Nerūsējošā tērauda plāksne, pamatmateriāls, ko plaši izmanto mūsdienu rūpnieciskajos un civilajos lietojumos, ir īpašības un pielietojums, kas ir ļoti atkarīgs no tā primārā materiāla ķīmiskā sastāva un mikrostruktūras. Nerūsējošā tērauda plāksnes pamatmateriāls ir dzelzs. Leģējošu elementu, piemēram, hroma (Cr), niķeļa (Ni) un molibdēna (Mo) pievienošana rada korozijizturīgu -pasivācijas plēvi, kas nodrošina izcilu izturību pret koroziju, izturību un apstrādājamību. Pamatojoties uz sakausējuma sastāvu un veiktspējas atšķirībām, nerūsējošā tērauda plāksnes var iedalīt četros galvenajos veidos: austenīta, ferīta, martensīta un dupleksa nerūsējošais tērauds. Katrs veids ir paredzēts īpašiem lietojumiem.
Austenīta nerūsējošais tērauds: augstas izturības pret koroziju un formējamības pārstāvis
Austenīta nerūsējošais tērauds ir visvairāk ražotais un plaši izmantotais nerūsējošā tērauda plākšņu veids, ko parasti pārstāv 304 (06Cr19Ni10) un 316 (06Cr17Ni12Mo2) sērijas. Tās galvenie raksturlielumi ir hroma saturs 16%-26% un niķeļa saturs 8%-12% (316 satur 2%-3% molibdēna), kā rezultātā šķīduma apstrādes rezultātā veidojas uz sejas centrēti kubiskie (FCC) austenīta graudi. Niķeļa pievienošana ievērojami uzlabo materiāla stingrību, saglabājot izcilu elastību no -196 grādiem līdz 800 grādiem. Hroms un molibdēns sinerģiski veido blīvu Cr₂O₃ pasivācijas plēvi, nodrošinot spēcīgu izturību pret koroziju pret gaisu, ūdens tvaikiem un vāju skābju un sārmu vidi. 304 nerūsējošais tērauds tiek plaši izmantots pārtikas iekārtās, arhitektūras apdarē un ķīmisko vielu konteineros, pateicoties tā pieņemamām izmaksām un lieliskajai izturībai pret vispārējo koroziju. Molibdēna pievienošana vēl vairāk uzlabo 316 izturību pret hlorīda jonu rašanos, padarot to par vēlamo izvēli jūras inženierzinātnēs, medicīnas ierīcēm un augstākās klases ķīmiskajām iekārtām. Turklāt austenīta nerūsējošais tērauds ir nemagnētisks, un tam ir izteikta tendence sacietēt aukstā darba rezultātā, ļaujot to veidot sarežģītās formās, izmantojot tādus procesus kā štancēšana un liekšana, lai tas atbilstu dažādām dizaina prasībām.
Ferīta nerūsējošais tērauds: labākā izvēle zemām izmaksām un izturībai pret koroziju.
Ferīta nerūsējošais tērauds satur hromu kā primāro sakausējuma elementu (10,5%-30%) ar tipiskām kategorijām, tostarp 430 (10Cr17) un 444 (00Cr18Mo2). Tās mikrostruktūra sastāv no ferīta graudiem ar ķermeņa centrālo kubisko (BCC) struktūru. Tā kā tajā nav vai ir tikai neliels daudzums niķeļa (parasti<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.
Martensīta nerūsējošais tērauds: lielisks augstas stiprības un nodilumizturības piemērs.
Martensīta nerūsējošais tērauds, pateicoties augsta oglekļa satura (0,1%-1,2%) un hroma (11%-18%) kombinācijai, pēc rūdīšanas veido cietu, bet trauslu martensīta struktūru. Reprezentatīvās kategorijas ir 410 (12Cr13) un 440C (11Cr17Mo). Tās galvenās īpašības ir augsta izturība (stiepes izturība var sasniegt 800–1500 MPa), augsta cietība (Rokvela cietība 45–60 HRC) un lieliska nodilumizturība, padarot to piemērotu lietojumiem, kas pakļauti lielai slodzei vai berzei. Lai gan hroma saturs ir pietiekams, lai izveidotu pamata korozijizturīgu plēvi, pārmērīgs oglekļa piedevas samazina pasīvās plēves stabilitāti. Tāpēc martensīta nerūsējošais tērauds uzrāda vājāku izturību pret koroziju nekā austenīts un ferīts. To galvenokārt izmanto lietojumos, kur nepieciešamas augstas mehāniskās īpašības, bet korozijas izturība nav obligāta, piemēram, griezējinstrumenti, gultņi, vārsti un mehāniskās sastāvdaļas. Ir vērts atzīmēt, ka daži martensīta nerūsējošie tēraudi (piemēram, 420J2) var panākt līdzsvaru starp stiprību un izturību pret koroziju, pielāgojot oglekļa saturu un termiskās apstrādes procesus, paplašinot to pielietojumu galda piederumiem un viegli korozīvām vidēm.
Dupleksais nerūsējošais tērauds: izrāviens visaptverošā veiktspējā
Dupleksais nerūsējošais tērauds (piemēram, 2205 vai 00Cr22Ni5Mo3N) ir kompozītmateriāla struktūra, kas sastāv no austenīta un ferīta, un katrs no tiem veido aptuveni 50% no katras fāzes. Tās īpašības papildina precīzs hroma (22%-26%), niķeļa (4%-7%), molibdēna (2%-3%) un slāpekļa (0,1%-26%) līdzsvars. Tas apvieno austenīta augsto stingrību ar ferīta augsto izturību pret koroziju, panākot pretestības pret punktēšanu ekvivalento vērtību (PREN), kas pārsniedz 30, ievērojami pārsniedzot austenīta vai ferīta materiālu vienīgo vērtību. Tas nodrošina izcilu izturību pret jūras ūdeni, kodināšanas šķīdumiem un hloru saturošiem materiāliem. Dupleksais nerūsējošais tērauds lepojas ar aptuveni divreiz lielāku izturību nekā parastais austenīta nerūsējošais tērauds un nodrošina lielisku metināmību, padarot to plaši izmantotu skarbos apstākļos, piemēram, naftas ķīmijas rūpniecībā, papīra ražošanas iekārtās un ārzonas platformās. Neraugoties uz augstākajām izmaksām, dupleksais nerūsējošais tērauds ir kļuvis par neaizvietojamu izvēli augstākās klases lietojumiem, kam nepieciešams līdzsvars starp izturību, izturību pret koroziju un pieejamību.
Secinājums
Nerūsējošā tērauda plāksnēs izmantotie primārie materiāli nodrošina precīzu izturību pret koroziju, izturību, izmaksām un apstrādājamību, izmantojot diferencētu sakausējuma dizainu. Dažādu materiālu nerūsējošā tērauda plāksnes piedāvā unikālas priekšrocības, kas atbilst dažādām industriālajām un civilajām vajadzībām, sākot no ikdienas priekšmetiem un beidzot ar augstākās klases{1}}iekārtām. Attīstoties materiālu zinātnē, jaunu īpaši nerūsējošā tērauda (piemēram, ar slāpekļa-leģēto duplekso tēraudu un augstu-molibdēna austenīta tēraudu) izstrāde turpinās paplašināt nerūsējošā tērauda pielietojuma robežas ekstremālos apstākļos, nodrošinot nepārtrauktu būtisko atbalstu mūsdienu ražošanai.
