סיווג, מאפיינים וטיפול בחום של חומרי נירוסטה נפוצים

נירוסטה היא פלדה מסגסוגת גבוהה שיכולה לעמוד בפני קורוזיה באוויר או במדיה קורוזיבית כימית. על פי המצב הארגוני של הפלדה במצב מנורמל, ניתן לחלקה לנירוסטה פריטית, נירוסטה אוסטניטית ופלדת אל חלד מרטנסיטית.

נירוסטה פריטית

כאשר תכולת הכרום מגיעה ל-13%, לסגסוגת הברזל-כרום לא תהיה טרנספורמציה פאזה; כאשר תכולת הכרום מגיעה ל-12%, היא יכולה לעמוד בפני קורוזיה, ולכן פלדה פריטית Cr13 הופכת לנירוסטה פריטית.

מאפיינים: לנירוסטה פריטית יש עמידות טובה יותר בפני קורוזיה ועמידות חמצון, במיוחד עמידות בפני קורוזיה במתח, אך התכונות המכניות שלה (חוזק תפוקה גבוה יותר מפלדת אל חלד אוסטניטית, אך קשיחות השפעה נמוכה יותר ושבריריות רבה יותר) ותהליך יש לה ביצועים גרועים והוא משמש בעיקר ב מבנים עמידים לחומצה עם מעט מתח וכפלדה נגד חמצון.

1. סוגי וסוגי פלדה של נירוסטה פריטית

⑴Cr13 סוג: כגון 0Cr13, 0Cr13Al (Al: F מורחב, נוגד חמצון) וכו', משמש בדרך כלל כפלדה עמידה בחום, נוגד חמצון.

סוג ⑵Cr16-19: כגון Cr17, Cr17Ti, Cr17Mo1Nb וכו', שיכול לעמוד בפני קורוזיה באטמוספרה, מים מתוקים וחומרי חומצה חנקתית מדוללת.

סוג ⑶Cr25-28: כגון Cr25Ti, Cr26Mo1, Cr28 וכו', שהן פלדות עמידות לחומצות ועמידות בפני חומרים קורוזיביים חזקים.

Classification, characteristics and heat treatment of common stainless steel materials

2. שבירות של נירוסטה פריטית

החיסרון של פלדה פריטית עתירת כרום הוא שהיא שבירה. הסיבות העיקריות הן:

⑴גרגירים מקוריים גסים:

① המבנה במצב יצוק הוא גס ואינו יכול להיות מעודן על ידי טרנספורמציה פאזה במהלך חימום וקירור, אלא יכול להיות מעודן רק על ידי דפורמציה והתגבשות מחדש; ② פריט אינו מייצר קורוזיה בין-גרגירית עקב דיפוזיה אטומית מהירה (אותו עיקרון כמו F, ו- Cr diffusion Fast), יש לו טמפרטורת גיבוש גרגירים נמוכה וקצב גיבוש גרגרים גבוה.

פתרון: במהלך הייצור, לשלוט על טמפרטורת החישול הסופית או טמפרטורת הגלגול הסופית ב-750 מעלות ומטה; הוסף כמות קטנה של טיטניום לפלדה כדי למנוע צמיחת גרגרים עם Ti (C, N); להגדיל את תכולת הפריט בנירוסטה. כמות האוסטניט בטמפרטורה גבוהה משמשת לשליטה בהתגבשות הגרגרים.

שלב ⑵ σ: לשלב σ יש קשיות גבוהה (HRC68 ומעלה) ולעתים קרובות הוא מופץ לאורך גבולות התבואה, כך שהוא גורם לשבירות רבה ועלול לקדם קורוזיה בין-גרגירית. (קירור מהיר להפחתת משקעים)

⑶475 מעלות שבירות: (לאחר שחומם במשך זמן רב בטווח הטמפרטורות של 400 עד 500 מעלות או כאשר מתקרר באיטיות בטווח טמפרטורות זה, הפלדה הופכת שבירה מאוד בטמפרטורת החדר) סיבה: כאשר מחומם ב-475 מעלות, אטומי הכרום ב הפריט נוטה לסדר, פריטים עשירים בכרום נוצרים, השומרים על קשר קוהרנטי עם שלב האב, מה שגורם לעיוות סריג וללחץ פנימי. בשלב זה, חוזק הפלדה גדל, קשיחות ההשפעה פוחתת, והשבריריות עולה.

⑷ פלדה מכילה C, N, O וזיהומים ותכלילים אחרים

3. טיפול בחום של נירוסטה פריטית

⑴מבנה האיזון של נירוסטה פריטית הוא פריט + כרום קרביד

⑵ מטרה: על מנת להשיג מבנה פריט בעל הרכב אחיד, להפחית את משקעי הקרביד, להעלים את הנטייה של קורוזיה בין-גרגירית ולמנוע משקעי פאזה σ ושבירות של 475 מעלות, פלדת אל-חלד פריטית מרוווה, מחוסמת או מחסלת לעתים קרובות לאחר גלגול חם. תהליך טיפול בחום. (כאשר משקעים קרבידים, נטייה להתרחש קורוזיה בור וקורוזיה בין-גרעינית)

נירוסטה אוסטינית

פלדת אל-חלד אוסטינית פותחה עם 18% Cr-8% Ni כהרכב האופייני לה. (סוג 18-8 נירוסטה אוסטניטית)

מאפיינים: עמידות בפני קורוזיה גבוהה (גבוהה מפלדת אל חלד M, נמוכה מפלדת אל חלד F), פלסטיות גבוהה, קשיחות וקשיחות בטמפרטורה נמוכה, קלה לעיבוד לפלדה בצורות שונות, ביצועי ריתוך טובים, לא מגנטיים וכו'. הוא בעל תכונות מכניות מקיפות טובות והוא הסוג הנפוץ ביותר של נירוסטה.

