Tehnologija na internetu

Ta objava naj ne bo sprejeta kot dokončna resnica; vsak naj raziskuje in preverja

Menu

  VPLIV LEGIRNIH ELEMENTOV NA OBLIKO DIAGRAMA Fe-Fe3C

  Fe-Fe3C Na obliko diagrama vplivajo tudi legirni elementi. Glede na vpliv, delimo legirne elemente na dve skupini.

Cr, Mo, Si, Al, Ti, Nb in nekateri drugi, ki širijo področje ferita. Določen delež teh elementov zelo zožijo avstenitno področje. Pri večjih koncentracijah ima tako jeklo vedno feritno strukturo. Takšno jeklo ne spreminja svojo kristalno zgradbo, med segrevanjem in ohlajanjem. Feritna jekla so magnetna,  mehka in plastična.  Imajo dobro varivost, toda ne dajo se toplotno obdelat.Najbolj znano feritno jeklo je transformatorsko jeklo.

Mn, Ni, Co, Pd, Ir, Pt, C, N, širijo avstenitno področje. Po določeni koncentraciji teh elementov ima jeklo vedno avstenitno strukturo. Avstenitna jekla so bolj trdna, bolj žilava in bolj plastična od feritnih. Tudi ta jekla se ne dajo toplotno obdelat.

Nerjavna jekla so materiali, ki vedno bolj prodirajo v naše vsakdanje življenje. Imajo vrsto prednosti pred običajnimi konstrukcijskimi jekli. Poglavitna prednost je njihova korozijska odpornost, slabost pa je njihova cena, saj so približno trikrat dražji od običajnih jekel. Korozijska odpornost pomeni, da so obstojni v vlažni atmosferi oziroma odporni na delovanje kislin, lugov itd. No, velja poudariti, da niso vsa nerjavna jekla odporna na vse agresivne medije, zato je potrebno skrbno izbratu material glede na specifiko okolja va katerem bodo delovala.

No za nerjavna jekla srečamo tudi druge izraze in sicer: inox (izhaja iz francoske besede inoxydable=nerjaven), rostfrei (nemško), črno-bela jekla, srebrna jekla, itd.

Nerjavna jekla so vse tiste zlitine , ki imajo v trdni raztopini vsaj 11 do 12% kroma ( atomu železa so nadomeščeni z atomi kroma). Za povečanje korozijske obstojnosti pa se dodaja tudi nikelj in molibden.

V tem primeru krom, ki je alfagen, spremeni svoj značaj in niklju bistveno pomaga pri povečanju obstojnosti avstenita. Pomemben je pri temu tudi ekonomski učinek. Cena niklja je bistveno višja od cene kroma. Ta jekla vsebujejo najbolj pogosto 16 do 20 %Cr in 8 do 10 %Ni. V diagramu je to področje označejo s kvadratkom.

Korozijska jekla v grobem delimo:

  • feritna, ki vsebujejo od 11,5 do 29% kroma in manj kot 0,008% ogljika.
  • martenzitna, ki vsebujejo 12 do 19% kroma in več kot 0,008% ogljika.
  • avstenitna, ki vsebujejo 16 do 26% kroma, 8 do 27% niklja in do 0,15% ogljika.

 

 

Feritna nerjavna jekla napogosteje srečamo v industriji bele tehnike, kjer se uporabljajo za bobne pralnih strojev, ali pa za različne delovne pulte. So magnetična in najcenejša nerjavna jekla.

Martenzitna nerjavna jekla vsebujejo več kot 0,008% ogljika, drugače pa so po kemični sestavi močno podobna feritnim. Imajo dobre mehanske lastnosti (trdnost in odpornost na obrabo).   Uporabljamo jih  za vodne turbine, zelo pogosto pa tudi za razna rezilna orodja. Tudi veliko kuhinjskih nožev, ki morajo biti ostri in jih uporabljamo za rezanje mesa so iz martenzitnega nerjavnega jekla.

