Ce este oțelul martensitic?

Rezistența la coroziune, rezistența ridicată, rezistența la căldură și proprietățile igienice se numără printre numeroasele atribute bine cunoscute ale oțelului inoxidabil. Distincțiile dintre cele cinci categorii principale de oțeluri inoxidabile provin din compoziția chimică diferită a fiecăreia.

Creditul imaginii: Ulbrich Stainless Steels & Special Metals.

Ce este oțelul martensitic?

Oțelul inoxidabil martensitic este o alegere bună pentru o varietate de aplicații datorită durabilității, rezistenței și rezistenței sale la coroziune. Compoziția și proprietățile oțelului martensitic îi conferă avantaje față de alte tipuri de oțel în diverse funcții industriale.

Datorită compoziției sale chimice, tratamentele termice și de îmbătrânire pot duce la întărirea și întărirea oțelului martensitic. Aceste tratamente fac din oțelul martensitic o opțiune ideală la fabricarea de supape și instrumente mecanice, piese de turbine, instrumente medicale și alte aplicații și produse.

Compoziția oțelului martensitic

Cromul reprezintă de obicei 11,5-18% din compoziția oțelului martensitic, împreună cu 1,2% carbon și nichel. În timp ce conținutul mai mic de nichel îl face mai puțin rezistent la coroziune în comparație cu alte tipuri de oțeluri inoxidabile, procentul ridicat de carbon face ca oțelul să aibă o structură moleculară deosebit de robustă.

Manganul, nichelul și molibdenul se numără printre celelalte elemente de aliere din oțelul martensitic.

Procesarea oțelului inoxidabil martensitic

Oțelul martensitic cu răcire rapidă

Oțelul inoxidabil tip 410, oțelul inoxidabil 420 și oțelul inoxidabil 440A sunt printre cele mai comune tipuri de oțeluri martensitice. Aceste oțeluri inoxidabile martensitice reacționează la tratamentul termic foarte asemănător cu aliajele de oțel cu conținut ridicat de carbon. Conținutul de carbon definește duritatea maximă la călire a oțelului inoxidabil.

Încălzirea oțelului la temperaturi ridicate, care sunt apoi urmate de un proces de răcire rapidă, duce la călire. Capacitatea mare de călire a aliajelor martensitice face ca acest proces să se numească adesea „călire la aer”.

Materialul este de obicei reîncălzit la temperaturi scăzute pentru a ușura sub tensiune microstructura, sau este reîncălzit la temperaturi ușor mai ridicate pentru a tempera (înmuia) materialul și a obține niveluri intermediare de duritate. Acest lucru se datorează structurii fragile a materialului martensitic călit martensitic.

Încălzirea aliajului până puțin sub temperatura sa critică are ca rezultat recoacerea de proces. În schimb, răcirea mai îndelungată după încălzirea aliajului până la o temperatură imediat superioară temperaturii critice are ca rezultat recoacerea completă.

Tipuri de oțel martensitic

Conținutul de carbon al oțelului martensitic înseamnă că acesta poate fi, la rândul său, împărțit în două tipuri diferite.

Oțel martensitic cu conținut scăzut de carbon

Cu un conținut scăzut de carbon cuprins între 0,5 și 0,5 %.05% până la 0,25%, versiunile cu conținut scăzut de carbon ale oțelului martensitic au un potențial mai mare de fabricare, oferă o rezistență mai mare la coroziune și sunt, în general, mai puternice.

Oțel martensitic cu conținut ridicat de carbon

Oțelul martensitic cu conținut ridicat de carbon are, de obicei, un conținut mai mare de carbon: între 0,61% și 1,50%. Un conținut crescut de carbon face ca oțelul să fie mai rezistent, deoarece carbonul întărește structura moleculară. Este greu de sudat oțelul sau de modelat cu ușurință în alte forme din cauza faptului că este mai fragil.

Oțel inoxidabil de tip 410

Oțelul inoxidabil de tip 410 este o calitate de oțel inoxidabil martensitic care este considerat ca fiind martensitic de uz general. Acesta poate fi utilizat în producția de pistoane și supape, precum și de elemente de fixare, arcuri, pini, tacâmuri, feronerie, cleme pentru arme, piese micrometrice, lame de turbină, tije de pompă, ecrane de cărbune, piulițe și șuruburi, fitinguri, rulmenți cu bile, rotoare și arbori.

Schimbările în tratamentele termice de călire și revenire vor da diferite niveluri de duritate.

Tipul 410 este de obicei furnizat în formă recoaptă, cu toate acestea, tipul 410 poate fi, de asemenea, furnizat cu o duritate minimă de RC35 pentru calibre mai mici de 0,040 „. O versiune laminată la rece cu o rezistență minimă la tracțiune de 110000 psi este o altă opțiune de furnizare.

