Gwida Għal Prestazzjoni Għolja Austenitic Stainless Steel -- Ħarsa Ġenerali Metallurġika
Feb 02, 2023
1. Tipi ta 'azzar li ma jissaddadx
L-azzar li ma jsaddadx huwa liga bbażata fuq il-ħadid b'kontenut ta 'kromju ta' mhux inqas minn 10.5 fil-mija. Huwa użat ħafna minħabba r-reżistenza tajba għall-korrużjoni tiegħu u l-prestazzjoni ta 'temperatura għolja. Meta l-kontenut ta 'kromju jilħaq 10.5 fil-mija, saff ta' ossidu b'ħafna kromju se jiġi ffurmat fuq il-wiċċ ta 'l-azzar, li jissejjaħ saff ta' passivazzjoni jew film ta 'passivazzjoni. Dan il-film jipproteġi l-istainless steel minn sadid bħall-azzar ordinarju. Hemm ħafna tipi ta 'azzar li ma jissaddadx, iżda l-istainless steel kollu għandu jissodisfa r-rekwiżit minimu ta' kontenut ta 'kromju.
L-istainless steel huwa maqsum f'ħames kategoriji: azzar inossidabbli awstenitiku, azzar inossidabbli ferritiku, azzar inossidabbli duplex (bi struttura mħallta ta 'ferrite u awstenite), azzar inossidabbli martensitiku u azzar li ma jissaddadx li jwebbsu bil-preċipitazzjoni. Il-klassifikazzjoni ta 'dawn il-kategoriji hija relatata mal-istruttura tal-kristall (arranġament atomiku) u t-trattament bis-sħana tal-istainless steel. Grupp ta 'kristalli bl-istess struttura tal-kristall f'metall jissejjaħ fażi. Hemm tliet fażijiet ewlenin fl-istainless steel: austenite, ferrite u martensite. It-tip u l-kwantità ta 'struttura metallografika ta' l-istainless steel jistgħu jiġu determinati minn proċess ta 'spezzjoni metallografika standard u mikroskopju metallografiku ottiku.
Il-karatteristika tal-istainless steel awstenitiku hija li l-istruttura metallografika hija prinċipalment awstenitika. L-istruttura tal-kristall tal-fażi tal-awstenite hija struttura kubika ċċentrata fuq il-wiċċ (fcc), jiġifieri, hemm atomu f'kull kantuniera u ċentru ta 'kull wiċċ tal-kubu. B'kuntrast, l-istruttura tal-kristall tal-fażi tal-ferrite hija struttura kubika ċċentrata fuq il-ġisem (bcc), b'atomu wieħed f'kull kantuniera u ċentru tal-kubu. L-istruttura tal-kristall tal-fażi martensite hija struttura tetragonali ċċentrata fuq il-ġisem ta 'strain għoli.
L-istruttura tal-kristall tal-fażi austenite hija kannizzata kubika ċċentrata fuq il-wiċċ (fcc), il-fażi tal-ferrite hija kannizzata kubika ċċentrata fuq il-ġisem (bcc), u l-fażi martensite hija kannizzata tetragonali (bct) iċċentrata fuq il-ġisem.
1.1 Azzar li ma jissaddadx awstenitiku:
L-istainless steel awstenitiku m'għandu l-ebda manjetiżmu, saħħa ta 'rendiment medju, rata għolja ta' ebusija tax-xogħol, saħħa tensili għolja, plastikità tajba u toughness eċċellenti f'temperatura baxxa. B'differenza azzar li ma jissaddadx oħra, it-toughness ta 'l-azzar inossidabbli awstenitiku tonqos bil-mod bit-tnaqqis tat-temperatura. L-istainless steel awstenitiku m'għandu l-ebda temperatura definita ta 'transizzjoni duttili-fraġli (DBTT), għalhekk huwa materjal ideali għal applikazzjonijiet ta' temperatura baxxa.
Dijagramma tat-temperatura ta 'transizzjoni duttili-fraġli (DBTT) ta' azzar inossidabbli awstenitiku, ferritiku u duplex (awstenitiku-ferritiku). Id-DBTT attwali jiddependi fuq il-ħxuna tas-sezzjoni, il-kompożizzjoni kimika u d-daqs tal-qamħ. Id-DBTT ta 'l-istainless steel ferritiku huwa ġeneralment 20 sa - 30 grad C (70 sa - 22 grad F).