No najbolj razširjena so avstenitna nerjavna jekla. To so jekla, ki poleg kroma vsebujejo tudi nikelj. Zanje je značilno, da so nemagnetna in jih zato lahko hitro prepoznamo, če le imamo v žepu magnet. Večina nerjavnih jekel, ki so v maloprodaji so ravno avstenitna nerjavna jekla. V gospodinstvu jih uporabljamo za kuho ali jedilni pribor. Pa tudi razne cevi, pločevina, fitingi, prirobnice so iz tega jekla. Značilnost teh jekel je dobra varivost, ker pa so izredno žilava je strojna obdelava težavnejša, čeprav so relativno mehka v primerjavi z nelegiranimi nizkoogljičenimi jekli.

Krom na površini tvori kromov oksid, ki ne odpade s površine in ščiti jeklo pred korozijo ter tako zagotavlja nerjavnost. Ogljik je nezaželen element, ker se kemično veže na krom in pri tem tvori karbide, zato se vsebnost kroma v trdni raztopini zmanjša. Zaradi tega uporabljamo toplotno obdelavo, ki se imenuje gašenje. Pri tem jekla s temperature 1000 do 11500C zelo hitro ohladimo v vodi. Vsa pločevina je zato dobavljena v gašenem stanju. Nikelj poveča korozijsko odpornost v oksidativnih medijih in zagotavlja dobro žilavost. Molibden povečuje odpornost na jamičasto korozijo. Titan, niobij, cirkonij in tantal pa se uporabljajo kot stabilizatorji.

Odvisnost strukture jekel, ki vsebujejo več legirnih elementov, je podana s Shaflerjevim diagramom. Na abscisi diagrama se nanaša Cr ekvivalent, na ordinati pa Ni ekvavilent. Krom in nikelj ekvivalenta, ki se izračunata po krajših ali daljših enačbah, predstavljata skupni učinek alfagenih oz. gamagenih legirnih elementov. V novejšem času se za ta namen uporablja Espyjev diagram, ki se od Shaflerjevega prosto razlikuje samo v enačbah za iziračun Cr_ekv in Ni_ekv.

PODROBNEJŠI OPISI POSAMEZNIH NERJAVNIH JEKEL

Avstenitna nerjavna jekla

so posebna skupina zlitin, ki vsebujejo krom (Cr) kot glavni legirni element, kar jim omogoča odpornost proti koroziji. Različne vrste nerjavnih jekel se razlikujejo glede na sestavo legirnih elementov, kar vpliva na njihove mehanske lastnosti, uporabo in magnetne lastnosti. Tukaj so ključne značilnosti in razlike med naštetimi vrstami nerjavnih jekel:

 

  1. Nerjavno jeklo 301
  • Sestava: Približno 16–18% Cr, 6–8% Ni, manj kot 0,15% C.
  • Uporaba: Je avstenitno nerjavno jeklo, ki se uporablja predvsem v aplikacijah, kjer je potrebna dobra kombinacija trdnosti, elastičnosti in korozijske odpornosti, kot so vzmeti, jekleni trakovi in orodja.
  • Magnetne lastnosti: V osnovnem stanju je nemagnetno. Vendar pa postane magnetno, ko je hladno preoblikovano (npr. vlečeno ali valjano).
  • Odrezovalne lastnosti: Ima slabše odrezovalne lastnosti zaradi visoke trdote in nagnjenosti k utrjevanju med obdelavo. Obdelava zahteva uporabo ostrih orodij in nižjih hitrosti podajanja, da se prepreči prekomerno utrjevanje.
  • Nasveti za obdelavo: Priporočljiva je uporaba karbidnih orodij s hladilno tekočino, da se zmanjša pregrevanje in poveča življenjska doba orodja.
  • Varivost: Dobro varivo, vendar je nagnjeno k razpokam zaradi svoje visoke trdnosti in nagnjenosti k utrjevanju med obdelavo. Zvarjeno območje je lahko trdo in bolj občutljivo na razpoke.
  • Priporočila: Priporočena uporaba nizkoogljičnih dodajnih materialov (npr. 308L) za zmanjšanje nagnjenosti k razpokam in medzrni koroziji.
 
