Οι ανοξείδωτοι χάλυβες διατίθενται σε πολλές ποικιλίες, που γενικά ταξινομούνται με βάση τη χημική τους σύνθεση, τη μικροδομή και την εφαρμογή τους. Με βάση τα κύρια στοιχεία κραματοποίησης που υπάρχουν, οι ανοξείδωτοι χάλυβες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε Cr (χρώμιο), CrMo (χρώμιο-μολυβδαίνιο χάλυβα), CrNi (χρώμιο-νικέλιο), CrNiMn (χρώμιο-νικέλιο- χάλυβας μαγγανίου-} χάλυβας μαγγανίου (χρώμιο-μαγγάνιο-αζωτούχο χάλυβα). Με βάση τη μικροδομή τους μετά τη θερμική επεξεργασία, μπορούν να χωριστούν σε πέντε κύριες κατηγορίες: φερριτικός ανοξείδωτος χάλυβας, μαρτενσιτικός ανοξείδωτος χάλυβας, ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας, ωστενιτικός-φερριτικός διπλός ανοξείδωτος χάλυβας και ανοξείδωτος χάλυβας σκληρυντικής κατακρήμνισης{10}.
Ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας
Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας αναπτύσσεται με βάση τον χάλυβα 18-8 CrNi. Για να ενισχυθεί η αντοχή στη διάβρωση, τα στοιχεία που σχηματίζουν φερρίτη-όπως Ti, Nb, Mo και Si προστίθενται συχνά στον χάλυβα 18-8, ενώ ταυτόχρονα αυξάνεται η περιεκτικότητα σε Cr και μειώνεται η περιεκτικότητα σε C. Η συνολική του αντίσταση στη διάβρωση καθορίζεται κυρίως από το περιεχόμενο αυτών των στοιχείων κράματος, Cr, Ni, Mo και Si. Σε οξειδωτικά μέσα ή σε αυτά που περιέχουν οξειδωτικά, το φαινόμενο παθητικοποίησης παρέχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση σε μέσα όπως το νιτρικό οξύ, καθιστώντας το ευρέως χρησιμοποιούμενο σε χημικό εξοπλισμό για την παραγωγή νιτρικού οξέος. Ωστόσο, σε έντονα οξειδωτικά μέσα (όπως νιτρικό οξύ υψηλής-συγκέντρωσης, υψηλής{{11} θερμοκρασίας ή νιτρικό οξύ με πρόσθετα οξειδωτικά), το δυναμικό τείνει να μετατοπίζεται στη ζώνη υπερ-παθητικοποίησης, επιταχύνοντας τη διάβρωση. Γενικά, οι χάλυβες είναι ανθεκτικοί μόνο στο αραιό ή μέσης συγκέντρωσης νιτρικό οξύ, όχι στο συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ. Ωστόσο, οι χάλυβες που περιέχουν συγκεκριμένα στοιχεία (όπως το Si) (π.χ. το 0Cr20Ni24Si4Ti της χώρας μου, το NAR-SN1 της Ιαπωνίας και το 00Cr8Ni20Si6 της Σοβιετικής Ένωσης) είναι ανθεκτικά στο συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ. Για αντίσταση σε αραιό θειικό οξύ, η προσθήκη Mo, Cu και Si μπορεί να μειώσει τον ρυθμό διάβρωσης. Οι χάλυβες όπως ο 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti παρουσιάζουν καλή αντοχή στο θειικό οξύ, ενώ οι σκληρές συνθήκες όπως το ζεστό θειικό οξύ απαιτούν κράματα Ni (π.χ. Ni70Mo27V). Η αντίσταση στη διάβρωση στα αλκαλικά διαλύματα είναι εξαιρετική και αυτό αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε Ni.
Κατά τη θερμική επεξεργασία ή τη συγκόλληση, οι φάσεις καρβιδίου κατακρημνίζονται εύκολα στα όρια των κόκκων για να προκαλέσουν διακοκκώδη διάβρωση. 18-8 ο χάλυβας τύπου συχνά υφίσταται επεξεργασία διαλύματος (σβήνεται) στους 900-1100 βαθμούς για να μετατραπεί η δομή σε μονοφασικό-ωστενίτη και να βελτιωθεί η διακοκκώδης αντοχή στη διάβρωση. Αυτό μπορεί επίσης να αποφευχθεί περιορίζοντας την περιεκτικότητα σε C (Μικρότερο ή ίσο με 0,03%), προσθέτοντας στοιχεία που σχηματίζουν ισχυρό καρβίδιο- όπως Ti/Nb και σταθεροποιώντας τους περίπου 900 βαθμούς . Ωστόσο, είναι ευαίσθητο στο SCC. Τα μέσα που ενεργοποιούν το SCC περιλαμβάνουν υδατικά διαλύματα χλωριούχων υψηλής συγκέντρωσης άνω των 80 βαθμών, θειούχα διαλύματα (πολυθειονικό οξύ, διαλύματα H2S), θερμό συμπυκνωμένο αλκάλιο, νερό 150-350 βαθμών υψηλής πίεσης-, κ.