Свойства на термична обработка и експлоатационни характеристики на феритна и мартензитна неръждаема стомана
3. Феритна неръждаема стомана
Феритната неръждаема стомана има хром като основен елемент със съдържание от 12% до 30% Cr. Този тип стомана има едно-фазова структура, без фазов преход и силни магнитни свойства. Нейната обща марка стомана е 430. По-евтината неръждаема стомана тип 409 е разработена от Съединените щати през 60-те години на миналия век, за да се намали цената на неръждаемата стомана. Той се използва широко в ауспуси и канализационни тръби за автомобили и мотоциклети, а също така е в категорията на феритна неръждаема стомана.
Този тип стомана има ниска якост и, подобно на аустенитната стомана, не може да бъде укрепена чрез термична обработка. В допълнение, растежът на зърната, причинен от термичната обработка, е по-бърз от този на аустенитната стомана и размерът на зърната е по-голям. Следователно, за да се избегне растеж на зърна и фазова трансформация на аустенит по време на топлинна обработка, температурата не трябва да бъде твърде висока. Обикновено максималната температура на термичната обработка не надвишава 850 градуса. Таблица 4 показва температурния диапазон на феритни неръждаеми стомани.
Таблица 4: Температурни диапазони на феритни неръждаеми стомани
Когато се обработва феритна неръждаема стомана, е необходимо да се поддържа време на престой при температура от 370 до 550 градуса, особено високо-феритна неръждаема стомана с високо съдържание на хром. Ако материалът се държи при температурен диапазон от 370 до 550 градуса за дълго време, лесно е да се развие фрактура от 475 градуса, т.е. твърдостта се увеличава, удължението намалява значително или става нула и устойчивостта на корозия на материала също намалява. Експериментите показват, че след нагряване на стомана 27Cr при 475 градуса за 100 часа, якостта на опън на материала при стайна температура се увеличава с 50%, границата на провлачване се увеличава със 150%, а удължението става нула. Освен това заваръчните характеристики на тази стомана не са добри (зърната в зоната, засегната от топлина-на заваряване, са впечатляващи и крехки).
4. Мартензитна неръждаема стомана
Характеристиките на мартензитната неръждаема стомана са много различни от първите два вида неръждаема стомана. Този тип неръждаема стомана има различна точка на фазова трансформация и може да бъде закалена чрез закаляване. В допълнение, поради високото си съдържание на хром и добрата издръжливост, неговата здравина и издръжливост могат да се регулират в широк диапазон по време на темпериране. Следователно мартензитната неръждаема стомана може да се използва като структурна стомана и инструментална стомана.
Когато мартензитната неръждаема стомана се използва като инструментална стомана, тя е в състояние на закаляване. За охлаждане температурата трябва да се повиши над критичната точка, за да могат карбидите да се превърнат в аустенит. Когато температурите се повишат, за да се стопят карбидите, скоростта на въглеродна дифузия се забавя. За да се получи еднаква аустенитна структура, температурата на нагряване обикновено е с 50 градуса по-висока от критичната температура и е необходимо определено време на задържане, за да се позволи на карбидите да се стопят напълно и равномерно. Разбира се, нагряването за твърде дълго време или при твърде висока температура ще причини неравномерно образуване на мартензит и ще увеличи структурата на остатъчния аустенит, като по този начин ще генерира вътрешни напрежения в материала поради разликата в разширението. Мартензитната стомана е вид стомана, която е чувствителна към термично напукване. Има нисък топлопренос при ниски температури и е много склонен към напукване при бързо нагряване. Следователно, когато се използват материали с големи части, те трябва да бъдат предварително загряти и след това бързо охладени. Таблица 5 показва температурите на отвръщане на мартензитни неръждаеми стомани.
Таблица 5: Температури на закаляване на мартензитни неръждаеми стомани
Когато се използва като конструкционна стомана, закаляването (закаляване и отгряване) трябва да се извърши в съответствие с закаляването. Мартензитната неръждаема стомана има температурна крехкост и температурата не трябва да бъде по-ниска от 580 градуса. При охлаждане от температури на темпериране често се използва закаляване с масло, за да се избегне крехка топлина; Трябва да се отбележи, че мартензитната неръждаема стомана трябва да се отгрява скоро след закаляването.
5. Втвърдена-неръждаема стомана
Въпреки че аустенитните, феритните и мартензитните неръждаеми стомани са широко използвани, те все още имат някои трудности при използването им като структурни стомани. Аустенитната неръждаема стомана има ниска граница на провлачване от само около 200N/mm2 и все още не е подходяща за използване като структурна стомана. Въпреки че мартензитната неръждаема стомана може да получи висока граница на провлачване чрез топлинна обработка като отгряване и темпериране, нейната устойчивост на корозия е слаба. За приложения, изискващи висока устойчивост на корозия и висока якост, е разработен нов тип Cr-Ni неръждаема стомана - устойчива на атмосферни влияния-неръждаема стомана (наричана още PH неръждаема стомана).
Топлинната обработка на новия тип неръждаема стомана включва отгряване, пълно отгряване, отгряване в разтвор, отгряване със стареене и закаляване чрез трансформация. Свойствата му са:
• В зряло състояние е меко и лесно се преработва.
• Необходимите свойства могат да бъдат получени чрез подходящо третиране със стареене.
• Има същата устойчивост на корозия като подобни неръждаеми стомани, с подобрена устойчивост на корозионно напукване под напрежение.
• Трансформационното охлаждане е процесът на охлаждане под определена температура. Най-често използваната неръждаема стомана за втвърдяване на валежите е мартензитна, а нейната марка стомана е 631 (0Crl7Ni7A1). Закаляването на този тип стомана включва първо използването на разтвор, нагряване на материала до 1000-1100 градуса и след това бързо охлаждане и след това извършване на обработка със стареене при различни температури в съответствие с различните изисквания на машинния инструмент, като 621 градуса, 565 градуса и 510 градуса стареене.
От горния анализ може да се види, че отгряването на неръждаема стомана е сложно. Трябва да се използват различни методи на отгряване в съответствие с характеристиките на различните степени на стомана, за да се отговори на различните изисквания на потребителите.
