imaju dobru elastičnost i plastičnost te nisu skloni lomljenju‌.

Zbog ovih karakteristika nehrđajući čelik ima široku primjenu u raznim područjima, kao što su strojevi, zrakoplovstvo, vojne industrije, kemijska industrija, itd.

2. Vrste nehrđajućeg čelika

Nehrđajući čelik podijeljen je u pet glavnih skupina, svaki s jedinstvenom mikrostrukturom i kemijskim sastavom koji daje različita svojstva. Razumijevanje ovih klasifikacija ključno je za odabir pravog materijala za različite primjene, od kuhinjskih aparata do komponenti za zrakoplovstvo. Evo detaljnog pregleda svake vrste:

1. Austenitni nehrđajući čelik

Struktura:
Austenitni nehrđajući čelik ima kubik usmjeren na lice (FCC) kristalna struktura, koji je stabilan na sobnoj temperaturi. Ova struktura ga čini nemagnetskim i vrlo duktilnim.

Sastav:
Ovi čelici obično sadrže 16-26% krom i 6-22% nikla, s nekim vrstama koje također sadrže molibden ili dušik za povećanje otpornosti na koroziju. Nizak sadržaj ugljika (obično manje od 0.1%) sprječava taloženje karbida, što može uzrokovati interkristalnu koroziju.

Svojstva:
Austenitni nehrđajući čelici poznati su po svojoj izvrsnoj otpornosti na koroziju, osobito u kiselim sredinama bogatim kloridima. Nude dobru sposobnost oblikovanja i zavarljivosti, što ih čini prikladnima za složene oblike i velike strukture. Međutim, ne mogu se očvrsnuti toplinskom obradom; umjesto toga, često se hladno obrađuju kako bi se povećala čvrstoća.

Uobičajene ocjene:

• 304: Također poznat kao 18/8 nehrđajući čelik, ovo je najrašireniji stupanj zbog svoje svestranosti i izvrsne otpornosti na koroziju.
• 316: Sadrži molibden, koji pruža vrhunsku otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u morskom i kemijskom okruženju.
• 310: Čelik otporan na visoke temperature koji se koristi u dijelovima peći i izmjenjivačima topline.

Prijava:
Austenitni nehrđajući čelici nalaze se u širokom rasponu proizvoda, uključujući kuhinjske sudopere, oprema za preradu hrane, spremnici za kemikalije, i arhitektonske fasade.

2. Feritni nehrđajući čelik

Struktura:
Feritni nehrđajući čelik ima kubik u središtu tijela (BCC) struktura, slično kao kod ugljičnog čelika, što ga čini magnetskim i manje duktilnim od austenitnih razreda.

Sastav:
Obično sadrži 10.5-30% kroma i vrlo malo ugljika (manje nego 0.1%), ovi čelici imaju malo ili nimalo nikla, što ih čini isplativijima od austenitnih varijanti.

Svojstva:
Feritni nehrđajući čelici pružaju dobru otpornost na koroziju i otporni su na pucanje uslijed korozije. Imaju bolju toplinsku vodljivost od austenitnih razreda, ali su manje prikladni za zavarivanje i oblikovanje.

Uobičajene ocjene:

• 430: Često se koristi u automobilskim ukrasima i pločama uređaja zbog dobre otpornosti na koroziju i mogućnosti oblikovanja.
• 409: Sadrži niži sadržaj kroma, nudeći umjerenu otpornost na koroziju, često se koristi u automobilskim ispušnim sustavima.

Prijava:
Feritni nehrđajući čelici često se koriste u automobilskoj industriji, industrijska oprema, i ukrasne obloge.

3. Martenzitni nehrđajući čelik

Struktura:
Martenzitni nehrđajući čelik ima tetragonal u središtu tijela (BCT) struktura. Magnetski je i može se toplinski obrađivati ​​kako bi se postigla visoka čvrstoća i tvrdoća.

Sastav:
Ovi čelici sadrže 12-18% krom, 0.1-1.2% ugljik, i malo ili nimalo nikla. Visok sadržaj ugljika omogućuje njihovo kaljenje i temperiranje.

Svojstva:
Martenzitni nehrđajući čelici odlikuju se velikom čvrstoćom, tvrdoća, i umjerenu otpornost na koroziju. Mogu se toplinski obrađivati ​​kako bi se postigao širok raspon mehaničkih svojstava, ali su lomljiviji i manje otporni na koroziju od ostalih obitelji nehrđajućeg čelika.

Uobičajene ocjene:

• 410: Vrsta opće namjene koja nudi dobru otpornost na koroziju i visoku mehaničku čvrstoću.
• 420: Često se koristi za pribor za jelo zbog svoje sposobnosti poliranja do visokog sjaja i održavanja oštrih rubova.
• 440C: Visok sadržaj ugljika čini ga prikladnim za aplikacije s visokim trošenjem.

Prijava:
Martenzitni nehrđajući čelici koriste se u oštricama noževa, kirurški instrumenti, osovine, i ventili.

4. Duplex nehrđajući čelik

Struktura:
Duplex nehrđajući čelik ima mješovitu mikrostrukturu austenita i ferita, tipično u a 50:50 omjer. Ova dvofazna struktura daje mu jedinstvena svojstva.

Sastav:
Duplex čelici obično sadrže 18-28% krom, 4.5-8% nikla, i do 5% molibden, s niskim sadržajem ugljika. Uravnoteženi sastav smanjuje osjetljivost na pucanje od korozije i povećava mehaničku čvrstoću.

Svojstva:
Ovi čelici kombiniraju najbolje osobine austenitnih i feritnih razreda, nudeći visoku čvrstoću, izvrsna otpornost na koroziju, i dobru zavarljivost. Dobro se ponašaju u teškim uvjetima, kao što su oni izloženi kloridu i sumpornoj kiselini.

Uobičajene ocjene:

• 2205: Najrašireniji duplex kvalitet, poznat po visokoj čvrstoći i otpornosti na pucanje uslijed korozije.
• 2507: Kvaliteta Super duplex nudi još veću čvrstoću i otpornost na koroziju.

Prijava:
Duplex nehrđajući čelici koriste se u kemijskoj obradi, naftna i plinska industrija, morske aplikacije, i izmjenjivači topline.

5. Precipitacijsko otvrdnjavanje (PH) Nehrđajući čelik

Struktura:
PH nehrđajući čelici imaju jedinstvenu mikrostrukturu koja im omogućuje toplinsku obradu kako bi se postigla visoka čvrstoća i žilavost. Počinju kao austenitni ili martenzitni i podvrgavaju se precipitacijskom otvrdnjavanju kako bi formirali fine čestice koje povećavaju čvrstoću.

Sastav:
Ovi su čelici legirani elementima poput aluminija, bakar, i titanijum, koji stvaraju intermetalne spojeve koji se talože tijekom toplinske obrade.

Svojstva:
PH nehrđajući čelici nude kombinaciju visoke čvrstoće, Dobar otpor korozije, i izvrsna mehanička svojstva. Mogu se toplinski obrađivati ​​do različitih razina čvrstoće, što ih čini svestranim za mnoge zahtjevne primjene.

Uobičajene ocjene:

• 17-4 PH: Najrašireniji PH stupanj, kombinirajući visoku čvrstoću i umjerenu otpornost na koroziju.
• 15-5 PH: Nudi poboljšanu žilavost 17-4 PH i često se koristi u primjenama u zrakoplovstvu.

Prijava:
PH nehrđajući čelici koriste se u komponentama zrakoplovstva, ventili visokih performansi, zupčanici, i drugi precizni inženjerski dijelovi.