Ferrytyczna stal nierdzewna odnosi się do stali nierdzewnej z ferrytem sześciennym skupionym w korpusie jako strukturą matrycy w wysokiej i normalnej temperaturze. Ferrytyczna stal nierdzewna zawiera żelazo i chrom jako główne pierwiastki, na ogół nie zawiera niklu, a niektóre zawierają niewielką ilość molibdenu, tytanu lub niobu i innych pierwiastków. Ma dobrą odporność na utlenianie, odporność na korozję i odporność na pękanie korozyjne chlorkowe. Ponadto ferrytyczna stal nierdzewna ma również cechy dużej przewodności cieplnej, małego współczynnika rozszerzalności, dobrej odporności na utlenianie i doskonałej odporności na korozję naprężeniową. Stosowany jest głównie do produkcji części odpornych na korozję atmosferyczną, parę wodną, wodę i kwasy utleniające. Reprezentatywne gatunki ferrytycznej stali nierdzewnej to: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) zgodnie z ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, zgodnie z normą EN...itp.
Ferrytyczną stal nierdzewną można podzielić na niskochromową, średniochromową i wysokochromową w zależności od zawartości chromu. W zależności od czystości stali, zwłaszcza zawartości zanieczyszczeń węglowych i azotowych, można ją podzielić na zwykłą ferrytyczną stal nierdzewną i ultraczystą ferrytyczną stal nierdzewną. Zwykła ferrytyczna stal nierdzewna ma wady takie jak kruchość w niskich temperaturach i temperaturze pokojowej, wrażliwość na karb, wysoka skłonność do korozji międzykrystalicznej i słaba spawalność. Chociaż ten rodzaj stali został opracowany wcześniej, jego zastosowanie przemysłowe zostało znacznie ograniczone. Te braki zwykłej ferrytycznej stali nierdzewnej są związane z czystością stali, zwłaszcza z dużą zawartością w niej pierwiastków międzywęzłowych, takich jak węgiel i azot. Dopóki zawartość węgla i azotu w stali jest wystarczająco niska, powyższe wady można w zasadzie pokonać.
W porównaniu zaustenityczna stal nierdzewnaferrytyczna stal nierdzewna ma lepszą odporność na korozję, odporność na ciepło i przetwarzalność. Ponieważ faza ferrytowa z trudem rozpuszcza węgiel, ferryt ma właściwości miękkie i łatwe do odkształcenia. Podobnie jak martenzytyczna stal nierdzewna, ponieważ struktura kratowa jest strukturą sześcienną skupioną na ciele, jest ona paramagnetyczna, więc ferrytyczna stal nierdzewna jest magnetyczna. Austenityczna stal nierdzewna jest niemagnetyczna ze względu na swoją sześcienną strukturę skupioną na powierzchni.
Cena ferrytycznej stali nierdzewnej jest nie tylko stosunkowo niska i stabilna, ale ma także wiele unikalnych cech i zalet. Udowodniono, że ferrytyczna stal nierdzewna jest bardzo doskonałym materiałem alternatywnym.
Zwykła ferrytyczna stal nierdzewna
Takie stale charakteryzują się niską, średnią i wysoką zawartością chromu. Ferrytyczna stal nierdzewna o niskiej zawartości chromu zawiera około 11% do 14% chromu, np. 00Cr12 i 0Cr13Al w Chinach. Amerykańskie AISI 400, 405, 406MF-2. Ten rodzaj stali ma dobrą wytrzymałość, plastyczność, odkształcenie na zimno i spawalność. Ponieważ stal zawiera pewną ilość chromu i aluminium, ma dobrą odporność na utlenianie i odporność na rdzę. 405 może być stosowany jako wieża do rafinacji ropy naftowej, wykładzina zbiorników, łopatka turbiny parowej, urządzenie odporne na korozję siarki w wysokiej temperaturze itp. 400 do urządzeń gospodarstwa domowego i biurowych itp. 409 jest stosowany do urządzeń tłumików wydechowych samochodów oraz rur zimnej i ciepłej wody, itp. Ferrytyczna stal nierdzewna o średniej zawartości chromu, zawartość chromu wynosi od 14% do 19%, np. 1Cr17 i 1Cr17Mo w Chinach. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 w Stanach Zjednoczonych. Ten rodzaj stali ma lepszą odporność na rdzę i korozję. Jego współczynnik utwardzania przez zgniot jest mały (n≈2) i ma dobrą wydajność głębokiego tłoczenia, ale jego plastyczność jest słaba. Ferrytyczna stal nierdzewna AISI 430 stosowana jest do dekoracji architektonicznych, dekoracji samochodów, wyposażenia kuchni, palników gazowych i części urządzeń przemysłowych kwasu azotowego itp. AISI 434 służy do dekoracji zewnętrznej samochodów i budynków. 439 jest używany jako wąż do gazowych podgrzewaczy wody, rurociągów węglowych i gazowych itp. Ferrytyczna stal nierdzewna o wysokiej zawartości chromu zawiera od 19% do 30% chromu, takiego jak Cr18Si2 i Cr25 w Chinach, AISI 442, AISI 443 i AISI 446 w Stanach Zjednoczonych Stany. Takie stale mają dobrą odporność na utlenianie. AISI 442 jest stosowany w atmosferze w sposób ciągły, górna granica temperatury wynosi 1035°C, a maksymalna temperatura ciągłego stosowania wynosi 980°C. Ferrytyczna stal nierdzewna AISI 446 ma lepszą odporność na utlenianie.
