Nerūsējošā tērauda veidi: Visaptveroša rokasgrāmata

Ievads

Nerūsējošais tērauds ir plaši izmantots materiāls, kas pazīstams ar savām izcilajām īpašībām, piemēram, izturību, izturība, un izturība pret koroziju.

To izmanto dažādās nozarēs, no būvniecības un autobūves līdz medicīnas ierīcēm un virtuves ierīcēm.

Atbilstoša nerūsējošā tērauda veida izvēle nodrošina optimālu veiktspēju un ilgmūžību dažādos pielietojumos. Šajā rokasgrāmatā ir sniegts padziļināts pārskats par dažādiem nerūsējošā tērauda veidiem, to īpašības, un piemērotus lietojumus.

1. Kas ir nerūsējošais tērauds?

Nerūsējošais tērauds ir sakausējums, kas galvenokārt izgatavots no dzelzs un vismaz 10.5% hroms, piešķir tai īpašu izturību pret koroziju. Hroma pievienošana ļauj veidot plānu, aizsargājošs oksīda slānis uz tērauda virsmas, rūsas un oksidēšanās novēršana.

Citi elementi, piemēram, niķelis, molibdēns, un mangānu var pievienot arī, lai uzlabotu specifiskas īpašības, piemēram, izturību, elastība, un izturība pret karstumu un ķīmiskām vielām.

Nerūsējošā tērauda kopīgās īpašības:

• ‌Izturība pret koroziju: Nerūsējošā tērauda hroma elements reaģē ar skābekli, veidojot blīvu nātrija hromāta slāni, kas efektīvi samazina korozijas iespējamību un nodrošina nerūsējošajam tēraudam labu izturību pret koroziju‌.
• ‌Karstumizturība: Nerūsējošais tērauds var saglabāt lieliskas fizikālās un mehāniskās īpašības augstā temperatūrā, ir laba karstumizturība, un var uzturēt labas fizikālās un ķīmiskās īpašības dažādās temperatūras vidēs‌.
• Augsta izturība: Nerūsējošajam tēraudam ir augsta izturība un tas var izturēt lielāku spiedienu un spriegumu.
• Drošība un higiēna: Nerūsējošais tērauds nesatur radioaktīvas vielas un neradīs nekādu kaitējumu cilvēka ķermenim. Tas ir piemērots pārtikas ražošanas iekārtām vai ražošanas līnijām un citām ierīcēm.
• Skaista virsma: Nerūsējošā tērauda virsma ir gaiša, viegli tīrīt, un tam ir zemas uzturēšanas izmaksas‌1.
• ‌Laba apstrādājamība: Nerūsējošo tēraudu var veidot un apstrādāt dažādos veidos, piemēram, metināšana, aukstā apstrāde, precīza apstrāde, utt..
• ‌Pārstrādājamība: Nerūsējošā tērauda materiālus var pārstrādāt, un tiem ir neliela ietekme uz vidi.
• ‌Laba elastība un plastiskums: Nerūsējošā tērauda materiāliem ir laba elastība un plastiskums, un tie nav pakļauti lūzumiem‌.

Šīs īpašības padara nerūsējošo tēraudu plaši izmantotu dažādās jomās, piemēram, mašīnas, aviācija, militārā rūpniecība, ķīmiskā rūpniecība, utt..

2. Nerūsējošā tērauda veidi

Nerūsējošais tērauds ir sadalīts piecās galvenajās saimēs, katrai no tām ir unikālas mikrostruktūras un ķīmiskais sastāvs, kas piešķir atšķirīgas īpašības. Izpratne par šīm klasifikācijām ir ļoti svarīga, lai izvēlētos pareizo materiālu dažādiem lietojumiem, no virtuves ierīcēm līdz kosmosa komponentiem. Šeit ir padziļināts katra veida apskats:

1. Austenīta nerūsējošais tērauds

Struktūra:
Austenīta nerūsējošajam tēraudam ir uz sejas centrēta kubika (FCC) kristāla struktūra, kas ir stabils istabas temperatūrā. Šī struktūra padara to nemagnētisku un ļoti elastīgu.

Sastāvs:
Šie tēraudi parasti satur 16-26% hroms un 6-22% niķelis, ar dažām kategorijām, kas satur arī molibdēnu vai slāpekli, lai uzlabotu izturību pret koroziju. Zems oglekļa saturs (parasti mazāk nekā 0.1%) novērš karbīda nogulsnēšanos, kas var izraisīt starpkristālu koroziju.

Īpašības:
Austenīta nerūsējošais tērauds ir pazīstams ar savu lielisko izturību pret koroziju, īpaši skābā un hlorīdu bagātā vidē. Tie nodrošina labu formējamību un metināmību, padarot tos piemērotus sarežģītām formām un lielām konstrukcijām. Lai arī, tos nevar sacietēt ar termisko apstrādi; vietā, tie bieži ir auksti apstrādāti, lai palielinātu izturību.

Kopējās atzīmes:

• 304: Zināms arī kā 18/8 nerūsējošais tērauds, šī ir visplašāk izmantotā šķira tās daudzpusības un izcilās izturības pret koroziju dēļ.
• 316: Satur molibdēnu, kas nodrošina izcilu izturību pret punktveida un plaisu koroziju jūras un ķīmiskajā vidē.
• 310: Augstas temperatūras izturīgs tērauds, ko izmanto krāsns daļās un siltummaiņos.