Oțel inoxidabil tip 420

Cuprinzând o gamă destul de largă de niveluri de duritate atât în formele sale călite, cât și în cele călite, oțelul inoxidabil tip 420 are o gamă de conținut de carbon de la 0,15% la 0,45% conținut de carbon.

Tratarea termică, inclusiv laminarea la rece cu o rezistență minimă la tracțiune de 120000 psi, înseamnă că oțelul inoxidabil tip 420 poate fi furnizat la diferite niveluri de carbon pentru a satisface cerințe specifice de duritate sau de proprietăți mecanice

Diferite durități pot fi obținute prin intermediul ciclurilor de tratare termică, ceea ce face ca tipul 420 să fie de dorit atunci când sunt necesare produse călite pentru aplicații specifice. Acest aliaj de oțel poate fi călit până la valori cuprinse între RC40-50.

Oțelul inoxidabil tip 420 poate fi utilizat într-o varietate de aplicații, inclusiv elemente de fixare, tacâmuri, unelte chirurgicale, piese de mașini, arme de foc, bucșe și garnituri de supape.

Oțelul inoxidabil de tip 440

Deși are o formabilitate limitată în stare recoaptă, oțelul inoxidabil de tip 440A are o capacitate de călire mai mare decât tipul 410 sau tipul 420.

Cu o capacitate de călire de peste RC50, acest tip de oțel inoxidabil este extrem de potrivit pentru decuparea în aplicații cu lame. Lamele vor rămâne mai ascuțite și pentru mai mult timp datorită durității ridicate a acestui grad.

Utilizările tipice includ:

• Rulmenți
• Cuțitărie
• Instrumente chirurgicale

În aplicațiile în care rezistența la coroziune și duritatea ridicată sunt importante, tipul 440A este, de asemenea, utilizat.

Alte tipuri martensitice

Sunt disponibile pe piață și alte tipuri martensitice mai puțin obișnuite, cu cerințe speciale de compoziție chimică și/sau proprietăți mecanice decât cele enumerate mai sus. Cu toate acestea, cele mai frecvent referite oțeluri martensitice sunt tipurile 410, 420 și 440.

Caracteristicile oțelului martensitic

Oțelul martensitic are mai multe proprietăți (în afară de rezistența sa) care îl diferențiază de alte tipuri de oțeluri inoxidabile. Acoperind o gamă largă de aplicații, clasele de oțeluri inoxidabile martensitice sunt utilizate pentru combaterea condițiilor corosive relativ blânde sau pentru crearea unei rigidități și rezistențe maxime pentru piesele formate la rece.

Pentru că împărtășesc multe dintre aceleași caracteristici, clasele de oțel martensitice sunt grupate împreună atunci când producătorii specifică aliaje de oțel.

Sudabilitate

Majoritatea formelor de oțel martensitice nu reacționează favorabil la sudare, deoarece sunt de obicei fragile. Atunci când este călit și revenit, fragilitatea oțelului martensitic este cea care îi sporește aplicațiile.

Procesul de călire și revenire implică încălzirea metalului și apoi răcirea acestuia pentru a-l fixa rapid. Oțelurile inoxidabile martensitice cu conținut ridicat de carbon nu sunt, în general, recomandate pentru aplicații sudate, cu toate acestea, oțelul inoxidabil de tip 410 poate fi sudat cu relativă ușurință.

Magnetism

Structura moleculară asemănătoare cristalului poate fi magnetică dacă există fier prezent în aliajul de oțel martensitice. Multe tipuri de oțel martensitic sunt magnetice. Acest lucru poate face ca metalele să fie mai ușor de sortat, dar poate îngreuna procesele de fabricare și sudare. Oțelurile martensitice sunt magnetice atât în stare călită, cât și în stare recoaptă.

Formabilitate

Capacitatea unui metal de a fi transformat în diferite forme fără a se rupe sau a se crăpa se numește formabilitatea sa. Pe măsură ce crește conținutul de carbon, capacitatea de formare a oțelului martensitic scade. Deși sunt posibile, formele cu conținut scăzut de carbon nu sunt ideale pentru modelare.

Rezistență ridicată

Oțelurile inoxidabile martensitice sunt adesea, deși nu întotdeauna, utilizate atunci când sunt necesare proprietăți mecanice ridicate. Gradul lor de rezistență la coroziune le limitează aplicarea mai mult decât alte aliaje din familia oțelurilor inoxidabile.

Petele superficiale de rugină pot apărea adesea pe suprafețele lor. Ele pot fi utilizate în stare recoaptă atunci când este necesară doar o rezistență limitată la coroziune sau rezistență la scalare la temperaturi ridicate. Cea mai mare rezistență la coroziune a acestora se obține în stare călit sau revenit.

