Charakterystyka austenitycznej stali nierdzewnej

Do zdefiniowania materiału używana jest struktura sześcienna zorientowana na twarz (FCC)

Równowaga / Nusha Ashjaee

Stale austenityczne to niemagnetyczne stale nierdzewne, które zawierają wysoki poziom chrom oraz nikiel i niski poziom węgla. Znane ze swojej odkształcalności i odporności nakorozja, stale austenityczne są najczęściej stosowanym gatunkiem stali nierdzewnej.

Określenie charakterystyk

Stale ferrytyczne mają strukturę ziarnową sześcienną skoncentrowaną na ciele (BCC), ale zakres austenitycznych stali nierdzewnych jest określony przez ich strukturę krystaliczną sześcienną skoncentrowaną na powierzchni (FCC), która ma jeden atom w każdym rogu sześcianu i jeden w środku każdej twarzy. Ta struktura ziaren tworzy się, gdy do stopu dodaje się wystarczającą ilość niklu — 8 do 10 procent w standardowym 18 procentowym chromie stop .

Oprócz tego, że są niemagnetyczne, austenityczne stale nierdzewne nie nadają się do obróbki cieplnej. Można je jednak obrabiać na zimno, aby poprawić twardość, wytrzymałość i odporność na naprężenia. Wyżarzanie w roztworze podgrzane do 1045°C, a następnie hartowanie lub szybkie chłodzenie przywróci pierwotny stan stopu, w tym usunięcie segregacji stopu i przywrócenie plastyczność po obróbce na zimno.

Stale austenityczne na bazie niklu są klasyfikowane do serii 300. Najczęstszym z nich jest klasa 304 , który zazwyczaj zawiera 18 procent chromu i 8 procent niklu.

Osiem procent to minimalna ilość niklu, którą można dodać do stali nierdzewnej zawierającej 18 procent chromu w celu całkowitego przekształcenia całego ferrytu w austenit. Molibden można również dodać do poziomu około 2 procent dla gatunku 316, aby poprawić odporność na korozję.

Chociaż nikiel jest pierwiastkiem stopowym najczęściej używanym do produkcji stali austenitycznych, azot oferuje inną możliwość. Stale nierdzewne o niskiej zawartości niklu i wysokiej zawartości azotu są klasyfikowane jako Seria 200 . Ponieważ jednak jest to gaz, można dodać tylko ograniczone ilości azotu, zanim pojawią się szkodliwe efekty, w tym tworzenie azotków i porowatość gazu, które osłabiają stop.

Dodanie mangan , również substancja tworząca austenit, w połączeniu z dodatkiem azotu pozwala na dodanie większych ilości gazu. W rezultacie te dwa elementy wraz z miedź —które również mają właściwości tworzące austenit — są często stosowane w celu zastąpienia niklu w Stale nierdzewne serii 200 .

Seria 200 – zwana również stalą nierdzewną chromowo-manganową (CrMn) – została opracowana w latach 40. i 50. XX wieku, kiedy niklu brakowało, a ceny były wysokie. Obecnie jest uważany za opłacalny zamiennik stali nierdzewnych serii 300, który może zapewnić dodatkową korzyść w postaci lepszej granicy plastyczności.

Proste gatunki austenitycznych stali nierdzewnych mają maksymalną zawartość węgla 0,08%. Gatunki niskowęglowe lub gatunki „L” zawierają maksymalną zawartość węgla 0,03% w celu uniknięcia wytrącania węglików.

Stale austenityczne są niemagnetyczne w stanie wyżarzonym, chociaż mogą stać się lekko magnetyczne, gdy pracował na zimno . Charakteryzują się dobrą formowalnością i spawalnością, a także doskonałą ciągliwością, szczególnie w niskich lub kriogenicznych temperaturach. Gatunki austenityczne mają również niską granicę plastyczności i stosunkowo wysoką wytrzymałość na rozciąganie.

Chociaż stale austenityczne są droższe niż ferrytyczne stale nierdzewne, są ogólnie bardziej trwałe i odporne na korozję.

Aplikacje

Austenityczne stale nierdzewne znajdują szerokie zastosowanie, w tym:

• Wykończenie samochodowe
• Przybory kuchenne
• Sprzęt do żywności i napojów
• Urządzenia przemysłowe

Aplikacje według gatunku stali

304 i 304L (gatunek standardowy):

• czołgi
• Zbiorniki i rury do przechowywania cieczy żrących
• Sprzęt górniczy, chemiczny, kriogeniczny, spożywczy i farmaceutyczny
• Sztućce
• Architektura
• Zlewozmywaki

309 i 310 (wysokie gatunki chromu i niklu):

• Elementy pieca, pieca i katalizatora

318 i 316L (klasy o wysokiej zawartości molibdenu):

• Chemiczne zbiorniki magazynowe, zbiorniki ciśnieniowe i rurociągi

321 i 316Ti (gatunki „stabilizowane”):

• Dopalacze
• Super grzejniki
• Kompensatory
• mieszek rozprężny

Seria 200 (niskie gatunki niklu):

• Zmywarki i pralki
• Sztućce i naczynia kuchenne
• Własne zbiorniki na wodę
• Architektura wewnętrzna i niestrukturalna
• Sprzęt do żywności i napojów
• Części samochodowe