Ferrytyczna stal nierdzewna o wysokiej czystościl
Ten rodzaj stali zawiera wyjątkowo niską zawartość węgla i azotu; wysoka zawartość chromu, molibdenu, tytanu, niobu i innych pierwiastków. Takie jak chińskie 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Ten rodzaj stali ma dobre właściwości mechaniczne (szczególnie wytrzymałość), spawalność, odporność na korozję międzykrystaliczną, odporność na korozję wżerową, odporność na korozję szczelinową i doskonałą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe. Na przykład ferrytyczna stal nierdzewna 18-2 ma dobrą odporność na korozję w kwasie azotowym, kwasie octowym, NaOH, odporność na korozję wżerową w 3% NaCl i FeCl3 jest równa lub przekracza austenityczną stal nierdzewną 18-8, stal 26CrMo w wielu mediach Odporność na korozję , zwłaszcza w kwasach organicznych, kwasach utleniających i mocnych zasadach. Ma dobrą odporność na korozję wżerową w silnym środowisku chlorkowym. W chlorku, siarkowodorze, nadmiernym kwasie siarkowym i mocnych zasadach nie występuje pękanie korozyjne naprężeniowe. 30Cr-2Mo ma wyższą odporność na korozję wżerową i szczelinową, zachowując jednocześnie odporność na korozję naprężeniową.
Odporność na korozję ferrytycznej stali nierdzewnej
(1) Korozja równomierna.
Chrom jest pierwiastkiem najłatwiejszym do pasywacji. W środowisku atmosferycznym stop żelazowo-chromowy o zawartości chromu powyżej 12% może ulegać samopasywacji. W ośrodku utleniającym zawartość chromu można pasywować, jeśli jest ona większa niż 17%. W niektórych środowiskach korozyjnych można dodać wysoką zawartość chromu i molibdenu, niklu, miedzi i innych pierwiastków, aby uzyskać dobrą odporność na korozję.
(2) Korozja międzykrystaliczna.
Ferrytyczne stale nierdzewne, podobnie jak austenityczne stale nierdzewne, podlegają korozji międzykrystalicznej, ale obróbka uczulająca i obróbka cieplna w celu uniknięcia tej korozji są dokładnie odwrotne. Ferrytyczna stal nierdzewna jest podatna na korozję międzykrystaliczną w wyniku szybkiego chłodzenia powyżej 925°C, a stan (stan uczulenia) podatny na korozję międzykrystaliczną można wyeliminować po krótkim okresie odpuszczania w temperaturze 650-815°C. Korozja międzykrystaliczna stali ferrytycznej jest również wynikiem zubożenia chromu w wyniku wytrącania się węglików. Dlatego zmniejszenie zawartości węgla i azotu w stali oraz dodanie pierwiastków takich jak tytan i niob może zmniejszyć podatność na korozję międzykrystaliczną.
(3) Korozja wżerowa i szczelinowa.