Pieteikumi:
Austenīta nerūsējošais tērauds ir atrodams plašā produktu klāstā, ieskaitot virtuves izlietnes, pārtikas pārstrādes iekārtas, ķīmiskās tvertnes, un arhitektūras fasādes.

2. Ferīta nerūsējošais tērauds

Struktūra:
Ferīta nerūsējošajam tēraudam ir uz korpusu centrēta kubika (BCC) struktūra, līdzīgi kā oglekļa tēraudam, kas padara to magnētisku un mazāk elastīgu nekā austenīta kategorijas.

Sastāvs:
Parasti satur 10.5-30% hroms un ļoti zems oglekļa saturs (mazāk nekā 0.1%), šajos tēraudos ir maz vai nav niķeļa, making them more cost-effective than austenitic varieties.

Īpašības:
Ferritic stainless steels provide good corrosion resistance and are resistant to stress corrosion cracking. They have better thermal conductivity than austenitic grades but are less suitable for welding and forming.

Kopējās atzīmes:

• 430: Commonly used in automotive trims and appliance panels due to its good corrosion resistance and formability.
• 409: Contains lower chromium content, offering moderate corrosion resistance, often used in automotive exhaust systems.

Pieteikumi:
Ferritic stainless steels are often used in automotive applications, rūpniecības aprīkojums, un dekoratīvā apdare.

3. Martensīta nerūsējošais tērauds

Struktūra:
Martensitic stainless steel has a body-centered tetragonal (Bct) struktūra. It is magnetic and can be heat-treated to achieve high strength and hardness.

Sastāvs:
These steels contain 12-18% hroms, 0.1-1.2% ogleklis, and little to no nickel. The high carbon content allows them to be hardened and tempered.

Īpašības:
Martensīta nerūsējošajiem tēraudiem ir raksturīga augsta izturība, cietība, un mērena izturība pret koroziju. Tos var termiski apstrādāt, lai sasniegtu plašu mehānisko īpašību klāstu, taču tie ir trauslāki un mazāk izturīgi pret koroziju nekā citas nerūsējošā tērauda saimes.

Kopējās atzīmes:

• 410: Universāla klase, kas piedāvā labu izturību pret koroziju un augstu mehānisko izturību.
• 420: Bieži izmanto galda piederumiem, jo ​​tie var tikt nopulēti līdz spīdumam un saglabātas asas malas.
• 440C: Augsts oglekļa saturs padara to piemērotu lietošanai ar augstu nodilumu.

Pieteikumi:
Martensīta nerūsējošais tērauds tiek izmantots nažu asmeņos, ķirurģiskie instrumenti, vārpstas, un vārsti.

4. Dupleksais nerūsējošais tērauds

Struktūra:
Dupleksajam nerūsējošajam tēraudam ir jaukta austenīta un ferīta mikrostruktūra, parasti a 50:50 attiecība. Šī divfāzu struktūra piešķir tai unikālas īpašības.

Sastāvs:
Dupleksie tēraudi parasti satur 18-28% hroms, 4.5-8% niķelis, un līdz 5% molibdēns, ar zemu oglekļa saturu. Sabalansētais sastāvs samazina uzņēmību pret sprieguma korozijas plaisāšanu un palielina mehānisko izturību.

Īpašības:
Šie tēraudi apvieno labākos austenīta un ferīta kategoriju īpašības, piedāvā augstu izturību, lieliska izturība pret koroziju, un laba metināmība. Viņi labi darbojas skarbos apstākļos, piemēram, tiem, kas pakļauti hlorīda un sērskābes iedarbībai.

Kopējās atzīmes:

• 2205: Visplašāk izmantotā dupleksā klase, pazīstama ar augstu izturību un izturību pret sprieguma korozijas plaisāšanu.
• 2507: Super dupleksa klase piedāvā vēl lielāku izturību un izturību pret koroziju.

Pieteikumi:
Dupleksais nerūsējošais tērauds tiek izmantots ķīmiskajā apstrādē, naftas un gāzes rūpniecībā, jūras pielietojums, un siltummaiņi.

5. Nokrišņu sacietēšana (Ph) Nerūsējošais tērauds

Struktūra:
PH nerūsējošajiem tēraudiem ir unikāla mikrostruktūra, kas ļauj tos termiski apstrādāt, lai sasniegtu augstu izturību un stingrību. Tie sākas kā austenīta vai martensīta un tiek pakļauti nokrišņu sacietēšanai, veidojot smalkas daļiņas, kas palielina izturību.

Sastāvs:
Šie tēraudi ir leģēti ar tādiem elementiem kā alumīnijs, vara, un titāns, kas veido intermetāliskus savienojumus, kas izgulsnējas termiskās apstrādes laikā.

Īpašības:
PH nerūsējošais tērauds piedāvā augstas stiprības kombināciju, laba izturība pret koroziju, un lieliskas mehāniskās īpašības. Tos var termiski apstrādāt līdz dažādiem stiprības līmeņiem, padarot tos daudzpusīgus daudziem prasīgiem lietojumiem.

Kopējās atzīmes:

• 17-4 Ph: Visplašāk izmantotā PH pakāpe, apvieno augstu izturību un mērenu izturību pret koroziju.
• 15-5 Ph: Piedāvā uzlabotu izturību 17-4 PH un bieži tiek izmantots kosmosa lietojumos.

Pieteikumi:
PH nerūsējošais tērauds tiek izmantots kosmosa komponentēs, augstas veiktspējas vārsti, pārnesumi, un citas precīzas inženierijas daļas.