 
  1. Nerjavno jeklo 308
  • Sestava: Približno 19–21% Cr, 9–11% Ni, manj kot 0,08% C.
  • Uporaba: Pogosto se uporablja kot varilna žica in dodatek za varjenje drugih avstenitnih nerjavnih jekel, kot je 304. Ima dobro odpornost proti visokim temperaturam in koroziji.
  • Magnetne lastnosti: Nemagnetno v svojem osnovnem stanju, tudi po hladni obdelavi ostaja v veliki meri nemagnetno.
  • obdeluje zaradi visoke trdnosti in nagnjenosti k lepljenju na orodje.
  • Nasveti za obdelavo: Priporoča se uporaba ostrih orodij z visoko odpornostjo na obrabo. Zaradi močnega trenja in toplote med obdelavo je pomembna uporaba ustreznih hladilnih tekočin.
  • Varivost: Odlično varivo, pogosto se uporablja kot dodajni material pri varjenju drugih avstenitnih nerjavnih jekel (npr. 304). Varjenje poteka brez težav, če se uporabljajo ustrezni parametri.
  • Priporočila: Za varjenje debelejših materialov se priporoča uporaba predgrevanja, da se zmanjša možnost razpok zaradi toplotnega krčenj
 
 
  1. Nerjavno jeklo 310
  • Sestava: Približno 24–26% Cr, 19–22% Ni, manj kot 0,25% C.
  • Uporaba: Ima visoko odpornost proti koroziji pri visokih temperaturah. Uporablja se v aplikacijah, kot so industrijske peči, toplotni izmenjevalci in izpušni sistemi.
  • Magnetne lastnosti: V osnovnem stanju nemagnetno, ohranja nemagnetne lastnosti tudi pri večjih hladnih deformacijah.
  • Odrezovalne lastnosti: Ima nekoliko boljše odrezovalne lastnosti kot 316, vendar je še vedno trdo in nagnjeno k lepljenju. Vsebnost niklja in kroma povečuje odpornost na obrabo orodja.
  •  Nasveti za obdelavo: Priporočljiva je uporaba trdo kovinskih (karbidnih) orodij z majhnimi podajanji in rezalnimi hitrostmi. Potrebna je uporaba hladilne tekočine, da se zmanjša tren
  • Varivost: Odlično varivo, vendar zaradi visokih vsebnosti kroma in niklja obstaja večja nagnjenost k razpokam pri visokih temperaturah.
  • Priporočila: Pri varjenju z visokimi toplotnimi vnosom je priporočljivo uporabiti dodajni material, ki ustreza sestavi jekla 310, ter upoštevati počasno ohlajanje zvara.
 
 
  1. Nerjavno jeklo 316
  • Sestava: Približno 16–18% Cr, 10–14% Ni, 2–3% Mo (molybdenum), manj kot 0,08% C.
  • Uporaba: Pogosto uporabljeno v kemijski in farmacevtski industriji ter v pomorskih aplikacijah, ker dodatek molibdena povečuje odpornost proti kloridni koroziji.
  • Magnetne lastnosti: Nemagnetno v osnovnem stanju. Hladno obdelano (valjano, vlečeno) lahko postane rahlo magnetno.
  • Odrezovalne lastnosti: Slabše odrezovalne lastnosti zaradi visoke viskoznosti in močnega utrjevanja površine med obdelavo. Dodatek molibdena poveča trdnost in odpornost na obrabo, kar dodatno oteži obdelavo.
  • ·  Nasveti za obdelavo: Uporaba ostrih orodij, nizkih rezalnih hitrosti in visokih podaj je nujna. Hladilna tekočina z visoko mazljivostjo bo pomagala zmanjšati trenje
  • Varivost: Dobro varivo, vendar nagnjeno k medzrni koroziji zaradi visoke vsebnosti ogljika. Dodatek molibdena lahko poveča nagnjenost k tvorbi karbidov.
  • Priporočila: Priporoča se uporaba dodajnih materialov z nizko vsebnostjo ogljika, kot je 316L, kar zmanjša tveganje za medzrno korozijo
 