L-istainless steel awstenitiku għandu weldjabbiltà tajba u jista 'jsir f'diversi forom kumplessi. Din is-serje ta 'azzar li ma jissaddadx ma tistax tiġi mwebbsa jew imsaħħa bit-trattament tas-sħana, iżda tista' tissaħħaħ permezz ta 'formazzjoni kiesħa jew ebusija tax-xogħol (ara ASTM A666). L-istainless steel awstenitiku, speċjalment l-istainless steel awstenitiku standard, għandu żvantaġġ potenzjali, jiġifieri meta mqabbel ma 'l-istainless steel ferritiku u l-istainless steel duplex, huwa suxxettibbli għal qsim tal-korrużjoni tal-istress tal-klorur.
300 serje jew azzar inossidabbli awstenitiku standard ġeneralment fih 8 fil-mija ~ 11 fil-mija nikil u 16 fil-mija ~ 20 fil-mija kromju. L-istruttura metallografika ta 'l-istainless steel awstenitiku standard hija magħmula prinċipalment minn ħbub awstenitiku u fiha ammont żgħir (ġeneralment 1 ~ 5 fil-mija) ta' fażi δ Ferrite (Fig. 3). Minħabba l-preżenza tal-fażi tal-ferrite, dawn l-istainless steel awstenitiċi għandhom ftit manjetiżmu.
L-istruttura metallografika tipika ta 'l-istainless steel falsifikat 304L hija magħmula minn ħbub awstenitiku u ferrite ta' strixxa individwali © TMR Stainless.
Meta mqabbel ma 'l-istainless steel ta' 300 serje, l-istainless steel awstenitiku ta '200 serje għandu kontenut aktar baxx ta' Ni, iżda kontenut ogħla ta 'Mn u N. Is-saħħa u l-koeffiċjent tat-twebbis tar-razza tal-istainless steel 200 serje huma ogħla minn dak tal-istainless steel 300 serje. Minħabba l-kontenut baxx ta 'nikil, l-istainless steel 200 serje kultant jintuża bħala sostitut irħis għall-istainless steel 300 serje.
Il-mikrostruttura ta 'l-istainless steel awstenitiku ta' prestazzjoni għolja hija l-fażi kollha awstenitika mingħajr ferromagnetism (Fig. 4). Meta mqabbel ma 'l-istainless steel awstenitiku standard, l-istainless steel awstenitiku ta' prestazzjoni għolja fih aktar elementi tan-nikil, kromju u molibdenu, u ġeneralment fih nitroġenu. Dawn l-istainless steel għandhom reżistenza qawwija għall-korrużjoni f'ambjenti korrużivi bħal aċidu qawwi, alkali qawwi u medja ta 'klorur għoli, inkluż ilma salmastru, ilma baħar u ilma mielaħ. Meta mqabbel ma 'l-istainless steel awstenitiku standard, l-istainless steel awstenitiku ta' prestazzjoni għolja għandu grad ta 'saħħa ogħla u reżistenza aħjar għall-qsim tal-korrużjoni tal-istress.
Struttura metallografika ta '6 fil-mija Mo azzar inossidabbli awstenitiku ta' prestazzjoni għolja, kollha komposti minn ħbub awstenitiku © TMR Stainless.
