Medžiagų mokslo ir inžinerijos srityje terminis apdorojimas yra dažnas procesas, naudojamas pritaikant mechanines plieno savybes, tokias kaip stiprumas, kietumas ir kietumas. Kontroliuojant kaitinimo ir aušinimo greitį, plieno mikrostruktūrą galima pakeisti, kad būtų patenkinti konkretūs taikymo reikalavimai. Tačiau ne visų rūšių plienas reaguoja į šilumą. Tarp įvairių plieno kategorijų austenitinis nerūdijantis plienas paprastai laikomas tipu, kurio negalima sustiprinti naudojant įprastus terminio apdorojimo metodus, tokius kaip gesinimas ir grūdinimas. Šiame pranešime spaudai bus nagrinėjamos šios priežastys, Austenitinio nerūdijančio plieno savybės ir jo praktiniai pritaikymai.
Kodėl austenitinis nerūdijantis plienas negali būti termiškai apdorotas stiprinti
Norint suprasti, kodėl negali būti termiškai apdoroti oustenitinis nerūdijantis plienas, pirmiausia reikia išsiaiškinti terminio apdorojimo stiprinimo principą. Daugeliui plienų, ypač anglies plienams ir kai kuriems lydinio plienams, terminis apdorojimas veikia transformuojant jų mikrostruktūrą. Pvz., Aukštas - temperatūros austenitizavimas, po kurio greitas gesinimas, gali konvertuoti mikrostruktūrą į martensitą, kuris yra kietas ir trapus. Vėlesnis grūdinimas gali pakoreguoti savybes, kad pasiektų stiprumo ir tvirtumo pusiausvyrą. Šis procesas priklauso nuo plieno gebėjimo atlikti fazių transformacijas skirtingomis temperatūros sąlygomis.
Tačiau austenitinis nerūdijantis plienas turi stabilią Austenitinę mikrostruktūrą kambario temperatūroje. Pagrindiniai jo legiruoti elementai yra chromas (16–26%) ir nikelis (8–24%), kurie stabilizuoja austenitinę fazę net esant žemai temperatūrai. Skirtingai nuo kitų plieno, oustenitinis nerūdijantis plienas neišlaiko fazės transformacijos į martensitą gesinimo metu. Kaitinant iki aukštos temperatūros (pvz., 1000–1100 laipsnių), o paskui greitai atvėsta, jo mikrostruktūra išlieka austenitinė ir reikšmingų kietumo ar stiprumo pokyčių nėra. Todėl įprasti gesinimo ir grūdinimo procesai negali jo sustiprinti.
Reikėtų pažymėti, kad austenitinis nerūdijantis plienas gali atlikti „tirpalo atkaitinimo“ procesą, tačiau tai nėra stiprinantis terminis apdorojimas. Sprendimo atkaitinimas apima plieno kaitinimą iki 1000-1150 laipsnio, kad karbidai ištirptų į austenitinę matricą, po to greitai aušinama, kad būtų išvengta karbido kritulių esant grūdų riboms. Šis procesas pagerina atsparumą korozijai, nes sumažina karbido kritulius, tačiau jis nepadidina stiprumo; Tiesą sakant, tai gali šiek tiek sumažinti kietumą, nes pašalina esamas nuosėdas.
Austenitinio nerūdijančio plieno charakteristikos
Nors Austenitinio nerūdijančio plieno negalima sustiprinti termiškai, jis turi unikalių savybių rinkinį, dėl kurio jis plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose:
Puikus atsparumas korozijai: Didelis chromo kiekis yra tanki chromo oksido plėvele paviršiuje, kuris pasyvauja plieną ir apsaugo nuo tolesnės korozijos. Dėl to jis tinka naudoti drėgnoje, rūgščioje ar druskos aplinkoje.
Geras lankstumas ir formavimas: Austenitinė mikrostruktūra suteikia didelį lankstumą, leidžiantį lengvai apdoroti, pavyzdžiui, lenkimą, štampą ir suvirinimą. Tai ypač svarbu gaminant kompleksą - formos komponentai.
Aukštas - temperatūros stabilumas: jis palaiko savo austenitinę struktūrą aukštoje temperatūroje, atsparusi oksidacijai ir išlaikant mechanines savybes. Dėl to jis tinka aukštai - temperatūros programoms, tokioms kaip krosnies dalys ir šilumokaičiai.
Ne - Magnetinės savybės: dauguma austenitinių nerūdijančių plienų yra ne - magnetiniai atkaitintose būsenose, o tai yra naudinga tose vietose, kur reikia vengti magnetinių trukdžių, pavyzdžiui, medicininėje įrangoje ir elektroniniuose komponentuose.
Kaip sustiprinti austenitinio nerūdijančio plieno stiprumą
Kadangi termiškai apdorojant austenitinį nerūdijantį plieną negalima sustiprinti, gamintojai paprastai naudoja šaltą darbą, kad pagerintų jo stiprumą. Šaltojo darbo procesai, tokie kaip valcavimas, piešimas ar štampavimas, deformuoja plieną kambario temperatūroje, todėl mikrostruktūroje sukelia dislokacijos kaupimąsi ir sukietėja. Tai padidina medžiagos stiprumą ir kietumą, nors tai gali sumažinti lankstumą.