 
  1. Nerjavno jeklo 321
  • Sestava: Približno 17–19% Cr, 9–12% Ni, manj kot 0,08% C, dodatek titanija (Ti) okoli 0,5%.
  • Uporaba: Zasnovano za odpornost proti koroziji, kjer je titan dodan, da prepreči obarjanje karbidov, kar omogoča uporabo pri visokih temperaturah. Uporablja se v letalski in vesoljski industriji ter v izpušnih sistemih.
  • Magnetne lastnosti: Nemagnetno, ohranja nemagnetnost tudi pri večji hladni obdelavi.
  • titanija, ki zmanjšuje nagnjenost k lepljenju na orodje. Kljub temu pa je še vedno potrebno skrbno načrtovanje obdelave.
  • Nasveti za obdelavo: Uporaba karbidnih orodij z ustrezno hladilno tekočino in nadzorom hitrosti rezanja je ključna za preprečevanje pregrevanja in deformacij.
  • Varivost: Zelo dobro varivo zaradi dodatka titanija, ki preprečuje obarjanje kromovih karbidov in zmanjšuje tveganje za medzrno korozijo.
  • Priporočila: Uporaba dodajnih materialov z enako sestavo (321) ali 347, če je potrebna večja odpornost proti visokotemperaturnim razpoka
 
 
  1. Nerjavno jeklo 347
  • Sestava: Približno 17–19% Cr, 9–12% Ni, dodatek niobija (Nb) okoli 0,5–1%.
  • Uporaba: Podobno kot 321, je zasnovano za odpornost proti medzrni koroziji. Uporablja se pri visokih temperaturah, kjer niobij preprečuje obarjanje karbidov. Uporablja se v letalski industriji in pri varjenju.
  • Magnetne lastnosti: Nemagnetno, ohranja nemagnetnost tudi pri večji hladni obdelavi.
  • Odrezovalne lastnosti: Podobno kot 321 ima nekoliko boljše odrezovalne lastnosti zaradi dodatka niobija, ki zmanjšuje nagnjenost k utrjevanju in lepljenju. Še vedno velja za material, ki je zahteven za obdelavo.
  • Nasveti za obdelavo: Karbidna orodja in zadostna količina hladilne tekočine so ključni. Prilagoditev rezalnih parametrov glede na togost orodja in materiala je pomembna za dosego dobrih rezultato
  • preprečuje medzrno korozijo. Zaradi tega je 347 pogosto uporabljeno v aplikacijah, kjer so potrebne visoke temperature.
  • Priporočila: Uporabite dodajni material 347 ali podoben, ki vsebuje niobij, da se zagotovi enakomerna mikrostruktura in stabilnost zvara.
 
 

Magnetne lastnosti avstenitnih nerjavnih jekel

  • Avstenitna nerjavna jekla (301, 308, 310, 316, 321, 347) so v svojem osnovnem stanju nemagnetna, saj je njihova mikrostruktura avstenitna, kar ne podpira magnetizma.
  • Hladno preoblikovanje: Nekatera avstenitna jekla (kot 301) lahko postanejo magnetna, ko so izpostavljena hladnemu preoblikovanju, ker pride do delne transformacije avstenita v martenzit, ki je magnetična faza.
  • Učinek legirnih elementov: Dodatek elementov, kot so nikelj, molibden, titan ali niobij, lahko zmanjša ali popolnoma prepreči pojav magnetizma tudi po hladni obdelavi.

Uporaba teh vrst jekel se zato določa glede na specifične zahteve odpornosti proti koroziji, trdnosti, toplotne odpornosti in magnetnih lastnost

Ključni elementi, ki vplivajo na magnetne lastnosti:

  • Krom (Cr): Stabilizira feritno mikrostrukturo. Višja vsebnost kroma brez niklja kaže na magnetno strukturo.
  • Nikelj (Ni): Stabilizira avstenitno mikrostrukturo. Višja vsebnost niklja vodi do nemagnetne strukture.
  • Ogljik (C): Povečuje trdnost in omogoča oblikovanje martenzitne strukture, ki je magnetna.
  • Mangan (Mn): Lahko nadomesti nikelj v avstenitnih jeklih (kot pri jeklu AISI 200), vendar vpliva na magnetne lastnosti le pri večjih vsebnostih.

