Co to jest stal martenzytyczna?

Odporność na korozję, wysoka wytrzymałość, odporność na ciepło i właściwości higieniczne są wśród wielu znanych atrybutów stali nierdzewnej. Różnice pomiędzy pięcioma głównymi kategoriami stali nierdzewnej pochodzą z różnej kompozycji chemicznej każdego z nich.

Image Credit: Ulbrich Stainless Steels & Special Metals.

What is Martensitic Steel?

Martenzytyczna stal nierdzewna jest dobrym wyborem dla różnych zastosowań ze względu na jej trwałość, wytrzymałość i odporność na korozję. Skład i właściwości stali martenzytycznej dają jej przewagę nad innymi rodzajami stali w różnych funkcjach przemysłowych.

Dzięki swojemu składowi chemicznemu, obróbce cieplnej i starzeniowej może prowadzić do utwardzenia i wzmocnienia stali martenzytycznej. Te zabiegi sprawiają, że stal martenzytyczna jest idealną opcją przy produkcji zaworów mechanicznych i instrumentów, części turbin, instrumentów medycznych i innych zastosowań i produktów.

Skład stali martenzytycznej

Chrom zazwyczaj stanowi 11,5-18% składu stali martenzytycznej, wraz z 1,2% węgla i niklu. Podczas gdy niższa zawartość niklu czyni go mniej odpornym na korozję w porównaniu z innymi rodzajami stali nierdzewnej, wysoki procent węgla powoduje, że stal ma strukturę molekularną, która jest szczególnie wytrzymała.

Mangan, nikiel i molibden są wśród innych elementów stopowych w stali martenzytycznej.

Przetwarzanie martenzytycznej stali nierdzewnej

Szybkie chłodzenie stali martenzytycznej

Typ 410 stal nierdzewna, 420 stal nierdzewna, i 440A stal nierdzewna są wśród najbardziej powszechnych typów martenzytycznych stali. Te martenzytyczne stale nierdzewne reagują na obróbkę cieplną dużo jak stopy stali wysokowęglowej. Zawartość węgla określa maksymalną hartowanego twardość stali nierdzewnej.

Ogrzewanie stali do wysokich temperatur, które są następnie przez szybki proces chłodzenia powoduje hartowania. Wysoka hartowność stopów martenzytycznych oznacza, że jest to często nazywane „hartowaniem w powietrzu”.

Materiał jest zwykle ponownie ogrzewany w niskich temperaturach, aby stres-relieve mikrostruktury, lub jest ponownie ogrzewany do nieco wyższych temperatur w celu odpuszczania (miękkość) materiału, aby osiągnąć pośrednie poziomy twardości. Wynika to z kruchej struktury zahartowanego materiału martenzytycznego.

Ogrzanie stopu do temperatury tuż poniżej jego temperatury krytycznej powoduje wyżarzanie procesowe. Dla kontrastu, dłuższe chłodzenie po podgrzaniu stopu do temperatury krytycznej skutkuje pełnym wyżarzaniem.

Typy stali martenzytycznej

Zawartość węgla w stali martenzytycznej oznacza, że może być z kolei dalej podzielona na dwa różne typy.

Niskowęglowa stal martenzytyczna

Z jej niską zawartością węgla pomiędzy 0.05% do 0,25%, wersje niskowęglowe stali martenzytycznej mają większy potencjał do produkcji, oferują wyższą odporność na korozję i są ogólnie mocniejsze.

Wysokowęglowa stal martenzytyczna

Wysokowęglowa stal martenzytyczna zazwyczaj ma wyższą zawartość węgla: między 0,61% a 1,50%. Zwiększona zawartość węgla sprawia, że stal jest mocniejsza, ponieważ węgiel wzmacnia strukturę molekularną. Trudno jest spawać stal lub łatwo formować ją w inne kształty ze względu na to, że jest bardziej krucha.

Typ 410 Stal nierdzewna

Typ 410 stal nierdzewna jest martenzytyczna gatunek stali nierdzewnej, który jest uważany za martenzytyczny ogólnego przeznaczenia. Może być stosowany w produkcji tłoków i zaworów, jak również elementy złączne, sprężyny, szpilki, sztućce, okucia, klipsy pistoletowe, części mikrometrów, łopatki turbin, pręty pomp, ekrany węglowe, nakrętki i śruby, armatura, łożyska kulkowe, wirniki i wały.

Zmiany w obróbce cieplnej hartowania i odpuszczania dadzą różne poziomy twardości.

Typ 410 jest zwykle dostarczany w formie wyżarzonej, jednak typ 410 może być również dostarczany z minimalną twardością RC35 dla grubości mniejszej niż 0,040 „. Walcowana na zimno wersja o minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 110000 psi jest kolejną opcją dostawy.

