Materiālu zinātnes un inženierijas jomā termiskā apstrāde ir izplatīts process, ko izmanto, lai pielāgotu tērauda mehāniskās īpašības, piemēram, izturību, cietību un izturību. Kontrolējot apkures un dzesēšanas ātrumu, tērauda mikrostruktūru var mainīt, lai atbilstu īpašām pielietojuma prasībām. Tomēr ne visi tērauda veidi reaģē uz termisko apstrādi. Starp dažādām tērauda kategorijām austenīta nerūsējošo tēraudu parasti uzskata par tipu, kuru nevar pastiprināt, izmantojot parastās termiskās apstrādes metodes, piemēram, slāpēšanu un rūdīšanu. Šajā paziņojumā presei tiks apskatīti iemesli, kas balstās uz tā iemesliem, austenīta nerūsējošā tērauda īpašībām un tā praktiskajiem pielietojumiem.
Kāpēc austenīta nerūsējošo tēraudu nevar apstrādāt, lai stiprinātu
Lai saprastu, kāpēc austenītisko nerūsējošo tēraudu nevar apstrādāt, vispirms ir jānoskaidro siltuma apstrādes stiprināšanas princips. Lielākajai daļai tēraudu, īpaši oglekļa tēraudu un dažiem sakausējuma tēraudiem, termiskās apstrādes darbi, pārveidojot to mikrostruktūru. Piemēram, augsta - temperatūras austenitizācija, kam seko ātra slāpēšana, var pārveidot mikrostruktūru par martensītu, kas ir ciets un trausls. Turpmākā rūdīšana var pielāgot īpašības, lai sasniegtu izturības un izturības līdzsvaru. Šis process ir atkarīgs no tērauda spējas veikt fāzes transformācijas dažādos temperatūras apstākļos.
Austenīta nerūsējošajam tēraudam tomēr ir stabila austenīta mikrostruktūra istabas temperatūrā. Tās galvenie leģējošie elementi ir hroms (16–26%) un niķelis (8–24%), kas stabilizē austenīta fāzi pat zemā temperatūrā. Atšķirībā no citiem tēraudiem, austenīta nerūsējošā tērauda rūdīšanas laikā netiek veikta fāzes pārveidošana par martensītu. Sildot līdz augstai temperatūrai (piemēram, 1000–1100 grādos) un pēc tam ātri atdzesēta, tās mikrostruktūra joprojām ir austenīta, un cietības vai izturības nemainās būtiskas izmaiņas. Tāpēc parastie slāpēšanas un rūdīšanas procesi to nevar stiprināt.
Jāatzīmē, ka austenītiskajam nerūsējošajam tēraudam var tikt veikts "šķīduma atlaidināšanas" process, bet tas nav stiprinošs termiskās apstrādes stiprinājums. Risinājums atlaidināšana nozīmē tērauda sildīšanu līdz 1000-150 grādam, lai izšķīdinātu karbīdus austenīta matricā, kam seko ātra dzesēšana, lai novērstu karbīda nokrišņu pie graudu robežas. Šis process uzlabo izturību pret koroziju, samazinot karbīda nokrišņus, bet tas nepalielina izturību; Faktiski tas var pat nedaudz samazināt cietību, pateicoties jebkādu esošo nogulsnes novēršanai.
Austenīta nerūsējošā tērauda raksturojums
Lai arī austenīta nerūsējošo tēraudu nevar stiprināt ar termisko apstrādi, tam ir unikālu īpašību kopums, kas to plaši izmanto dažādās nozarēs:
Lieliska izturība pret koroziju: augsts hroma saturs veido blīvu hroma oksīda plēvi uz virsmas, kas pasīvo tēraudu un novērš turpmāku koroziju. Tas padara to piemērotu lietojumam mitrā, skābā vai fizioloģiskajā vidē.
Laba elastība un formējamība: tā austenītiskā mikrostruktūra dod tai augstu elastību, ļaujot ērti apstrādāt, piemēram, saliekšanu, apzīmogošanu un metināšanu. Tas ir īpaši svarīgi, lai ražotu kompleksu - formas komponentus.
Augsta - temperatūras stabilitāte: tas uztur savu austenīta struktūru augstā temperatūrā, izturoties pret oksidāciju un noturot mehāniskās īpašības. Tas padara to piemērotu augstām - temperatūras lietojumiem, piemēram, krāsns detaļām un siltummaiņiem.
Non - Magnētiskās īpašības: Lielākā daļa austenīta nerūsējošo tēraudu nav - magnētiski atlaidinātajā stāvoklī, kas ir izdevīgi lietojumos, kur ir jāizvairās no magnētiskiem traucējumiem, piemēram, medicīniskajā aprīkojumā un elektroniskajos komponentos.
Kā uzlabot austenīta nerūsējošā tērauda izturību
Tā kā termiskā apstrāde nevar stiprināt austenīta nerūsējošo tēraudu, ražotāji parasti izmanto aukstumu, lai uzlabotu tā izturību. Auksti darba procesi, piemēram, velmēšana, zīmēšana vai apzīmogošana, deformē tēraudu istabas temperatūrā, izraisot dislokācijas uzkrāšanos un darbojoties mikrostruktūrā. Tas palielina materiāla izturību un cietību, kaut arī tas var samazināt elastību.