Kako prepoznati magnetne lastnosti glede na sestavo:

  • Nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo kroma in brez niklja (ali z nizko vsebnostjo niklja): Verjetno magnetno (feritno ali martenzitno).
  • Nerjavno jeklo z višjo vsebnostjo niklja (več kot 6 %) in kroma: Verjetno nemagnetno (avstenitno), razen če je bilo hladno obdelano.
  • Dodatek stabilizatorjev, kot je titan (Ti): Ne vpliva bistveno na magnetne lastnosti, ampak na odpornost proti koroziji.
 
 

Splošna priporočila za odrezovalno obdelavo avstenitnih nerjavnih jekel:

  1. Orodja: Uporabite visokokakovostna karbidna orodja ali keramična orodja, ki so odporna na obrabo in utrjevanje materiala.
  2. Rezalni parametri: Nižje rezalne hitrosti, višja hitrost podajanja in globina reza, da se zmanjša pojav utrjevanja.
  3. Hladilne tekočine: Obvezna uporaba hladilnih tekočin, da se zmanjša pregrevanje in trenje ter poveča življenjska doba orodja.
  4. Kratki cikli obdelave: Če je mogoče, uporabite kratke cikle obdelave, da se zmanjša čas, ko orodje ostane v stiku z materialom, kar zmanjša toplotni vnos in posledično deformacije.

Avstenitna nerjavna jekla se na splošno težje obdelujejo kot ogljikova ali martenzitna jekla, zato je potrebna ustrezna prilagoditev orodij in parame

 

 

Splošna priporočila za varjenje avstenitnih nerjavnih jekel:

  1. Dodajni materiali z nizko vsebnostjo ogljika: Uporabljajte varilne materiale z oznakami “L” (kot so 308L, 316L), saj znižana vsebnost ogljika zmanjšuje nastanek kromovih karbidov, kar preprečuje medzrno korozijo.
  2. Kontrola toplotnega vnosa: Pomembno je nadzirati toplotni vnos med varjenjem, da se zmanjša deformacija in prepreči pregrevanje, kar lahko privede do razpok.
  3. Predgrevanje in naknadna toplotna obdelava: Za debelejše kose ali materiale, ki so nagnjeni k razpokam, uporabite predgrevanje na nizkih temperaturah in nadzorovano ohlajanje.
  4. Uporaba inertnih plinov: Varjenje z inertnimi plini (argon, helij) je priporočljivo, saj zmanjšuje oksidacijo in izboljša kakovost zvara.
  5. Zaščita zvara: Pri MIG/TIG varjenju uporabljajte zadostno zaščito zvara z inertnim plinom, da se prepreči vdor kisika in nastanek oksidov.

Čeprav so avstenitna nerjavna jekla dobro variva, zahteva varjenje teh materialov posebno skrbnost glede na kemijsko sestavo in debelino materiala, da se zagotovi kakovosten zvar brez razpok in korozijskih problemov.

Martenzitna nerjavna jekla predstavljajo skupino jekel, ki imajo specifično mikrostrukturo – martenzitno fazo. Ta se oblikuje s hitrim ohlajanjem (kaljenjem) iz avstenitne faze in daje jeklu visoko trdnost in trdoto. Zaradi tega so martenzitna nerjavna jekla izjemno trdna, vendar nekoliko bolj krhka in manj odporna proti koroziji v primerjavi z avstenitnimi in feritnimi nerjavnimi jekli. Pogosto se uporabljajo tam, kjer so ključne lastnosti, kot so visoka trdota, odpornost proti obrabi in visoka tlačna trdnost.

Sestava, lastnosti, odrezovalnost in varivost martenzitnih nerjavnih jekel:

1. Oznake in sestava martenzitnih nerjavnih jekel

  • Martenzitna nerjavna jekla so običajno označena s serijo 400, med katerimi so najbolj pogosta jekla 410, 420, 431 in 440.
  • Tipična sestava:
    • Vsebnost kroma (Cr): 11–18%.
    • Nizka vsebnost niklja (Ni) ali brez niklja, kar omogoča martenzitno mikrostrukturo.
    • Ogljik (C): Višja vsebnost ogljika (0,1–1,2%), kar povečuje trdoto in trdnost jekla.
    • Drugi elementi: Mangan (Mn), silicij (Si), molibden (Mo) za izboljšanje trdnosti in odpornosti na obrabo.