Oțel inoxidabil martensitic recopt

Pentru că oferă cele mai bune caracteristici de formare, clasele martensitice sunt de obicei furnizate producătorilor în stare recoaptă. Tratamentul termic de călire urmează, în general, după operațiunile de deformare.

În comparație cu seria 300, clasele de oțeluri inoxidabile austenitice 410 și 420 pot fi, de asemenea, obținute în stare prelucrată la rece la niveluri relativ scăzute de rezistență la tracțiune.

Cum diferă oțelul martensitic de alte tipuri de oțeluri inoxidabile?

Diferitele tipuri de oțeluri inoxidabile diferă prin structura și componentele lor chimice. Acești factori determină comportamentul oțelului și aplicațiile sale posibile.

Oțelul inoxidabil austenitic

Acest tip de oțel inoxidabil este foarte rezistent la coroziune și este unul dintre cele mai utilizate tipuri de oțel inoxidabil, deoarece posedă un conținut ridicat de crom în comparație cu alte tipuri de oțel inoxidabil. Aceste oțeluri sunt compuse, de asemenea, din azot, mangan și nichel.

Oțelul austenitic este sudabil (spre deosebire de oțelul martensitic), modelabil și, de obicei, nemagnetic. Nu poate fi tratat termic – poate fi călit doar prin prelucrare la rece.

Oțelul inoxidabil feritic

Oțelul feritic are un conținut ridicat de crom și un conținut scăzut de carbon. Acest lucru înseamnă că oțelul ferritic nu este la fel de puternic ca oțelul martensitic (ca urmare a conținutului scăzut de carbon), dar este foarte rezistent la coroziune și este magnetic.

Utilizate cel mai adesea în ustensilele de bucătărie, pentru construcția de mașini industriale și în industria auto, oțelurile feritice nu sunt, de asemenea, tratabile termic. Ele sunt prelucrate aproape exclusiv în temperaturile recoapte.

Oțel inoxidabil călit prin precipitare (PH)

Oțelul inoxidabil PH este fabricat prin adăugarea de cupru, molibden, aluminiu și titan, fie singure, fie în orice combinație. Aceste metale pot fi de trei sau patru ori mai rezistente decât oțelul austenitic și au o tenacitate relativ scăzută.

Datorită amestecului său unic de rezistență și de bună formabilitate, oțelul PH este utilizat de obicei în industria petrolieră și a gazelor, în industria aerospațială și în cea nucleară.

Oțelul inoxidabil martensitic călit

Oțelul martensitic devine mai rezistent și mai dur după tratamentul termic, ceea ce se numără printre principalele sale beneficii. Atunci când este încălzit și răcit rapid, atomii devin ceea ce se numește tetragonal centrat pe corp, o poziție distorsionată care face ca oțelul să fie mai dur și mai puternic. Numeroase procese pot fi utilizate pentru a căli oțelul martensitic.

Încălzirea prin îmbătrânire

Prin încălzirea acestuia pentru a forma precipitate care împiedică mișcarea defectelor din structura moleculară a oțelului, oțelul este călit. Contenția acestor defecte face ca metalul să fie mai dur și mai rezistent. După încălzire, acesta este apoi depozitat timp de câteva ore la o temperatură ridicată până când procesul, care este adesea folosit pentru a crește rezistența oțelului martensitic, este finalizat.

Curățarea

Curățarea implică încălzirea oțelului pentru a face structura moleculară a acestuia mai omogenă și pentru a elimina tensiunile. Acest lucru are ca rezultat un oțel mai moale care este mai ușor de manipulat.

Încălzirea și revenirea

Încălzirea și revenirea este un proces care întărește oțelul prin încălzire, răcire rapidă și apoi încălzirea din nou a metalului. Metalul este dur, dar foarte fragil după încălzirea și răcirea inițială, dar a doua încălzire are ca scop readucerea oțelului la o temperatură la care este ductil.

Rezumat

Există mai multe tipuri și calități de oțel inoxidabil care se încadrează în cinci categorii principale. Numeroasele caracteristici distinctive ale oțelului inoxidabil îl fac ideal pentru o gamă largă de aplicații diferite. Oțelul inoxidabil martensitic este un oțel versatil care are multe utilizări practice în diverse industrii.

Oțelul inoxidabil martensitic este foarte receptiv la multiple forme de tratament termic care pot crește duritatea, rezistența și rezistența la coroziune. Rezistența și rezistența la coroziune a oțelului inoxidabil martensitic sunt ideale pentru aplicațiile marine, industriale și medicale, în timp ce versatilitatea sa îl poate transforma în soluția la o serie de probleme.

Această informație a fost obținută, revizuită și adaptată din materiale furnizate de Ulbrich Stainless Steels & Special Metals, Inc.

Pentru mai multe informații despre această sursă, vă rugăm să vizitați Ulbrich Stainless Steels & Special Metals, Inc.

Citate

.