Pavyzdžiui, 304 nerūdijančio plieno, įprasto austenitinio nerūdijančio plieno, atkaitintoje būsenoje tempimo stipris yra apie 515 MPa. Po šalčio veikimo jo tempimo stiprumas gali pasiekti 860 MPA ar aukštesnį. Šis metodas leidžia Austenitiniam nerūdijančio plieno reikalavimams atitikti stiprumo reikalavimus konkrečiose reikmėse, nesikreipiant į terminį apdorojimą. Be to, kai kuriuos austenitinius nerūdijančius plienus galima sustiprinti pridedant azoto, kuris sudaro kietų tirpalų su austenitine matrica, siekiant pagerinti stiprumą, tačiau tai yra legiruotis, o ne terminis apdorojimas.
Bendrosios Austenitinio nerūdijančio plieno tipai ir taikymas
Austenitinis nerūdijantis plienas apima gręžinį - žinomus pažymius, tokias kaip 304, 316, 321 ir 310, kiekvienas iš jų yra šiek tiek skirtingi kompozicijos ir taikymo scenarijai:
304 Nerūdijantis plienas: plačiausiai naudojamas austenitinis nerūdijantis plienas, kuriame yra 18% chromo ir 8% nikelio. Tai tinka maisto perdirbimo įrangai, virtuvės indams ir architektūrinėms dekoracijoms dėl gero atsparumo korozijai ir formavimosi.
316 Nerūdijantis plienas: prideda molibdeno iki 304, pagerindamas atsparumą korozijai chlorido aplinkoje. Jis naudojamas jūrinėje įrangoje, chemijos laikymo rezervuaruose ir medicinos prietaisuose.
310 Nerūdijančio plieno: turi didesnį chromo ir nikelio kiekį (25% Cr, 20% Ni), siūlantis puikų aukštą - temperatūros atsparumą. Jis naudojamas pramoninėse krosnyse, šilumos apdorojimo įrangoje ir išmetimo sistemose.
Šios programos pasinaudoja Austenitinio nerūdijančio plieno atsparumu korozijai, formavimosi ir aukštai - temperatūros stabilumui - savybės, kurios nepriklauso nuo terminio apdorojimo. Net be šilumos - sukelto stiprinimo, jo būdingos savybės daro ją nepakeičiamą daugelyje laukų.
Palyginimas su kitais plienais, kurie gali būti termiškai apdoroti
Norint pabrėžti austenitinio nerūdijančio plieno unikalumą, jį galima palyginti su plienais, kurie gerai reaguoja į terminį apdorojimą:
Anglies plienas: Pavyzdžiui, 1045 anglies plienas gali būti užgesintas ir grūdinamas, kad kietumas padidėtų nuo 197 HB iki daugiau nei 500 HB, todėl jis tinka velenams ir pavaroms.
Martensitinis nerūdijantis plienas: pavyzdžiui, 440 ° C, kuris gali sudaryti martensitą gesinant, pasiekdamas didelį kietumą (iki 58 HRC) pjovimo įrankiams ir guoliams.
Lydinio plieno: kaip 4140, kuris sujungia didelį stiprumą ir tvirtumą po šilumos apdorojimo, naudojamas automobilių dalyse ir konstrukciniuose komponentuose.
Austenitinis nerūdijančio plieno nesugebėjimas būti termiškai gydomam stiprinimui kompensuoja jo atsparumas korozijai ir formavimui, todėl tai yra papildoma medžiaga pramoninėse programose.
Išvada
Austenitinis nerūdijantis plienas išsiskiria kaip plieno rūšis, kurios negalima sustiprinti atliekant įprastą šilumą. Pagrindinė priežastis yra stabili austenitinė mikrostruktūra, kuri priešinasi fazių transformacijoms šildymo ir aušinimo metu. Užuot pasikliaudamas termiškai apdorojimu, jis įgauna stiprumą per šaltą darbą ir patenkina pramoninius poreikius, turėdamas puikų atsparumą korozijai, formavimui ir aukštai - temperatūros stabilumui.
Austenitinio nerūdijančio plieno savybių supratimas padeda inžinieriams ir gamintojams pasirinkti tinkamas medžiagas. Austenitinis nerūdijantis plienas, reikalingas tiek atsparumui korozijai, tiek vidutinio stiprumo, pavyzdžiui, maisto perdirbimo ir cheminės įrangos, yra idealus pasirinkimas. Tobulėjant materialioms technologijoms, nauji austenitiniai nerūdijančio plieno rūšys gali dar labiau pagerinti veikimą lydinio optimizavimu, tačiau jų pagrindinė savybė būti šilumai -, gydomi stiprinti, lieka nesikeičia.
Tiems, kurie ieško plieno, kurį galima sureguliuoti atliekant šilumą, anglies plienas, lydinio plienas ar martensitinis nerūdijantis plienas yra geresnės galimybės. Tačiau kai prioritetas yra atsparumas korozijai ir formavimui, austenitinis nerūdijantis plienas išlieka nepakartojamas, nepaisant to, kad jis nesugebėjo būti termiškai gydomas.
