Rodzaje stali nierdzewnej: Kompleksowy przewodnik

Wstęp

Stal nierdzewna to szeroko stosowany materiał znany ze swoich wyjątkowych właściwości, takich jak trwałość, wytrzymałość, i odporność na korozję.

Wykorzystuje się go w różnych gałęziach przemysłu, od budownictwa i motoryzacji po urządzenia medyczne i sprzęt kuchenny.

Wybór odpowiedniego rodzaju stali nierdzewnej zapewnia optymalną wydajność i trwałość w różnych zastosowaniach. Ten przewodnik zawiera szczegółowy przegląd różnych rodzajów stali nierdzewnej, ich cechy, i odpowiednie zastosowania.

1. Co to jest stal nierdzewna?

Stal nierdzewna to stop wykonany głównie z żelaza i co najmniej 10.5% chrom, nadając mu wyjątkową odporność na korozję. Dodatek chromu pozwala na utworzenie cienkiej powłoki, ochronna warstwa tlenku na powierzchni stali, zapobieganie rdzy i utlenianiu.

Inne pierwiastki, takie jak nikiel, molibden, i mangan można również dodać w celu poprawy określonych właściwości, takich jak wytrzymałość, plastyczność, oraz odporność na ciepło i chemikalia.

Wspólne właściwości stali nierdzewnej:

• ‌Odporność na korozję: Pierwiastek chromowy w stali nierdzewnej reaguje z tlenem, tworząc gęstą warstwę chromianu sodu, co skutecznie zmniejsza prawdopodobieństwo korozji i sprawia, że ​​stal nierdzewna ma dobrą odporność na korozję.
• ‌Odporność na ciepło: Stal nierdzewna może zachować doskonałe właściwości fizyczne i mechaniczne w wysokich temperaturach, ma dobrą odporność na ciepło, i może zachować dobre właściwości fizyczne i chemiczne w środowiskach o różnych temperaturach.
• „Wysoka wytrzymałość”.: Stal nierdzewna ma wysoką wytrzymałość i może wytrzymać większe ciśnienie i napięcie.
• „Bezpieczeństwo i higiena”.: Stal nierdzewna nie zawiera substancji radioaktywnych i nie powoduje żadnych szkód dla organizmu ludzkiego. Nadaje się do urządzeń do produkcji żywności lub linii produkcyjnych i innych urządzeń.
• „Piękna powierzchnia”.: Powierzchnia stali nierdzewnej jest jasna, łatwe do czyszczenia, i ma niskie koszty utrzymania‌1.
• ‌Dobra skrawalność: Stal nierdzewną można formować i przetwarzać na różne sposoby, takie jak spawanie, obróbka na zimno, precyzyjne przetwarzanie, itp.
• ‌Możliwość recyklingu: Materiały ze stali nierdzewnej można poddać recyklingowi i mają niewielki wpływ na środowisko.
• ‌Dobra elastyczność i plastyczność: Materiały ze stali nierdzewnej mają dobrą elastyczność i plastyczność oraz nie są podatne na pękanie.

Te cechy sprawiają, że stal nierdzewna jest szeroko stosowana w różnych dziedzinach, takie jak maszyny, lotnictwo, przemysł militarny, przemysł chemiczny, itp.

2. Rodzaje stali nierdzewnej

Stal nierdzewna dzieli się na pięć głównych rodzin, każdy z unikalnymi mikrostrukturami i składem chemicznym, które nadają odrębne właściwości. Zrozumienie tych klasyfikacji ma kluczowe znaczenie przy wyborze odpowiedniego materiału do różnych zastosowań, od urządzeń kuchennych po komponenty lotnicze. Oto szczegółowe spojrzenie na każdy typ:

1. Austenityczna stal nierdzewna

Struktura:
Austenityczna stal nierdzewna ma sześcienną centrowaną powierzchnię (FCC) struktura krystaliczna, który jest stabilny w temperaturze pokojowej. Taka struktura sprawia, że ​​jest on niemagnetyczny i bardzo plastyczny.

Kompozycja:
Stale te zazwyczaj zawierają 16-26% chrom i 6-22% nikiel, przy czym niektóre gatunki zawierają również molibden lub azot w celu zwiększenia odporności na korozję. Niska zawartość węgla (zwykle mniej niż 0.1%) zapobiega wytrącaniu się węglików, które mogą powodować korozję międzykrystaliczną.

Właściwości:
Austenityczne stale nierdzewne znane są ze swojej doskonałej odporności na korozję, szczególnie w środowiskach kwaśnych i bogatych w chlorki. Oferują dobrą odkształcalność i spawalność, dzięki czemu nadają się do skomplikowanych kształtów i dużych konstrukcji. Jednakże, nie można ich utwardzać poprzez obróbkę cieplną; Zamiast, często są poddawane obróbce na zimno w celu zwiększenia wytrzymałości.

Wspólne stopnie:

• 304: Znany również jako 18/8 stal nierdzewna, jest to najczęściej stosowany gatunek ze względu na jego wszechstronność i doskonałą odporność na korozję.
• 316: Zawiera molibden, co zapewnia doskonałą odporność na korozję wżerową i szczelinową w środowiskach morskich i chemicznych.
• 310: Stal odporna na wysokie temperatury stosowana na części pieców i wymienniki ciepła.

Aplikacje:
Austenityczne stale nierdzewne można znaleźć w szerokiej gamie produktów, w tym zlewozmywaki kuchenne, sprzęt do przetwarzania żywności, zbiorniki chemiczne, i fasady architektoniczne.