2. Najpogostejše vrste martenzitnih nerjavnih jekel in njihove lastnosti

  • Nerjavno jeklo 410:
    • Sestava: Približno 11,5–13,5% Cr, 0,75% Mn, manj kot 0,15% C.
    • Lastnosti: Osnovno martenzitno jeklo z dobro odpornostjo proti obrabi in zmerno odpornostjo proti koroziji. Po kaljenju in popuščanju pridobi dobro trdnost in trdoto.
    • Uporaba: Noži, ventili, črpalke, orodja, vijaki.
  • Nerjavno jeklo 420:
    • Sestava: Približno 12–14% Cr, manj kot 1% Mn, 0,15–0,40% C.
    • Lastnosti: Visoka trdota (do 50 HRC) po toplotni obdelavi, dobra odpornost proti obrabi, vendar nižja odpornost proti koroziji v primerjavi z drugimi nerjavnimi jekli.
    • Uporaba: Rezila, kirurški instrumenti, športna oprema.
  • Nerjavno jeklo 431:
    • Sestava: Približno 15–17% Cr, 1,25–2,5% Ni, manj kot 0,20% C.
    • Lastnosti: Zmerno dobra odpornost proti koroziji, boljša mehanska trdnost in žilavost kot pri 410 in 420. Odporno proti krhanju.
    • Uporaba: Gredi, vijaki, osi, deli, ki so podvrženi visokim napetostim.
  • Nerjavno jeklo 440 (440A, 440B, 440C):
    • Sestava: Približno 16–18% Cr, manj kot 1% Mn, 0,75–1,2% C (odvisno od podtipa).
    • Lastnosti: Izjemno visoka trdota (do 60 HRC), odlična odpornost proti obrabi, nižja odpornost proti koroziji.
    • Uporaba: Ležaji, noži, rezalna orodja.

3. Lastnosti odrezovalnosti martenzitnih nerjavnih jekel

  • Odrezovalnost: Zaradi visoke trdnosti in trdote imajo martenzitna jekla slabše odrezovalne lastnosti kot avstenitna in feritna jekla. Večja vsebnost ogljika in trdnost materiala povečujeta obrabo orodij.
  • Težave pri obdelavi:
    • Nagnjenost k pregrevanju, kar lahko povzroči deformacije.
    • Nizka žilavost in večja krhkost, kar povečuje možnost razpok in krušenja pri obdelavi.
    • Odrezki se težko lomijo in odstranjujejo, kar lahko oteži obdelavo.
  • Priporočila za obdelavo:
    • Uporaba trdo kovinskih (karbidnih) orodij ali orodij s keramičnimi rezalnimi ploščicami.
    • Nadzorovana hitrost rezanja, nizka hitrost podajanja in manjši rezi.
    • Uporaba hladilnih tekočin z dobro mazljivostjo za zmanjšanje obrabe orodij in pregrevanja materiala.

4. Varivost martenzitnih nerjavnih jekel

  • Slabša varivost: Martenzitna jekla imajo nižjo varivost v primerjavi z avstenitnimi jekli. Zaradi visoke vsebnosti ogljika in martenzitne strukture je varjenje zahtevnejše.
  • Nagnjenost k razpokam: Martenzitna jekla so zelo občutljiva na razpoke zaradi toplotnega krčenja in visoke trdote. To se kaže predvsem v toplotno prizadetem območju (HAZ).
  • Priporočila za varjenje:
    1. Predgrevanje: Pred varjenjem je priporočljivo predgrevanje materiala na temperature od 200 °C do 400 °C, da se zmanjša toplotni šok in preprečijo razpoke.
    2. Nizkoogljični dodajni materiali: Priporoča se uporaba dodajnih materialov z nižjo vsebnostjo ogljika, da se zmanjša možnost razpok v zvaru.
    3. Nadzor toplotnega vnosa: Variti je potrebno z nizkim toplotnim vnosom in večkratnim prekinjanjem, da se prepreči pregrevanje.
    4. Naknadna toplotna obdelava: Po varjenju je priporočljivo počasno ohlajanje in naknadna toplotna obdelava (popuščanje) na temperaturah med 600 °C in 750 °C, da se zmanjša notranje napetosti in prepreči krhkost zvara.