1. סוגי פלדה אופייניים, תכונות ויישומים

⑴ נירוסטה מסדרת Cr-Ni: 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni11Nb, 00Cr18Ni10, 00Cr17Ni7Cu2, מפחית מתח ו-Ni7-Cr17-Cu2, מפחית את הלחץ וההפחתת המתח של N. מרחיב את אלמנט A)

⑵ סדרת Cr-Mn-N, סדרת Cr-Mn-Ni-N נירוסטה (הוספת Mn ו-N יכולה להחליף את Ni)

Typical steel types: 1Cr17Mn13N, 1Cr18Mn8Ni5N (Analysis: WCr﹪>12﹪ נירוסטה; המכילה Mn, Ni, N היא נירוסטה אוסטניטית, אם היא מכילה Cr, Al, היא פלדת אל-חלד F)

חיזוק הפתרון המוצק של N מעניק לפלדה חוזק תפוקה גבוה יותר, פלסטיות וקשיחות.

⑶ נירוסטה אוסטניטית יציבה: טרנספורמציה חלקית של מרטנזיט מתרחשת במהלך דפורמציה קרה, כך שהפלדה מתחזקת על ידי מרטנזיט על בסיס התקשות עבודה קרה.

תוספת: דפורמציה בין Ms ל-Md גורמת לשינוי פאזה של M, ועיוות גדול מ-Md מייצב את A באופן מכני.

2. מבנה מאוזן וטיפול בחום של נירוסטה אוסטניטית

מבנה שיווי המשקל מסוג 18-8 נירוסטה אוסטניטית הוא מבנה שלב מורכב של אוסטניט + פריט + קרביד. האוסטניט החד-פאזי בפועל מתקבל באמצעות טיפול בתמיסה מוצקה. המטרה היא להמיס גם פריט וגם קרביד ל-A כדי לקבל חד פאזי A.

פלדת אל חלד מרטנסיטית

1. נירוסטה מרטנסיטית מכילה 12--18% Cr. בהשוואה לפלדת אל חלד פריטית, מאפייני ההרכב שלה הם:

⑴הגבול העליון של תכולת הכרום נמוך יותר (אם יותר מדי, זה F)

⑵ הוא מכיל גם כמות מסוימת של אלמנטים מייצבי פאזה כגון פחמן וניקל. (לא יותר מדי ניקל)

⑶העמידות בפני קורוזיה ויכולת הריתוך של פלדה מסוג זה גרועות יותר מפלדת אל חלד אוסטניטית ופריטית, והפלסטיות גרועה יותר מפלדת אל חלד A, אך מכיוון שיש לה שילוב טוב יותר של תכונות מכניות ועמידות בפני קורוזיה (יש לה עמידות מסוימת בפני קורוזיה, לשאת עומס מסוים)

2. משמש לייצור חלקים מכניים, כלים כירורגיים רפואיים, כלי מדידה, מיסבים אל חלד, קפיצים וכו'.

3. השוואה מקיפה של עמידות בפני קורוזיה ותכונות מכניות של נירוסטה A (אוסטניט), F (פריט) ו-M:

לנירוסטה M יש עמידות נמוכה בפני קורוזיה, אך יכולה לעמוד בעומס מסוים; לפלדת אל חלד יש עמידות ממוצעת בפני קורוזיה, חוזק ממוצע, אך פלסטיות וקשיחות טובה; לנירוסטה F יש עמידות טובה בפני קורוזיה ועמידות חמצון, אך היא שבירה.

1. סוגי פלדה אופייניים, הרכבים ויישומים

⑴① פלדה דלת פחמן 13% Cr: כגון 1Cr13, 2Cr13; ② פחמן דל 17% Cr-2% Ni (Ni: יציב A): חיזוק תמיסות רב מוצקות של Cr. ① ו- ② שוות ערך לפלדה מחוסמת עמידה בפני קורוזיה: טיפול החום הוא מרווה + חיסום בטמפרטורה גבוהה. (הסגסוגת מזיזה את נקודת S שמאלה, כך שהאפקט דומה לפלדה מווסתת)

⑵ פלדת פחמן בינונית 13% Cr: כגון 3Cr13, 4Cr13, שווה ערך לפלדת כלי עמיד בפני קורוזיה; מרווה + מזג בטמפרטורה נמוכה

⑶ פלדת פחמן גבוהה 18% Cr: כגון 9Cr18 וכו', המקבילה לפלדת כלי עמיד בפני קורוזיה. מרווה + טמפרטורת טמפרטורה נמוכה

2. טיפול בחום של נירוסטה מרטנסיטית

⑴טיפול ריכוך: שווה ערך לטיפול חום ראשוני

לאחר זיוף וגלגול הפלדה, תתרחש טרנספורמציה מרטנסיטית עקב קירור אוויר, מה שהופך את הפרזול לקשה, גורם לסדקים על פני הפרזול ומקשה על העיבוד. ① חישול בטמפרטורה גבוהה ② חישול מלא

⑵ טיפול מרווה ומזג

⑶ כיבוי וטמפרטורת טמפרטורה נמוכה