Typ 420 Stal nierdzewna

Obejmująca dość szeroki zakres poziomów twardości w obu swoich utwardzonych i odpuszczonych formach, stal nierdzewna typu 420 ma zakres węgla od 0,15% do 0,45% zawartości węgla.

Obróbka cieplna, w tym walcowanie na zimno z minimalną wytrzymałością na rozciąganie 120000 psi, oznacza, że stal nierdzewna typu 420 może być dostarczana na różnych poziomach węgla, aby spełnić określone wymagania dotyczące twardości lub właściwości mechanicznych

Różne twardości można uzyskać poprzez cykle obróbki cieplnej, co czyni typ 420 pożądanym, gdy hartowane produkty są niezbędne do określonych zastosowań. Ten stop stali jest hartowalny do poziomu RC40-50.

Stali nierdzewnej typu 420 można używać w różnych zastosowaniach, w tym w elementach złącznych, sztućcach, narzędziach chirurgicznych, częściach maszyn, broni palnej, tulejach i elementach wykończeniowych zaworów.

Typ 440 Stal nierdzewna

Chociaż ma ograniczoną formowalność w stanie wyżarzonym, stal nierdzewna typu 440A ma większą zdolność hartowania niż typ 410 lub typ 420.

Była hartowalna do ponad RC50, ten gatunek stali nierdzewnej jest wyjątkowo odpowiedni do wykrawania w zastosowaniach ostrzowych. Ostrza pozostają ostrzejsze i dłużej dzięki wysokiej twardości tego gatunku.

Typowe zastosowania obejmują:

• Łożyska
• Sztućce
• Instrumenty chirurgiczne

W zastosowaniach, w których odporność na korozję i wysoka twardość są ważne, typ 440A jest również używany.

Inne gatunki martenzytyczne

Na rynku dostępne są również mniej popularne gatunki martenzytyczne o specjalnych wymaganiach dotyczących składu chemicznego i/lub właściwości mechanicznych niż te wymienione powyżej. Jednak najczęściej wymieniane stale martenzytyczne to typy 410, 420 i 440.

Charakterystyka stali martenzytycznej

Stali martenzytycznej ma wiele właściwości (oprócz wytrzymałości), które odróżniają ją od innych rodzajów stali nierdzewnej. Obejmuje szeroki zakres zastosowań, gatunki martenzytycznych stali nierdzewnych są używane do zwalczania stosunkowo łagodnych warunkach korozyjnych lub tworząc maksymalną sztywność i wytrzymałość na zimno formowane części.

Jak dzielą wiele z tych samych cech, martenzytycznych gatunków stali są zgrupowane razem, gdy producenci są określając stopów stali.

Spawalność

Większość form stali martenzytycznej nie reagują korzystnie do spawania, ponieważ są one zazwyczaj kruche. Kiedy hartowane i odpuszczane, to kruchość stali martenzytycznej, która zwiększa jego applications.

Proces hartowania i odpuszczania obejmuje ogrzewanie metalu, a następnie chłodzenie go, aby ustawić go w miejscu szybko. Wysokowęglowe martenzytyczne stale nierdzewne nie są ogólnie zalecane do zastosowań spawalniczych, jednak typ 410 stali nierdzewnej może być spawany z stosunkowo łatwo.

Magnetyzm

Krystalicznie podobna struktura molekularna może być magnetyczna, jeśli jest żelazo obecne w stopie stali martenzytycznej. Wiele rodzajów stali martenzytycznej są magnetyczne. To może sprawić, że metale łatwiejsze do sortowania, ale może to sprawić, że produkcja i procesy spawania trudniejsze. Stale martenzytyczne są magnetyczne zarówno w stanie utwardzonym jak i wyżarzonym.

Formability

A metal’s ability to be made into different shapes without breaking or cracking is termed its formability. Wraz ze wzrostem zawartości węgla, formowalność stali martenzytycznej spada. Choć możliwe, niskie formy węgla nie są idealne do kształtowania.

Wysoka wytrzymałość

Martenzytyczne stale nierdzewne są często, choć nie zawsze, używane, gdy wysokie właściwości mechaniczne są niezbędne. Ich stopień odporności na korozję ogranicza ich zastosowanie bardziej niż innych stopów w rodzinie stali nierdzewnej.

Powierzchniowe plamy rdzy może często pojawiają się na ich powierzchni. Mogą być stosowane w stanie wyżarzonym, gdy wymagana jest tylko ograniczona odporność na korozję lub odporność na skalowanie w podwyższonej temperaturze. Ich najwyższa odporność na korozję jest osiągana w stanie utwardzonym lub odpuszczonym.

Utwarzana Martenzytyczna stal nierdzewna

Jak zapewniają najlepsze właściwości formowania, martenzytyczne gatunki są zwykle dostarczane do producentów w stanie wyżarzonym. Hartowanie obróbka cieplna zazwyczaj następuje operacji formowania.