1.2 Azzar li ma jissaddadx ferritiku:
Il-mikrostruttura tal-istainless steel ferritiku hija l-fażi tal-ferrite. L-istainless steel ferritiku għandu kontenut ta 'nikil baxx jew l-ebda u huwa ferromanjetiku. Ma jistax jiġi mwebbes bit-trattament tas-sħana. Il-proprjetajiet ferromanjetiċi ta 'dan it-tip ta' azzar li ma jissaddadx huma simili għal dawk ta 'azzar tal-karbonju. L-istainless steel ferritiku għandu saħħa tajba u reżistenza għall-qsim tal-korrużjoni tal-istress tal-klorur huwa ħafna aħjar mill-istainless steel awstenitiku standard 300 serje. Madankollu, il-formabbiltà u l-iwweldjar tagħhom huma fqar. It-toughness tagħhom mhix tajba daqs l-istainless steel awstenitiku, u se tonqos biż-żieda tal-ħxuna tas-sezzjoni. Bit-tnaqqis tat-temperatura, l-istainless steel ferritiku se juri transizzjoni ovvja duttili-fraġli. Limitat minn dawn il-fatturi, l-użu ta 'l-istainless steel ferritiku huwa ġeneralment limitat għal prodotti bi ħxuna tal-ħajt irqaq, bħal pjanċi rqaq, strixxi u tubi b'ħitan irqaq.
1.3 Azzar li ma jissaddadx duplex:
L-istainless steel duplex huwa magħmul minn fażi tal-ferrite u fażi ta 'austenite, kull wieħed jammonta għal madwar nofs. L-istainless steel duplex għandu ħafna karatteristiċi ta 'l-istainless steel awstenitiku u ferritiku. Għalkemm it-trattament bis-sħana ma jistax jibbies azzar bħal dan, is-saħħa tal-produzzjoni tagħhom hija ġeneralment id-doppju ta 'l-istainless steel awstenitiku standard, u l-attrazzjoni manjetika tagħhom hija proporzjonali għall-frazzjoni tal-volum tal-fażi tal-ferrite. Il-proprjetà duplex tal-istruttura metallografika tal-istainless steel duplex tagħmel ir-reżistenza tagħha għall-qsim tal-korrużjoni tal-istress aħjar minn dik tal-istainless steel awstenitiku standard.
1.4 Azzar li ma jissaddadx martensitiku:
Il-mikrostruttura ta 'l-istainless steel martensitiku hija prinċipalment martensite, li jista' jkun fiha ammont żgħir ta 'fażijiet sekondarji bħal ferrite, austenite u karbur. L-istainless steel martensitiku huwa ferromanjetiku u simili għall-azzar tal-karbonju. L-ebusija finali tiddependi fuq it-trattament speċifiku tas-sħana. L-istainless steel martensitiku għandu qawwa għolja, reżistenza tajba għall-ilbies, toughness fqira u temperatura għolja ta 'transizzjoni duttili-fraġli. Huma diffiċli biex iwweldjaw u ġeneralment jeħtieġu trattament tas-sħana wara l-iwweldjar. Għalhekk, l-istainless steel martensitic huwa ġeneralment limitat għal applikazzjonijiet mhux iwweldjar. Il-kontenut ta 'kromju ta' l-istainless steel martensitiku mhuwiex għoli wisq. Xi elementi tal-kromju jippreċipitaw fil-forma ta 'karburi, li jirriżultaw f'reżistenza baxxa għall-korrużjoni, ġeneralment aktar baxxa mill-istainless steel awstenitiku standard 304/304L. Minħabba t-toughness fqira u r-reżistenza għall-korrużjoni tiegħu, l-istainless steel martensitiku ġeneralment jintuża għal applikazzjonijiet li jeħtieġu saħħa u ebusija għolja, bħal għodod, qfieli u xaftijiet.
1.5 Azzar li ma jissaddadx imwebbes bi preċipitazzjoni:
L-istainless steel tat-twebbis tal-preċipitazzjoni (PH) jista 'wkoll jissaħħaħ permezz ta' trattament bis-sħana. Il-karatteristika bażika ta 'dan it-tip ta' azzar li ma jissaddadx hija li t-tisħiħ parzjali tiegħu jinkiseb permezz ta 'mekkaniżmu ta' preċipitazzjoni. Preċipitati intermetalliċi fini huma prodotti minn trattament tas-sħana li jwebbes it-tixjiħ biex titjieb is-saħħa. Minħabba l-kontenut għoli ta 'kromju, l-istainless steel li jwebbsu l-preċipitazzjoni għandu reżistenza aħjar għall-korrużjoni mill-istainless steel martensitic, u huwa adattat għal applikazzjonijiet ta' saħħa għolja li jeħtieġu reżistenza tajba għall-korrużjoni. L-istainless steel li jwebbsu l-preċipitazzjoni jintuża prinċipalment għal molol, qfieli, partijiet tal-inġenji tal-ajru, xaftijiet, gerijiet, minfaħ u partijiet tal-magni tal-ġett.
