Моят акаунт — Електрик 90 Кошница

Кратка информация за неръждаемите стомани

Кратка информация за неръждаемите стомани

Голямото и постоянно нарастващо семейство на неръждаемите стомани предлага уникални комбинации от свойства и корозионна устойчивост.

“Неръждаемост” 

”Неръждаем” е термин, възникнал рано в развитието на употребата на тези стомани, използвани за изработване на прибори за хранене. 
Терминът е приет за общо наименование и сега покрива голяма гама от типове и класове стомани за приложения, изискващи устойчивост срещу корозия и окисление.

Неръждаемите стомани дължат корозионната си устойчивост на ”пасивен”, богат на хром окисен филм, който се формира естествено на повърхността. 
Въпреки че е изключително тънък и невидим, този защитен слой е плътно прилепнал и е химически стабилен, при условия, осигуряващи достатъчно кислород на повърхността. 
Освен това, защитният окисен филм е самовъзстановяващ се, при наличие на достатъчно количество кислород.

Следователно, дори когато стоманата е надраскана, вдлъбната или отрязана, кислородът от въздуха веднага се съединява с хрома, за да възстанови защитния слой. 
Например, с течение на времето, нож от неръждаема стомана може да бъде напълно износен от ежедневната употреба и все пак да остане неръждаем.

Класове неръждаеми стомани 
За щастие, корозионна устойчивост може да бъде постигната в сплави на желязна основа, просто чрез прибавянето на хром. 
Чрез правилното регулиране на другите легиращи елементи, като никел и въглерод, могат да бъдат получени много видове микроструктури. 
Следователно, неръждаемите стомани могат да предложат забележително многообразие от механични свойства и корозионна устойчивост и се произвеждат в многобройни класове.

Таблица 1. Основни видове неръждаеми стомани
* Устойчивите на пълзене и топлоустойчивите класове, нормално са с по-високо съдържание на C
 

Свойства като корозионна устойчивост, способност за формоване и заваряване, здравина и криогенна жилавост до голяма степен се определят от микроструктурата. 
Поради тази причина, неръждаемите стомани обикновено се класифицират в множество обобщаващи групи, в зависимост от тяхната микроструктура. 
Основните класове неръждаеми стомани са изброени в таблица 1.

Супер-аустенитните или супер-дуплексните класове имат повишена устойчивост срещу корозия в междини и питингова корозия, в сравнение с обикновените аустенитни и дуплексни типове. 
Това се дължи на повишеното съдържание на хром, молибден и азот. Супермартензитните стомани имат много ниско съдържание на въглерод, което значително повишава способността им да бъдат заварявани. 
Съществуват също и топлоустойчиви и устойчиви на пълзене разновидности на много видове стомани. 
Те са с леко променен състав и когато са предназначени за приложения, изискващи устойчивост на пълзене, са с повишено съдържанието на въглерод.
 

Свойства и заваряемост
 

Феритни неръждаеми стомани
Феритните неръждаеми стомани имат свойства, подобни на тези на нисковъглеродните стомани, но с по-добра корозионна устойчивост, поради допълнителното съдържание на хром, обикновено от 11-17%. 
Те са сравнително евтини и изгодни, поради ниското съдържание на Ni и имат добра устойчивост срещу пукнатини, в следствие на корозия под напрежение. 
По-високо легираните класове стомани имат по-ниска ударна жилавост при ниски температури и обикновено са податливи на окрехкостяване при високи температури. 
Заваряемостта на феритните неръждаеми стомани се променя в зависимост от химическия състав. 
Модерните класове с контролирано съдържание на мартензит и ограничено отлагане на карбиди в зоната на термично влияние (ЗТВ) са със сравнително добра заваряемост. 
Въпреки това, при всички феритни неръждаеми стомани се получава нарастване на зърната в ЗТВ, което води до загуба на жилавост. 
Следователно, температурата на междинните слоеве и вложената топлина трябва да бъдат ограничени. 
Понякога се изисква предварително подгряване, с цел предотвратяване на пукнатини при охлаждане при дебелина над 3 мм за класове, формиращи мартензит. 

Консумативите за заваряване на феритни неръждаеми стомани могат да бъдат феритни, със състав, съответстващ на основния метал или аустенитни. 
Феритните неръждаеми стомани са устойчиви срещу корозия в среди, съдържащи сяра. Употребата на аустенитни консумативи не е препоръчителна за приложения от този тип.

Мартензитни неръждаеми стомани

Мартензитните класове могат да бъдат термо обработени чрез закаляване и отвръщане, като обикновените въглеродни стомани. 
Те имат умерена корозионна устойчивост, обикновено съдържат 11- 13% хром и са с по-високо съдържание на въглерод, в сравнение с феритните класове. 
Мартензитните неръждаеми стомни се използват поради механичната им якост, твърдост и корозионна устойчивост. 
Якостта на дисперсно закалените класове може да бъде допълнително повишена чрез специална термообработка. 
Жилавостта на мартензитните неръждаеми стомани е ограничена и намалява с увеличаване съдържанието на въглерод. 
Въпреки това, мартензитно-аустенитните класове, легирани със значителни количества никел, имат подобрена якост и способност за заваряване. 
Напоследък бяха въведени супер-мартензитни неръждаеми стомани с много ниско съдържание на въглерод, подобряващо корозионната устойчивост и заваряемостта. 
Способността за заваряване е сравнително ниска и става все по-лоша с повишаване съдържанието на въглерод, тъй като винаги има твърда и крехка зона в основния метал, в съседство с заваръчния шев. 
Поради тази причина се изисква предварително подгряване,заваряване с добре контролирана минимална температура на междинните слоеве, последвани от охлаждане, отвръщане и накрая бавно охлаждане. 
Ако това бъде пренебрегнато, има значителен риск от студени пукнатини в твърдата и крехката ЗТВ. 
Мартензитно-аустенитните и супер-мартензитните класове изискват по-малко или никакво предварително подгряване и термообработка след заваряване. 