W porównaniu do serii 300, austenityczne gatunki stali nierdzewnej 410 i 420 mogą być również osiągnięte w zimnej kondycji w stosunkowo niskich poziomach wytrzymałości na rozciąganie.

Jak jest martenzytyczna stal różni się od innych rodzajów stali nierdzewnej?

Różne rodzaje stali nierdzewnej różnią się w ich strukturze chemicznej i składników. Czynniki te określają zachowanie stali i jej możliwych zastosowań.

Austenityczna stal nierdzewna

Ten typ stali nierdzewnej jest bardzo odporny na korozję i jest jednym z najczęściej używanych typów stali nierdzewnej, ponieważ posiada wysoką zawartość chromu w porównaniu do innych typów stali nierdzewnej. Stale te składają się również z azotu, manganu i niklu.

Stale austenityczne są spawalne (w przeciwieństwie do stali martenzytycznej), formowalne i zazwyczaj niemagnetyczne. Nie nadaje się do obróbki cieplnej – może być tylko utwardzona przez pracę na zimno.

Ferrytyczna stal nierdzewna

Ferrytyczna stal ma wysoką zawartość chromu i niską zawartość węgla. Oznacza to, że stal ferrytyczna nie jest tak mocna jak stal martenzytyczna (w wyniku niskiej zawartości węgla), ale jest bardzo odporna na korozję i jest magnetyczna.

Najczęściej używane w naczyniach kuchennych, do budowy maszyn przemysłowych i w przemyśle samochodowym, stale ferrytyczne nie są również poddawane obróbce cieplnej. Są one przetwarzane prawie wyłącznie w wyżarzonej temper.

Precipitations Hardened (PH) Stal nierdzewna

PH stal nierdzewna jest wykonana przez dodanie miedzi, molibdenu, aluminium i tytanu, albo przez siebie lub w dowolnej kombinacji. Metale te mogą być trzy lub cztery razy silniejsze niż stali austenitycznej i mają stosunkowo niską toughness.

Due to jego unikalną mieszankę wytrzymałości i dobrej formowalności, PH stal jest zwykle używany w ropy i gazu, przemysłu lotniczego i jądrowego.

Hardened Martensitic Stainless Steel

Martensitic stal staje się silniejszy i twardszy po obróbce cieplnej, która jest wśród jego głównych zalet. Po podgrzaniu i szybko schłodzone, atomy stają się co jest znane jako ciało-centered tetragonal, zniekształconej pozycji, która sprawia, że stal twardsze i mocniejsze. Liczne procesy mogą być wykorzystane do hartowania stali martenzytycznej.

Hartowanie w wieku

Poprzez ogrzewanie w celu utworzenia osadów, które zapobiegają przemieszczaniu się defektów w strukturze molekularnej stali, stal jest hartowana. Powstrzymanie tych defektów sprawia, że metal jest twardszy i mocniejszy. Po podgrzaniu, jest ona następnie przechowywana przez wiele godzin w podwyższonej temperaturze, aż do zakończenia procesu, który jest często wykorzystywany do zwiększenia wytrzymałości stali martenzytycznej.

Onnealing

Onnealing polega na ogrzewaniu stali w celu ujednolicenia jej struktury molekularnej i usunięcia naprężeń. Dzięki temu stal jest bardziej miękka i łatwiejsza w obróbce.

Utrzymywanie ciepła i odpuszczanie

Utrzymywanie ciepła i odpuszczanie to proces, który utwardza stal poprzez ogrzewanie, gwałtowne chłodzenie, a następnie ponowne ogrzewanie metalu. Metal jest twardy, ale bardzo kruchy po początkowym ogrzewaniu i chłodzeniu, ale drugie ogrzewanie ma na celu doprowadzenie stali z powrotem do temperatury, w której jest plastyczna.

Podsumowanie

Istnieje wiele rodzajów i gatunków stali nierdzewnej, które pasują do pięciu głównych kategorii. Stal nierdzewna jest wiele charakterystycznych cech sprawiają, że idealny dla szerokiej gamy różnych zastosowań. Martenzytyczna stal nierdzewna jest wszechstronny stal, która ma wiele praktycznych zastosowań w różnych gałęziach przemysłu.

Martenzytyczna stal nierdzewna jest bardzo czuły na wiele form obróbki cieplnej, które mogą zwiększyć twardość, wytrzymałość i odporność na korozję. Martenzytyczna stal nierdzewna wytrzymałość i odporność na korozję są idealne do zastosowań morskich, przemysłowych i medycznych, podczas gdy jego wszechstronność może uczynić go rozwiązaniem wielu problems.

This information has been sourced, recenzja i dostosowane z materiałów dostarczonych przez Ulbrich Stainless Steels & Special Metals, Inc.

Więcej informacji na temat tego źródła można znaleźć na stronie Ulbrich Stainless Steels & Special Metals, Inc.

Cytaty

.