Piemēram, 304 nerūsējošais tērauds, kopīgs austenīta nerūsējošā tērauda, stiepes izturība ir aptuveni 515 MPa atkvēlinātajā stāvoklī. Pēc aukstuma darba tā stiepes izturība var sasniegt 860 MPA vai augstāku. Šī metode ļauj austenītiskajam nerūsējošajam tēraudam izpildīt stiprības prasības īpašos pielietojumos, nepaļaujoties uz termisko apstrādi. Turklāt dažus austenītiskus nerūsējošus tēraudus var stiprināt, pievienojot slāpekli, kas veido cietus šķīdumus ar austenīta matricu, lai uzlabotu izturību, bet tas ir drīzāk leģējošs pasākums, nevis siltuma apstrāde.
Kopīgi austenīta nerūsējošā tērauda veidi un pielietojumi
Austenitic nerūsējošais tērauds ietver labi - zināmas pakāpes, piemēram, 304, 316, 321 un 310, katra ar nedaudz atšķirīgām kompozīcijām un pielietojuma scenārijiem:
304 nerūsējošais tērauds: visplašāk izmantotais austenīta nerūsējošais tērauds, kas satur 18% hroma un 8% niķeļa. Tas ir piemērots pārtikas pārstrādes aprīkojumam, virtuves piederumiem un arhitektūras rotājumiem, pateicoties tā labajai izturībai pret koroziju un formējamību.
316 Nerūsējošais tērauds: pievieno molibdēnu 304, uzlabojot izturību pret koroziju hlorīda vidē. To izmanto jūras aprīkojumā, ķīmiskās uzglabāšanas tvertnēs un medicīniskajās ierīcēs.
310 nerūsējošais tērauds: tam ir augstāks hroma un niķeļa saturs (25% Cr, 20% Ni), kas piedāvā izcilu augstu - temperatūras oksidācijas pretestību. To izmanto rūpnieciskās krāsnīs, termiskās apstrādes aprīkojumā un izplūdes sistēmās.
Šīs lietojumprogrammas izmanto austenīta nerūsējošā tērauda pretestības, formējamības un augstas - temperatūras stabilitātes priekšrocības {- īpašības, kas nav atkarīgas no termiskās apstrādes. Pat bez siltuma - izraisīta stiprināšana, tā raksturīgās īpašības padara to neaizvietojamu daudzās jomās.
Salīdzinājums ar citiem tēraudiem, kurus var termiski apstrādāt
Lai izceltu austenīta nerūsējošā tērauda unikalitāti, to var salīdzināt ar tēraudiem, kas labi reaģē uz termisko apstrādi:
Oglekļa tērauds: Piemēram, 1045 oglekļa tēraudu var apslāpēt un rūdīt, lai palielinātu cietību no 197 HB līdz vairāk nekā 500 HB, padarot to piemērotu vārpstām un pārnesumiem.
Martensīta nerūsējošais tērauds: piemēram, 440C, kas var veidot martensītu, veicot rūdīšanu, sasniedzot augstu cietību (līdz 58 HRC) griešanas instrumentiem un gultņiem.
Sakausa tērauds: piemēram, 4140, kas pēc termiskās apstrādes apvieno augstu izturību un izturību, ko izmanto automobiļu daļās un konstrukcijas komponentos.
Turpretī austenītiskā nerūsējošā tērauda nespēja tikt apstrādātai ar termiņu tiek kompensēta ar tā izturību pret koroziju un formējamību, padarot to par papildu materiālu rūpnieciskos lietojumos.
Secinājums
Austenīta nerūsējošais tērauds izceļas kā tērauda tips, ko nevar stiprināt, izmantojot parasto termisko apstrādi. Galvenais iemesls ir tā stabilā austenīta mikrostruktūra, kas pretojas fāžu pārvērtībām apkures un dzesēšanas laikā. Tā vietā, lai paļautos uz termisko apstrādi, tā iegūst spēku, veicot aukstu darbu, un atbilst rūpnieciskajām vajadzībām ar lielisko izturību pret koroziju, formējamību un augstu - temperatūras stabilitāti.
Izpratne par austenīta nerūsējošā tērauda īpašībām palīdz inženieriem un ražotājiem izvēlēties atbilstošus materiālus. Lietojumprogrammās, kurai nepieciešama gan korozijas izturība, gan mērena izturība, piemēram, pārtikas pārstrāde un ķīmiska aprīkojums, austenīta nerūsējošais tērauds ir ideāla izvēle. Materiālu tehnoloģiju attīstībai, jaunas austenīta nerūsējošā tērauda pakāpes var vēl uzlabot veiktspēju, izmantojot sakausējuma optimizāciju, taču to pamatīpašība nav siltuma - ārstējama, lai nostiprinātu, paliek nemainīga.
Labākas iespējas ir tiem, kas meklē tēraudu, ko var pielāgot, izmantojot termisko apstrādi, oglekļa tēraudu, leģēta tēraudu vai martensītu nerūsējošo tēraudu. Tomēr, ja prioritāte tiek noteikta korozijas pretestībai un formējamībai, austenīta nerūsējošais tērauds joprojām ir nepārspējams, neskatoties uz tā nespēju tikt termiski apstrādāts.