Когато свойствата на метала на заваръчния шев трябва да отговарят на тези на основния материал, се използват мартензитни консумативи с подходящ състав. 
Въпреки това, аустенитните консумативи обикновено са предпочитани, тъй като те понижават риска от пукнатини. 
Когато се заваряват сложни конструкции може да бъде прилагана техника на буферните слоеве. 
Заваряваните краища се покриват с аустенитен метал и са подложени на термообработка според нуждите, за да бъде възстановена якостта в ЗТВ. 
Буферният слой е достатъчно дебел, за да осигури, че няма да възникнат структурни изменения в основния материал при завършване на съединението. 

Аустенитни неръждаеми стомани


Аустенитните неръждаеми стомани са със съдържание на никел от поне 6 %, за да се стабилизира структурата и да осигури пластичност, широк температурен спектър на работа, немагнитни свойства и добра способност за заваряване. 
Това е най-широко използваната група неръждаеми стомани, намиращи място в множество приложения. Разработени са много класове стомани, започвайки от класическия основен химичен състав 18%Cr 8%Ni. 

Някои често използвани класове съдържат Mo, който подобрява устойчивостта срещу питингова корозия, тези с Nb или Ti стабилизират срещу Cr-карбидно отлагане, предизвикващо междукристална корозия и повишават здравината на N-легирани класове. 
Корозионната устойчивост е много добра до отлична, в зависимост от съдържанието на легиращите елементи и околната среда. 
В частност, нивото на Cr, Mo и N оказва голямо влияние върху корозионната устойчивост, като най-високо легираните класове обикновенно са наричани с термина супераустенитни. 
Стоманите се подразделят, например на стандартни, стабилизирани, напълно аустенитни, азотнолегитани, топлоустойчиви класове и стомани с подобрена обработваемост.

Аустенитните неръждаеми стомани в повечето случаи имат отлична способност за заваряване, като може да бъде прилаган всеки от основните заваръчни процеси. 
Те не могат да бъдат закалявани, но прекаленото влагане на топлина и предварителното подгряване трябва да бъдат избягвани, с цел минимизиране на риска от горещи пукнатини, 
деформации, а за нестабилизираните класове със съдържание на въглерод над около 0.03% това ще увеличи риска от възникване на междукристална корозия. 
Отлагането на интерметални фази може да възникне при повисоко легираните класове.

Аустенитните неръждаеми стомани се заваряват с консумативи с химически състав, подобен или повисоко легиран в сравнение с основния метал. 
Повисоко легираните консумативи се изискват за високо легираните класове стомани, за да оптимизират корозионната устойчивост като компенсират последиците от ликвацията (разделяне на легиращите елементи) в заварения метал. 
Високо легираните консумативи на никелова основа обикновено се използват за супер-аустенитните стомани.

Стоманите обикновено имат монофазна аустенитна структура. Въпреки това, по време на заваряване може да се формира ферит в метала на заваръчния шев и в ЗТВ. 
Ферита може да окаже влияние върху свойствата и заваряемостта по редица начини, описани в повече детайли във „Ферит в заварените метали”.
От друга страна ферита предотвратява горещите пукнатини, нещо, което е проблем при напълно аустенитните неръждаеми стомани и заварени съединения. 
От друга страна, ферита може да бъде избирателно атакуван в определени среди и може лесно да претърпи трансформация в сигма фаза при високи температури. 
Поради тази причина, добавъчните материали за заваряване на стандартни аустенитни неръждаеми стомани са предназначени главно, да формират ферит в метала на заваръчния шев. 
В приложения, при които се изисква напълно аустенитен заваръчен депозит, горещите пукнатини могат да бъдат избегнати чрез легиране на добавъчния метал с Mn.

Дуплексни (Аустенитно-Феритни)


неръждаеми стомани 
Дуплексните неръждаеми стомани имат смесена структура, с приблизително равни пропорции ферит и аустенит, откъдето идва и термина „дуплексни”. 
Те са легирани с комбинация от никел и азот, за да създадат частично аустенитна структура и да подобрят механичните свойства и корозионната устойчивост. 
Има широка гама дуплексни класове, всички от които предлагат атрактивна комбинация от висока якост и добра корозионна устойчивост. 
Разраствайки се в голям клас, дуплексните неръждаеми стомани сега се простират от нисколегирани класове, 
които са икономични от гледна точка на разходите и се състезават със стандартните аустенитни класове, до високолегираните супер-дуплексни класове за приложения с по- високи изисквания.

Като цяло, дуплексните неръждаеми стомани имат добра способност за заваряване и могат да бъдат заварявани чрез широк спектър от техники. 
Заваръчните консумативи са от дуплексния тип, но обикновено с леки различия в състава в сравнение със съответстващия клас стомани. 
В частност, те трябва да са по-богати на елементи, спомагащи за формирането на аустенит, обикновено Ni, за да се избегне прекомерно високото съдържание на ферит в заваръчните съединения, който иначе би отслабил свойствата. 
Поради тази причина, обикновено не се препоръчва заваряване без добавъчен метал. 
Предварително подгряване не е неоходимо, но вложената топлина трябва да е в рамките на определени граници, в зависимост от класа. 
Твърде малкото влагане на топлина води до висока скорост на охлаждане и високи нива на ферит. От друга страна, твърде високото влагане на топлина може да доведе до отлагане на вредни фази, 
в частност при високолегираните супер-дуплексни класове. И в двата случая се влошава якостта и корозионната устойчивост.


Споделете статията
Автор: Иван Иванов