Chrom i molibden to najskuteczniejsze pierwiastki poprawiające odporność stali nierdzewnej na korozję wżerową i szczelinową. Wraz ze wzrostem zawartości chromu wzrasta również zawartość chromu w warstwie tlenkowej i wzrasta stabilność chemiczna warstwy. Molibden jest adsorbowany na aktywnej powierzchni metalu w postaci MoO4, który hamuje rozpuszczanie metalu, sprzyja repasywacji i zapobiega uszkodzeniu powłoki. Dlatego ferrytyczna stal nierdzewna o wysokiej zawartości chromu i molibdenu ma doskonałą odporność na korozję wżerową i szczelinową.
(4) Odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe.
Ze względu na charakterystykę struktury organizacyjnej, ferrytyczna stal nierdzewna jest odporna na korozję w środowisku, w którym austenityczna stal nierdzewna powoduje pękanie korozyjne naprężeniowe.
Właściwości mechaniczne ferrytycznej stali nierdzewnej
Ferrytycznej stali nierdzewnej nie można wzmocnić poprzez obróbkę cieplną, ponieważ nie następuje zmiana fazowa. Generalnie stosuje się go po wyżarzeniu w temperaturze 700-800°C. Ze względu na podobny rozmiar atomowy żelaza i chromu, efekt wzmocnienia roztworem stałym jest niewielki, granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie ferrytycznej stali nierdzewnej są nieco wyższe niż stali niskowęglowej, a plastyczność jest niższa niż stali niskowęglowej .
1) Kruchość zwykłej ferrytycznej stali nierdzewnej w temperaturze pokojowej.
Zwykła ferrytyczna stal nierdzewna jest wrażliwa na karby, a temperatura przejścia kruchego jest wyższa od temperatury pokojowej, z wyjątkiem ferrytycznej stali nierdzewnej o niskiej zawartości chromu. Im wyższa zawartość chromu, tym większa kruchość na zimno. Ta kruchość na zimno jest związana z pierwiastkami międzywęzłowymi, takimi jak węgiel i azot w stali, a ultraczysta stal ferrytyczna ma bardzo niską zawartość węgla w pierwiastkach międzywęzłowych, takich jak węgiel i azot, dzięki czemu może uzyskać dobrą wytrzymałość i kruche przejście temperaturę można obniżyć poniżej temperatury pokojowej.
2) Kruchość w wysokiej temperaturze zwykłej ferrytycznej stali nierdzewnej.
Zwykłą ferrytyczną stal nierdzewną podgrzewa się do temperatury powyżej 927°C, a następnie szybko schładza do temperatury pokojowej, co znacznie zmniejsza plastyczność i wytrzymałość. Ta kruchość wysokotemperaturowa jest związana z szybkim wytrącaniem się związków węgla (azotku) na granicach ziaren lub dyslokacjami w temperaturze 427-927°C. Zmniejszenie zawartości węgla i azotu w stali (za pomocą ultraczystej technologii) może znacznie poprawić tę kruchość. Ponadto, gdy stal ferrytyczna zostanie podgrzana powyżej 927°C, pojemność ziarna ulegnie zmniejszeniu, a gruboziarniste ziarno pogorszy plastyczność i wytrzymałość stali.
3) Tworzenie fazy σ.
Zgodnie ze diagramem fazowym żelazo-chrom, przy temperaturze 500-800°C, stop zawierający 40%-50% chromu utworzy jednofazową σ, natomiast stop zawierający mniej niż 20% lub więcej niż 70% chromu utworzy strukturę dwufazową α+σ. Tworzenie się fazy σ znacznie zmniejsza ciągliwość i wytrzymałość stali. Dlatego ferrytyczna stal nierdzewna nie powinna być używana przez dłuższy czas w temperaturze 500-800°C.
4) Kruchość w temperaturze 475°C.
Stal ferrytyczna o wysokiej zawartości chromu (>15%) będzie silnie krucha, gdy będzie przechowywana w temperaturze 400-500 °C. Ten rodzaj kruchości trwa krócej niż wytrącanie fazy σ. Na przykład, gdy ferrytyczną stal nierdzewną 0,080C-0,4Si-16,9Cr przechowuje się w temperaturze 450°C przez 4 godziny, udarność w temperaturze pokojowej spada prawie do zera. Stopień kruchości wzrasta wraz ze wzrostem zawartości chromu, ale wytrzymałość można odzyskać po obróbce w temperaturze powyżej 600 ° C. Kruchość w temperaturze 475°C jest wynikiem wytrącania się fazy alfa bogatej w chrom. Takiej stali nie należy nagrzewać do temperatury bliskiej 475°C.
Czas publikacji: 2 maja 2023 r