Stale nierdzewne Pierwiastki stopowe

Stale nierdzewne zawierają kilka pierwiastków stopowych, które są zgodne z określonym składem i gatunkiem. Poniższe sekcje opisują dodatki stopowe i powody, dla których są obecne, oraz tabelę podsumowującą każdy pierwiastek stopowy.

Image Credit: /Nutthpol Kandaj

Carbon

Węgiel i żelazo są stopione razem, aby utworzyć stal. Proces ten zwiększa wytrzymałość i twardość żelaza. Obróbka cieplna nie jest odpowiednia do wzmocnienia i utwardzenia czystego żelaza, ale po dodaniu węgla uzyskuje się szeroki zakres wytrzymałości i twardości.

Wysoka zawartość węgla nie jest preferowana w ferrytycznych i austenitycznych stalach nierdzewnych, szczególnie do celów spawalniczych, ze względu na ryzyko wytrącania się węglików.

Mangan

Dodanie manganu do stali poprawia właściwości podczas pracy na gorąco oraz zwiększa ciągliwość, wytrzymałość i hartowność. Podobnie jak nikiel, mangan jest elementem tworzącym austenit i był tradycyjnie stosowany jako zamiennik niklu w zakresie AISI200 austenitycznych stali nierdzewnych, na przykład AISI 202 jako zamiennik AISI 304.

Chrom

Chrom jest połączony ze stalą w celu poprawy jej odporności na utlenianie. Gdy dodaje się więcej chromu, odporność jest jeszcze bardziej poprawiona.

Stale nierdzewne mają co najmniej 10,5% chromu (zwykle 11 lub 12%), co nadaje znaczny poziom odporności na korozję, w porównaniu do stali o stosunkowo niższym procencie chromu.

Odporność na korozję jest przypisana do tworzenia pasywnej, samonaprawiającej się warstwy tlenku chromu na powierzchni stali nierdzewnej.

Nikiel

Duża ilość niklu – więcej niż 8% – jest dodawany do wysokiej chromu stali nierdzewnych do produkcji najważniejszej grupy stali, które są odporne zarówno na ciepło i korozję.

Obejmują one austenityczne stale nierdzewne, które są charakteryzowane przez 18-8 (304/1.4301), gdzie skłonność niklu do tworzenia austenitu przyczynia się do wysokiej wytrzymałości i doskonałej wytrzymałości lub udarności, zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach. Nikiel również znacznie poprawia odporność na korozję i utlenianie.

Molibden

Po zmieszaniu z chromowo-niklowymi stalami austenitycznymi, molibden zwiększa odporność na korozję szczelinową i wżerową, szczególnie w środowiskach zawierających siarkę i chlorki.

Azot

Podobnie jak nikiel, azot jest elementem tworzącym austenit i zwiększa stabilność austenitu w stalach nierdzewnych. Kiedy azot jest mieszany ze stali nierdzewnych, granica plastyczności jest znacznie zwiększona wraz ze zwiększoną odpornością na korozję wżerową.

Miedź

W stali nierdzewnej, miedź jest często obecny jako element resztkowy. Element ten jest dodawany do kilku stopów w celu stworzenia właściwości utwardzania wytrąceniowego lub poprawy odporności na korozję, głównie w warunkach kwasu siarkowego i wody morskiej.

Tytan

Tytan jest często dodawany w celu stabilizacji węglików, zwłaszcza gdy materiał musi być spawany. Tytan łączy się z węglem tworząc węgliki tytanu, które są stosunkowo stabilne i nie mogą być łatwo rozpuszczone w stali, co prawdopodobnie zmniejsza występowanie korozji międzykrystalicznej.

Gdy około 0,25 / 0.60% tytanu jest dodawany, powoduje to, że węgiel łączy się z tytanem, w przeciwieństwie do chromu, unikając wiązania odpornego na korozję chromu jako węglików międzykrystalicznych i związanej z tym utraty odporności na korozję na granicach ziaren.

W ciągu ostatnich kilku lat, stosowanie tytanu znacznie się zmniejszyło ze względu na zdolność producentów stali do dostarczania stali nierdzewnych, które mają bardzo niską zawartość węgla. Takie stale mogą być łatwo spawane bez potrzeby stabilizacji.

Fosfor

W celu poprawy obrabialności, fosfor jest często dodawany wraz z siarką. Podczas gdy obecność fosforu w austenitycznych stalach nierdzewnych zwiększa wytrzymałość, ma negatywny wpływ na odporność na korozję i zwiększa skłonność materiału do pękania podczas spawania.

Siarka

Siarka poprawia skrawalność, gdy jest dodawana w małych ilościach, ale podobnie jak fosfor, ma negatywny wpływ na odporność na korozję i późniejszą spawalność.

Selen

Selen był wcześniej stosowany jako dodatek zwiększający skrawalność.

Niob/Colomb

Stabilizacja węgla jest osiągana przez dodanie niobu do stali i działa w taki sam sposób jak tytan. Ponadto niob wzmacnia stopy i stale do pracy w podwyższonej temperaturze.

SiIicon

Krzem jest zwykle stosowany jako środek odtleniający (uśmiercający) w procesie topienia stali, a niewielka ilość krzemu jest stosowana w większości stali.

Kobalt

Poddany silnemu promieniowaniu reaktorów jądrowych, kobalt staje się wysoce radioaktywny i stąd, wszystkie stale nierdzewne stosowane w służbie jądrowej będą miały pewne ograniczenia kobaltu, często 0.2% co najwyżej.

Ta kwestia jest ważna, ponieważ pewna ilość pozostałego kobaltu będzie obecna w niklu używanego do produkcji austenitycznych stali nierdzewnych.

Wapń

Wapń jest dodawany w małych ilościach w celu zwiększenia obrabialności, bez szkodliwego wpływu na inne właściwości wywołane przez selen, fosfor i. sulphur.

Następująca tabela przedstawia wpływ pierwiastków stopowych na właściwości stali nierdzewnej.

Wpływ pierwiastków stopowych na właściwości stali nierdzewnej

.

Key
√ = korzystny
X = szkodliwy

This information has been sourced, przejrzane i dostosowane z materiałów dostarczonych przez Aalco – hurtownia metali żelaznych i nieżelaznych.

Więcej informacji na temat tego źródła można znaleźć na stronie Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Cytaty

.