Feritinio ir martensitinio nerūdijančio plieno terminio apdorojimo savybės ir eksploatacinės charakteristikos
3. Feritinis nerūdijantis plienas
Feritinio nerūdijančio plieno pagrindinis elementas yra chromas, kuriame yra nuo 12% iki 30% Cr. Šio tipo plienas turi vienos-fazės struktūrą, be fazių perėjimo ir stiprių magnetinių savybių. Jo įprastinė plieno klasė yra 430. Pigesnį 409 tipo nerūdijantį plieną septintajame dešimtmetyje sukūrė JAV, siekdamos sumažinti nerūdijančio plieno kainą. Jis plačiai naudojamas automobilių ir motociklų duslintuvuose ir kanalizacijos vamzdžiuose, taip pat yra feritinio nerūdijančio plieno kategorijoje.
Šio tipo plienas yra mažo stiprumo ir, kaip ir austenitinis plienas, negali būti sustiprintas termiškai apdorojant. Be to, terminio apdorojimo sukeltas grūdelių augimas yra greitesnis nei austenitinio plieno, o grūdelių dydis yra didesnis. Todėl, norint išvengti grūdelių augimo ir austenito fazės virsmo terminio apdorojimo metu, temperatūra neturi būti per aukšta. Paprastai maksimali terminio apdorojimo temperatūra neviršija 850 laipsnių. 4 lentelėje parodytas feritinio nerūdijančio plieno temperatūrų diapazonas.
4 lentelė. Feritinio nerūdijančio plieno temperatūrų intervalai
Apdorojant feritinį nerūdijantį plieną, būtina išlaikyti 370–550 laipsnių temperatūrą, ypač didelio -chromo feritinio nerūdijančio plieno. Ilgą laiką laikant medžiagą nuo 370 iki 550 laipsnių temperatūrų diapazone, lengvai išsivysto 475 laipsnių lūžis, tai yra, padidėja kietumas, pailgėjimas žymiai sumažėja arba tampa lygus nuliui, taip pat sumažėja medžiagos atsparumas korozijai. Eksperimentai parodė, kad 100 valandų kaitinus 27Cr plieną 475 laipsnių temperatūroje, medžiagos tempiamasis stipris kambario temperatūroje padidėja 50%, takumo riba padidėja 150%, pailgėjimas tampa lygus nuliui. Be to, šio plieno suvirinimo savybės nėra geros (suvirinimo karščio paveiktoje zonoje esantys grūdeliai yra įspūdingi ir trapūs).
4. Martensitinis nerūdijantis plienas
Martensitinio nerūdijančio plieno savybės labai skiriasi nuo pirmųjų dviejų rūšių nerūdijančio plieno. Šio tipo nerūdijantis plienas turi skirtingą fazės transformacijos tašką ir gali būti sukietintas grūdinant. Be to, dėl didelio chromo kiekio ir gero kietumo jo stiprumą ir kietumą grūdinimo metu galima reguliuoti plačiame diapazone. Todėl martensitinis nerūdijantis plienas gali būti naudojamas kaip konstrukcinis plienas ir įrankių plienas.
Kai martensitinis nerūdijantis plienas naudojamas kaip įrankių plienas, jis yra gesinimo būsenoje. Norint gesinti, temperatūra turi būti pakelta aukščiau kritinio taško, kad karbidai galėtų virsti austenitu. Kai temperatūra pakyla, kad ištirptų karbidai, anglies difuzijos greitis sulėtėja. Norint gauti vienodą austenito struktūrą, kaitinimo temperatūra paprastai yra 50 laipsnių aukštesnė už kritinę temperatūrą ir reikalingas tam tikras laikymo laikas, kad karbidai visiškai ir tolygiai išsilydytų. Žinoma, kaitinimas per ilgai arba per aukštoje temperatūroje sukels netolygų martensito susidarymą ir padidins liekamąją austenito struktūrą, taip sukeldama vidinius įtempius medžiagoje dėl plėtimosi skirtumo. Martensitinis plienas yra plieno rūšis, jautri terminiam įtrūkimui. Jis turi mažą šilumos perdavimą žemoje temperatūroje ir yra labai linkęs įtrūkti, kai greitai šildomas. Todėl, naudojant medžiagas su didelėmis dalimis, ją reikia iš anksto pašildyti ir greitai atvėsinti. 5 lentelėje parodytos martensitinio nerūdijančio plieno grūdinimo temperatūros.
5 lentelė. Martensitinio nerūdijančio plieno grūdinimo temperatūros
Kai naudojamas kaip konstrukcinis plienas, grūdinimas (gesinimas ir atkaitinimas) turi būti atliekamas pagal grūdinimą. Martensitinis nerūdijantis plienas yra trapumas, o temperatūra neturi būti žemesnė nei 580 laipsnių. Aušinant nuo grūdinimo temperatūrų, dažnai naudojamas gesinimas aliejumi, kad būtų išvengta trapios šilumos; Reikėtų pažymėti, kad martensitinis nerūdijantis plienas turi būti atkaitintas netrukus po gesinimo.
5. Atmosferos poveikiui -kietėjantis nerūdijantis plienas
Nors austenitinis, feritinis ir martensitinis nerūdijantis plienas yra plačiai naudojamas, vis tiek kyla tam tikrų sunkumų naudojant kaip konstrukcinį plieną. Austenitinio nerūdijančio plieno takumo riba yra maža, tik apie 200 N/mm2, ir dar nėra tinkama naudoti kaip konstrukcinis plienas. Nors martensitinis nerūdijantis plienas gali gauti didelę takumo ribą termiškai apdorojant, pavyzdžiui, atkaitinant ir grūdinant, jo atsparumas korozijai yra menkas. Taikomoms reikmėms, kurioms reikalingas didelis atsparumas korozijai ir didelis stiprumas, buvo sukurtas naujo tipo Cr-Ni nerūdijantis plienas, - atsparus atmosferos poveikiui-kietėjantis nerūdijantis plienas (dar vadinamas PH nerūdijančiu plienu).
Naujo tipo nerūdijančio plieno terminis apdorojimas apima atkaitinimą, visišką atkaitinimą, tirpalo atkaitinimą, sendinimą ir transformacinį grūdinimą. Jo savybės yra šios:
• Subrendęs jis yra minkštas ir gali būti lengvai perdirbamas.
• Reikiamas savybes galima gauti tinkamai senstant.
• Jis turi tokį patį atsparumą korozijai kaip ir panašus nerūdijantis plienas, o atsparumas korozijos įtrūkimams yra geresnis.
• Transformacinis gesinimas – tai procesas, kai gesinama žemiau tam tikros temperatūros. Dažniausiai naudojamas nerūdijantis plienas grūdinimui krituliais yra martensitinis, jo plieno klasė yra 631 (0Crl7Ni7A1). Grūdinant šio tipo plieną pirmiausia naudojamas tirpalas, medžiaga kaitinama iki 1000–1100 laipsnių, o po to greitai atšaldoma, o po to atliekamas sendinimo apdorojimas skirtingomis temperatūromis, atsižvelgiant į skirtingus staklių reikalavimus, pvz., 621 laipsnio, 565 laipsnių ir 510 laipsnių sendinimo.
Iš aukščiau pateiktos analizės matyti, kad nerūdijančio plieno atkaitinimas yra sudėtingas. Siekiant patenkinti skirtingus vartotojų reikalavimus, turėtų būti naudojami skirtingi atkaitinimo metodai, atsižvelgiant į skirtingų rūšių plieno savybes.