5. Uporaba martenzitnih nerjavnih jekel

Martenzitna nerjavna jekla se uporabljajo tam, kjer je potrebna visoka trdnost in odpornost proti obrabi, kot so noži, rezalna orodja, vzmeti, ležaji, ventili, osi, vijaki in drugi deli, ki so podvrženi visokim mehanskim obremenitvam.

Na splošno so martenzitna jekla težje obdelovalna in variva kot avstenitna in feritna jekla, vendar pa nudijo edinstveno kombinacijo visoke trdnosti, trdote in odpornosti proti obrabi, zaradi česar so nepogrešljiva v specifičnih aplikacijah, kjer te lastnosti prevladajo nad korozijsko odpornostjo.

Ostala nerjavna jekla poleg avstenitnih in martenzitnih vključujejo feritna, duplex (dvofazna) in precipitacijsko utrjena (PH – precipitation hardening) nerjavna jekla. Vsaka od teh skupin ima svoje specifične lastnosti, ki vplivajo na njihove mehanske lastnosti, odpornost proti koroziji, odrezovalnost in varivost. Spodaj je podroben opis teh vrst nerjavnih jekel, vključno z njihovo sestavo, lastnostmi, obdelovalnimi in varilnimi značilnostmi.

1. Feritna nerjavna jekla

Feritna jekla imajo feritno mikrostrukturo (kubična kristalna mreža s telesno centrirano kocko) in vsebujejo nižjo vsebnost ogljika ter višjo vsebnost kroma, kar jim daje specifične lastnosti.

a) Sestava in oznake

  • Oznake: Najpogostejše vrste so 405, 409, 430, 434 in 446.
  • Sestava: Vsebnost kroma je med 10,5 % in 30 %, brez ali z zelo nizko vsebnostjo niklja, kar zmanjša stroške. Vsebnost ogljika je nizka (manj kot 0,1 %), kar izboljša varivost in zmanjšuje nagnjenost k razpokam.

b) Lastnosti

  • Odpornost proti koroziji: Nižja odpornost proti koroziji kot avstenitna jekla, vendar še vedno primerna za zmerno korozijska okolja. Višja vsebnost kroma (npr. 430 in 446) povečuje odpornost proti oksidaciji in koroziji.
  • Mehanske lastnosti: Zmerna trdnost in dobra odpornost proti koroziji na napetostne razpoke. Niso primerna za uporabo pri zelo nizkih ali visokih temperaturah, saj lahko postanejo krhka.
  • Magnetnost: So magnetna, saj imajo feritno mikrostrukturo.

c) Odrezovalnost

  • Odrezovalne lastnosti: Boljše kot avstenitna jekla, vendar so odrezki lepljivi in jih je težje odstraniti. Zaradi nižje trdote so manj zahtevna za obdelavo kot martenzitna jekla.
  • Priporočila za obdelavo: Karbidna orodja in standardne hladilne tekočine so običajno dovolj. Optimalna rezalna hitrost in podajanje morata biti prilagojena glede na specifično vrsto feritnega jekla.

d) Varivost

  • Dobro variva: V primerjavi z martenzitnimi imajo feritna jekla boljšo varivost zaradi nizke vsebnosti ogljika in zmanjšane nagnjenosti k tvorbi karbidov. Varilna toplota pa lahko privede do zmanjšanja žilavosti.
  • Nagnjenost k krhkosti: Možnost krhkosti v območju zvara zaradi prehitrega hlajenja. Priporoča se počasno hlajenje in včasih tudi predgrevanje za debelejše kose.
  • Dodajni materiali: Uporaba ustreznih dodajnih materialov (npr. 409 ali 430) za zagotavljanje homogenega zvara.