2. Kompożizzjoni tal-fażi:
L-elementi tal-liga jaffettwaw ir-relazzjoni tal-ekwilibriju tal-fażi u għandhom influwenza qawwija fuq l-istabbiltà tal-fażijiet tal-awstenite, ferrite u martensite. Elementi miżjuda ma 'l-istainless steel jistgħu jinqasmu f'elementi li jiffurmaw il-fażi tal-ferrite jew elementi li jiffurmaw il-fażi tal-awstenite. L-ekwilibriju tal-fażi jiddependi fuq il-kompożizzjoni kimika, it-temperatura tal-ittemprar u r-rata tat-tkessiħ tal-azzar. Ir-reżistenza għall-korrużjoni, is-saħħa, l-ebusija, l-iwweldjar u l-formabbiltà huma kollha affettwati mill-ekwilibriju tal-fażi.
L-elementi li jiffurmaw il-ferrite jikkontribwixxu għall-formazzjoni tal-fażi tal-ferrite, filwaqt li l-elementi li jiffurmaw l-awstenite jippromwovu l-formazzjoni tal-fażi tal-awstenite. It-Tabella 3 telenka elementi komuni li jiffurmaw il-fażi tal-ferrite u l-awstenite. Il-grad ta 'l-istainless steel u l-applikazzjoni tiegħu jiddeterminaw il-bilanċ tal-fażi meħtieġ. Ħafna azzar inossidabbli awstenitiku standard għandhom ammont żgħir ta 'fażi tal-ferrite taħt ittemprar tas-soluzzjoni. L-ittemprar tas-soluzzjoni jista 'jtejjeb il-weldjabbiltà u t-toughness f'temperatura għolja. Madankollu, jekk il-kontenut tal-fażi tal-ferrite huwa għoli wisq, proprjetajiet oħra bħal reżistenza għall-korrużjoni u toughness jitnaqqsu. L-istainless steel awstenitiku ta 'prestazzjoni għolja huwa ddisinjat skond il-fażijiet awstenitiċi kollha taħt kondizzjoni ta' ittemprar ta 'soluzzjoni.
To control the phase composition of steel and thus the properties of steel, it is necessary to keep the alloy elements in equilibrium. The Schaeffler structure diagram (Fig. 5) reflects the relationship between the chemical composition of stainless steel and the expected phase structure in the solidification state, as revealed by the weld microstructure. In this way, users can predict the phase equilibrium based on the given chemical composition. Calculate the "nickel equivalent" and "chromium equivalent" from the chemical composition and draw them in the figure. The formula of common parameters of Schaeffler organization chart is as follows:
Ekwivalenti ta' nikil{{0}} fil-mija Ni flimkien ma' 30 fil-mija C flimkien ma' 0.5 fil-mija Mn flimkien ma' 30 fil-mija N
Ekwivalenti ta' kromju{{0}} fil-mija Cr flimkien ma' fil-mija Mo flimkien ma' 1.5 fil-mija Si flimkien ma' 0.5 fil-mija Nb
L-istainless steel awstenitiku tipiku ta 'prestazzjoni għolja fih madwar 20 fil-mija Cr, 6 fil-mija Mo, 20 fil-mija Ni u 0.2 fil-mija N, li jinsab fiż-żona tal-fażi awstenitika ta' fażi waħda fil-figura, ħdejn il-"ferritiku " linja b'ekwivalenti ta 'nikil ta' madwar 24 u ekwivalenti ta 'kromju ta' madwar 26. B'kuntrast, il-kompożizzjoni kimika ta 'l-istainless steel standard (bħal 304) tikkorrispondi għaż-żona duplex ta' austenite plus ferrite (A plus F) b'ammont żgħir ta 'ferrite fażi. L-istainless steel ferritiku jinsab fiż-żona tal-fażi tal-ferrite fil-figura, u l-istainless steel duplex jinsab fiż-żona duplex ta 'austenite plus ferrite (A plus F).