2. Ferrytyczna stal nierdzewna

Struktura:
Ferrytyczna stal nierdzewna ma sześcienną konstrukcję skupioną wokół korpusu (BCC) struktura, podobny do stali węglowej, co czyni go magnetycznym i mniej plastycznym niż gatunki austenityczne.

Kompozycja:
Zwykle zawiera 10.5-30% chrom i bardzo niską zawartość węgla (mniej niż 0.1%), stale te zawierają niewiele niklu lub nie zawierają go wcale, co czyni je bardziej opłacalnymi niż odmiany austenityczne.

Właściwości:
Ferrytyczne stale nierdzewne zapewniają dobrą odporność na korozję i są odporne na pękanie korozyjne naprężeniowe. Mają lepszą przewodność cieplną niż gatunki austenityczne, ale są mniej odpowiednie do spawania i formowania.

Wspólne stopnie:

• 430: Powszechnie stosowany w elementach wykończeniowych samochodów i panelach urządzeń ze względu na dobrą odporność na korozję i odkształcalność.
• 409: Zawiera niższą zawartość chromu, oferujący umiarkowaną odporność na korozję, często stosowany w samochodowych układach wydechowych.

Aplikacje:
Ferrytyczne stale nierdzewne są często stosowane w zastosowaniach motoryzacyjnych, sprzęt przemysłowy, i ozdobne wykończenia.

3. Martenzytyczna stal nierdzewna

Struktura:
Martenzytyczna stal nierdzewna ma czworokąt centrowany na korpusie (BCT) struktura. Jest magnetyczny i może być poddawany obróbce cieplnej w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości i twardości.

Kompozycja:
Stale te zawierają 12-18% chrom, 0.1-1.2% węgiel, i niewiele niklu lub nie ma go wcale. Wysoka zawartość węgla umożliwia ich hartowanie i odpuszczanie.

Właściwości:
Martenzytyczne stale nierdzewne charakteryzują się dużą wytrzymałością, twardość, i umiarkowaną odporność na korozję. Można je poddawać obróbce cieplnej w celu uzyskania szerokiego zakresu właściwości mechanicznych, ale są bardziej kruche i mniej odporne na korozję niż inne rodziny stali nierdzewnych.

Wspólne stopnie:

• 410: Gatunek ogólnego przeznaczenia oferujący dobrą odporność na korozję i wysoką wytrzymałość mechaniczną.
• 420: Często używany do sztućców ze względu na możliwość polerowania na wysoki połysk i zachowanie ostrych krawędzi.
• 440C: Wysoka zawartość węgla sprawia, że ​​nadaje się do zastosowań o dużym zużyciu.

Aplikacje:
Na ostrza noży wykorzystuje się martenzytyczną stal nierdzewną, narzędzia chirurgiczne, wały, i zawory.

4. Dwustronna stal nierdzewna

Struktura:
Stal nierdzewna typu duplex ma mieszaną mikrostrukturę austenitu i ferrytu, zazwyczaj w 50:50 stosunek. Ta dwufazowa struktura nadaje mu wyjątkowe właściwości.

Kompozycja:
Stale duplex zazwyczaj zawierają 18-28% chrom, 4.5-8% nikiel, i do 5% molibden, o niskiej zawartości węgla. Zbilansowany skład zmniejsza podatność na pękanie korozyjne naprężeniowe i zwiększa wytrzymałość mechaniczną.

Właściwości:
Stale te łączą w sobie najlepsze cechy gatunków austenitycznych i ferrytycznych, oferujący wysoką wytrzymałość, doskonała odporność na korozję, i dobrą spawalność. Dobrze sprawdzają się w trudnych warunkach, takich jak te narażone na działanie chlorku i kwasu siarkowego.

Wspólne stopnie:

• 2205: Najpowszechniej stosowany gatunek duplex, znany z wysokiej wytrzymałości i odporności na pękanie korozyjne naprężeniowe.
• 2507: Gatunek Super Duplex zapewniający jeszcze większą wytrzymałość i odporność na korozję.

Aplikacje:
Stale nierdzewne typu duplex stosowane są w procesach chemicznych, przemysł naftowy i gazowy, zastosowania morskie, i wymienniki ciepła.

5. Utwardzanie wydzieleniowe (PH) Stal nierdzewna

Struktura:
Stale nierdzewne PH mają unikalną mikrostrukturę, która pozwala na ich obróbkę cieplną w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości i wytrzymałości. Zaczynają od austenitu lub martenzytu i ulegają utwardzaniu wydzieleniowemu, tworząc drobne cząstki, które zwiększają wytrzymałość.

Kompozycja:
Stale te są stopowe z pierwiastkami takimi jak aluminium, miedź, i tytan, które tworzą związki międzymetaliczne, które wytrącają się podczas obróbki cieplnej.

Właściwości:
Stale nierdzewne PH oferują połączenie wysokiej wytrzymałości, dobra odporność na korozję, i doskonałe właściwości mechaniczne. Można je poddać obróbce cieplnej do uzyskania różnych poziomów wytrzymałości, co czyni je uniwersalnymi do wielu wymagających zastosowań.

Wspólne stopnie:

• 17-4 PH: Najpowszechniej stosowany gatunek PH, łączący wysoką wytrzymałość i umiarkowaną odporność na korozję.
• 15-5 PH: Oferuje lepszą wytrzymałość 17-4 PH i jest często używany w zastosowaniach lotniczych.

Aplikacje:
Stale nierdzewne PH są stosowane w komponentach lotniczych, zawory o dużej wydajności, koła zębate, i inne części precyzyjne.