Plošča iz nerjavečega jekla, temeljni material, ki se pogosto uporablja v sodobnih industrijskih in civilnih aplikacijah, ima lastnosti in uporabe, ki so zelo odvisne od kemične sestave in mikrostrukture njenega primarnega materiala. Jedro plošče iz nerjavečega jekla je železo. Dodatek legirnih elementov, kot so krom (Cr), nikelj (Ni) in molibden (Mo), ustvari proti koroziji -odporen pasivni film, kar ima za posledico odlično odpornost proti koroziji, trdnost in sposobnost obdelave. Na podlagi sestave zlitin in razlik v zmogljivosti je ploščo iz nerjavnega jekla mogoče razvrstiti v štiri glavne vrste: avstenitna, feritna, martenzitna in dupleksna nerjavna jekla. Vsak tip je zasnovan za posebne aplikacije.
Avstenitno nerjavno jeklo: predstavnik visoke odpornosti proti koroziji in oblikovanja
Avstenitno nerjavno jeklo je najbolj proizvedena in pogosto uporabljena vrsta plošče iz nerjavečega jekla, ki jo običajno predstavljata seriji 304 (06Cr19Ni10) in 316 (06Cr17Ni12Mo2). Njegove glavne značilnosti so vsebnost kroma 16 %-26 % in vsebnost niklja 8 %-12 % (316 vsebuje 2 %-3 % molibdena), kar ima za posledico avstenitna avstenitna zrna s središčem na površini (FCC), ki nastanejo z obdelavo v raztopini. Dodatek niklja občutno poveča žilavost materiala in ohranja odlično duktilnost od -196 stopinj do 800 stopinj. Krom in molibden sinergistično tvorita gosto pasivacijsko folijo Cr₂O₃, ki zagotavlja močno korozijsko odpornost na zrak, vodno paro ter šibka kislina in alkalna okolja. 304 nerjavno jeklo se pogosto uporablja v prehrambeni opremi, arhitekturnem okrasju in posodah za kemikalije zaradi dostopne cene in odlične odpornosti proti splošni koroziji. Dodatek molibdena dodatno poveča odpornost 316 proti luknjanju kloridnih ionov, zaradi česar je prednostna izbira za pomorski inženiring, medicinske pripomočke in vrhunsko kemično opremo. Poleg tega je avstenitno nerjavno jeklo nemagnetno in kaže izrazito nagnjenost k utrjevanju zaradi hladne obdelave, kar mu omogoča oblikovanje v kompleksne oblike s postopki, kot sta žigosanje in upogibanje, za izpolnjevanje različnih konstrukcijskih zahtev.
Feritno nerjavno jeklo: najboljša izbira za nizke stroške in odpornost proti koroziji.
Feritno nerjavno jeklo vsebuje krom kot primarni legirni element (10,5 %-30 %), s tipičnimi razredi, vključno s 430 (10Cr17) in 444 (00Cr18Mo2). Njegovo mikrostrukturo sestavljajo feritna zrna s telesno centrirano kubično (BCC) strukturo. Ker ne vsebuje niklja ali ga vsebuje le v sledovih (običajno<0.5%), its cost is significantly lower than that of austenitic stainless steel. The greatest advantage of ferritic stainless steel is its excellent resistance to stress corrosion cracking, particularly in hot water environments containing chloride ions (such as water heaters and heat exchangers). Furthermore, its high thermal conductivity (approximately twice that of austenite) and low coefficient of thermal expansion make it suitable for temperature-sensitive industrial components. However, ferritic stainless steel has relatively low strength and toughness, is prone to embrittlement during cold working (especially embrittlement at 475°C and sigma phase precipitation), and has poor formability. Therefore, it is typically used to manufacture components with high corrosion resistance requirements but simple shapes, such as building curtain walls, automotive exhaust pipes, and kitchen appliances.
Martenzitno nerjavno jeklo: odličen primer visoke trdnosti in odpornosti proti obrabi.
Martenzitno nerjavno jeklo s kombinacijo visoke vsebnosti ogljika (0,1 %-1,2 %) in kroma (11 %-18 %) po kaljenju tvori trdo, a krhko strukturo martenzita. Reprezentativni razredi vključujejo 410 (12Cr13) in 440C (11Cr17Mo). Njegove glavne značilnosti so visoka trdnost (natezna trdnost lahko doseže 800–1500 MPa), visoka trdota (trdota po Rockwellu 45–60 HRC) in odlična odpornost proti obrabi, zaradi česar je primeren za aplikacije, ki so izpostavljene velikim obremenitvam ali trenju. Medtem ko je vsebnost kroma zadostna za tvorbo osnovnega filma, odpornega proti koroziji, pretirani dodatki ogljika zmanjšajo stabilnost pasivnega filma. Zato ima martenzitno nerjavno jeklo manjšo odpornost proti koroziji kot avstenit in ferit. Uporablja se predvsem v aplikacijah, kjer so potrebne visoke mehanske lastnosti, vendar odpornost proti koroziji ni zahtevana, kot so rezalna orodja, ležaji, ventili in mehanske komponente. Treba je omeniti, da lahko nekatera martenzitna nerjavna jekla (kot je 420J2) dosežejo ravnovesje med trdnostjo in odpornostjo proti koroziji s prilagajanjem vsebnosti ogljika in procesov toplotne obdelave, s čimer razširijo svojo uporabo na namizno posodo in blago jedka okolja.
Dvostransko nerjaveče jeklo: preboj v celoviti zmogljivosti
Dupleksno nerjavno jeklo (kot je 2205 ali 00Cr22Ni5Mo3N) je kompozitna struktura, sestavljena iz avstenita in ferita, od katerih vsak obsega približno 50 % vsake faze. Njegove lastnosti dopolnjuje natančno ravnovesje kroma (22%-26%), niklja (4%-7%), molibdena (2%-3%) in dušika (0,1%-0,3%). Združuje visoko žilavost avstenita z visoko korozijsko odpornostjo ferita in dosega ekvivalentno vrednost odpornosti proti luknjanju (PREN), ki presega 30, kar je daleč več kot pri samih avstenitnih ali feritnih materialih. Ponuja izjemno odpornost na morsko vodo, raztopine za luženje in medije, ki vsebujejo klor. Duplex nerjaveče jeklo se ponaša s približno dvakratno trdnostjo običajnega avstenitnega nerjavečega jekla in nudi odlično varivost, zaradi česar se pogosto uporablja v težkih okoljih, kot so petrokemična industrija, oprema za izdelavo papirja in ploščadi na morju. Kljub višjim stroškom je dupleksno nerjavno jeklo postalo nenadomestljiva izbira za vrhunske aplikacije, ki zahtevajo ravnotežje med trdnostjo, odpornostjo proti koroziji in cenovno dostopnostjo.
Zaključek
Primarni materiali, uporabljeni v plošči iz nerjavečega jekla, dosegajo natančno ujemanje odpornosti proti koroziji, trdnosti, stroškov in možnosti obdelave z diferencirano zasnovo zlitin. Plošče iz nerjavečega jekla iz različnih materialov ponujajo edinstvene prednosti, ki ustrezajo različnim industrijskim in civilnim potrebam, od vsakodnevnih predmetov do vrhunske opreme-. Z napredkom v znanosti o materialih bo razvoj novih super nerjavnih jekel (kot so z dušikom -legirana dupleksna jekla in visoko-molibden avstenitna jekla) še bolj premaknil meje uporabe nerjavnega jekla v ekstremnih okoljih in zagotavljal stalno kritično podporo sodobni proizvodnji.