2. Duplex (dvofazna) nerjavna jekla

Duplex jekla imajo dvofazno mikrostrukturo, sestavljeno iz približno 50 % avstenitne in 50 % feritne faze, kar jim omogoča kombinacijo lastnosti obeh vrst.

a) Sestava in oznake

  • Oznake: Najpogostejše vrste so 2205, 2507 in Lean Duplex (kot je 2304).
  • Sestava: Vsebnost kroma je med 18 % in 28 %, niklja 4,5 % do 8 %, molibdena do 5 % in nizka vsebnost ogljika (0,03 %–0,06 %).

b) Lastnosti

  • Odpornost proti koroziji: Višja odpornost proti koroziji, še posebej proti koroziji na napetostne razpoke in lokalni koroziji (npr. luknjičasti koroziji). Uporabljajo se v korozijsko agresivnih okoljih.
  • Mehanske lastnosti: Višja trdnost kot avstenitna in feritna jekla, dobra žilavost in odpornost proti mehanskim obremenitvam.
  • Magnetnost: So delno magnetna zaradi prisotnosti feritne faze.

c) Odrezovalnost

  • Odrezovalne lastnosti: Težka obdelava zaradi visoke trdnosti in žilavosti. Uporaba višjih rezalnih sil lahko povzroči pregrevanje, obrabo orodij in poškodbe obdelovanca.
  • Priporočila za obdelavo: Uporabljajte karbidna orodja z visoko trdnostjo, nadzorovano rezalno hitrostjo in ustrezno hlajenje.

d) Varivost

  • Zmerna varivost: Varjenje je zahtevnejše kot pri avstenitnih jeklih zaradi nagnjenosti k razpokam in prekomerni tvorbi feritne faze v toplotno prizadetem območju.
  • Nadzor toplotnega vnosa: Nizki toplotni vnosi in nadzor hlajenja so ključni za preprečevanje razpok in zagotavljanje pravilne fazne sestave.
  • Uporaba dodajnih materialov: Priporočena uporaba ustreznih duplex dodajnih materialov za zagotovitev ustrezne korozijske odpornosti in mehanskih lastnosti.

3. Precipitacijsko utrjena (PH) nerjavna jekla

PH jekla so posebna skupina nerjavnih jekel, ki se utrjujejo s toplotno obdelavo (precipitacijskim utrjevanjem), da dosežejo zelo visoke trdnosti in odpornost proti utrujanju.

a) Sestava in oznake

  • Oznake: Najpogostejše vrste so 17-4PH (AISI 630) in 15-5PH.
  • Sestava: Vsebnost kroma je 15 %–17 %, niklja 4 %–5 %, dodatek bakra, aluminija in drugih elementov za dosego staranja (precipitacijskega utrjevanja).

b) Lastnosti

  • Odpornost proti koroziji: Zmerno dobra odpornost proti koroziji, primerljiva z avstenitnimi jekli, vendar nižja kot pri duplex jeklih.
  • Mehanske lastnosti: Visoka trdnost in trdota (po toplotni obdelavi lahko dosežejo do 44 HRC), dobra odpornost proti obrabi in visoka žilavost.
  • Magnetnost: Delno magnetna zaradi martenzitne ali feritne faze v mikrostrukturi.

c) Odrezovalnost

  • Odrezovalne lastnosti: Zaradi visoke trdote so zahtevna za obdelavo. Obraba orodja je hitra in zahteva pogoste menjave rezil.
  • Priporočila za obdelavo: Karbidna orodja in nižje rezalne hitrosti ter globina reza so nujni. Hladilne tekočine pomagajo pri zmanjšanju obrabe in pregrevanja.

d) Varivost

  • Zmerna varivost: PH jekla so zahtevna za varjenje zaradi toplotne obdelave, ki se uporablja za utrjevanje materiala. Varjenje lahko povzroči spremembo mikrostrukture in zmanjša trdnost zvara.
  • Toplotna obdelava po varjenju: Naknadno žarjenje po varjenju je pogosto potrebno za povrnitev trdnosti in žilavosti.

Splošna priporočila za varjenje in obdelavo drugih vrst nerjavnih jekel:

  1. Feritna jekla: Varite pri nižjih temperaturah in z nadzorovanim hlajenjem, da se prepreči krhkost.
  2. Duplex jekla: Pazite na nadzor fazne sestave z nadzorom toplotnega vnosa.
  3. PH jekla: Po varjenju uporabite toplotno obdelavo za povrnitev mehanskih lastnosti

 

266
Skip to content
WordPress Appliance - Powered by TurnKey Linux