λπ. Η διάβρωση με κοιλότητες και ρωγμές είναι επίσης επιρρεπείς σε υδατικά διαλύματα που περιέχουν χλωριούχα-. Η αναστολή της καθίζησης καρβιδίου, η μείωση των εγκλεισμάτων σουλφιδίου και η αύξηση της καθαρότητας μπορούν να μειώσουν αυτό το πρόβλημα. Στοιχεία κράματος όπως το Cr, το Mo και το N μπορούν να βελτιώσουν την αντίσταση στη διάβρωση των κοιλοτήτων και το Si και το Ni διαδραματίζουν επίσης κάποιο ρόλο. Φερριτικός ανοξείδωτος χάλυβας Ο φερριτικός ανοξείδωτος χάλυβας αναφέρεται σε ανοξείδωτο χάλυβα χρωμίου με δομή φερρίτη σε θερμοκρασία δωματίου. Χωρίζεται σε τύπο Cr13, τύπο Cr16-19 και τύπο Cr25-28 ανάλογα με το περιεχόμενο Cr. Καθώς η περιεκτικότητα σε Cr αυξάνεται, βελτιώνεται η αντίσταση στη διάβρωση και η αντίσταση στην οξείδωση του οξειδωτικού οξέος. σε οξειδωτικά μέσα όπως το νιτρικό οξύ, η αντίσταση στη διάβρωση είναι παρόμοια με αυτή του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα Cr{{31}Ni με την ίδια περιεκτικότητα σε Cr, αλλά κατώτερη από το τελευταίο ως προς τα αναγωγικά μέσα. Αν και ο φερριτικός χάλυβας με υψηλό-Cr έχει υψηλή αντοχή διαρροής, υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλό κόστος, είναι εύθραυστος (η χονδρόκοκκος κόκκων στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-μετά τη συγκόλληση τον καθιστά πιο εύθραυστο), έχει χαμηλή αντίσταση στο σκίσιμο και είναι ευαίσθητος στις εγκοπές. Το εύρος εφαρμογής του είναι μικρότερο από αυτό του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα Cr-Ni. [2] Η διακοκκώδης διάβρωση του προέρχεται από την αποσύνθεση υπερκορεσμένου στερεού διαλύματος και η καθίζηση του Cr-που περιέχει ενώσεις C και N στα όρια των κόκκων οδηγεί σε εξάντληση του Cr στην περιοχή. Ο συνηθισμένος φερριτικός ανοξείδωτος χάλυβας καθαρότητας έχει υψηλότερη τάση σε διακοκκώδη διάβρωση λόγω της ταχείας καθίζησης άνθρακα και νιτριδίων Cr. Μπορεί να εμφανιστεί όχι μόνο σε ισχυρά διαβρωτικά μέσα αλλά και σε αδύναμα μέσα (όπως το νερό της βρύσης). Μπορούν να γίνουν βελτιώσεις αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε Cr, μειώνοντας την αναλογία C/N, προσθέτοντας σταθεροποιητικά στοιχεία όπως Ti/Nb ή εκτελώντας μέτρια ανόπτηση στους 700-800 βαθμούς. Η αντίσταση του χλωριούχου SCC είναι ανώτερη από αυτή του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα (τα επίπεδα κυβικού πλέγματος με επίκεντρο το σώμα γλιστρούν εύκολα, σχηματίζοντας εξαρθρώσεις δικτύου που είναι λιγότερο πιθανό να σχηματίσουν γραμμικές αυλακώσεις). Ωστόσο, το SCC μπορεί ακόμα να εμφανιστεί λόγω διακοκκώδους διάβρωσης και διάτρησης, το οποίο μπορεί να αποφευχθεί με την προσθήκη Ti και Nb. Ο φερριτικός ανοξείδωτος χάλυβας υψηλής καθαρότητας, ανθεκτικός στα σκασίματα μπορεί να ληφθεί με την προσθήκη Mo και τη διύλιση για τη μείωση των ακαθαρσιών όπως η αναλογία C/N και τα μη μεταλλικά εγκλείσματα.
Μαρτενσιτικός ανοξείδωτος χάλυβας
Ο μαρτενσιτικός ανοξείδωτος χάλυβας είναι ένας ανοξείδωτος χάλυβας από χρώμιο με μαρτενσιτική δομή σε θερμοκρασία δωματίου. Περιέχει υψηλά επίπεδα Cr (wCr=13%-18%) και C (wC=0.1%-0,9%). Οι αντιπροσωπευτικοί βαθμοί περιλαμβάνουν 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 και 95Cr18. Σε κανονικές θερμοκρασίες σβέσης, σχηματίζει καθαρό ωστενίτη, ο οποίος μετατρέπεται σε μαρτενσίτη κατά την ψύξη. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα αυξάνει την αντοχή, τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά, αλλά μειώνει την αντίσταση στη διάβρωση. Χρησιμοποιείται συχνά στην κατασκευή οργάνων και εργαλείων μέτρησης με υψηλές μηχανικές ιδιότητες και ορισμένο βαθμό αντοχής στη διάβρωση.
Ο χάλυβας Cr13 παρουσιάζει εξαιρετική συνολική αντοχή στη διάβρωση σε ασθενώς διαβρωτικά μέσα όπως ο αέρας και τα διαλύματα ασθενούς οργανικού οξέος/άλατος. Η αντοχή του στη διάβρωση σχετίζεται με τη μικροδομή του. μετά το σβήσιμο, η αντίσταση στη διάβρωση παραμένει συνεπής με τη μεταβαλλόμενη περιεκτικότητα σε άνθρακα. Η σκλήρυνση κάτω από τους 450 βαθμούς έχει μικρή επίδραση στην αντοχή στη διάβρωση. Ωστόσο, η θερμοκρασία σε υψηλές-θερμοκρασίες έχει ως αποτέλεσμα ένα στερεό διάλυμα με εξάντληση του Cr λόγω του σχηματισμού καρβιδίων του Cr, μειώνοντας την αντίσταση στη διάβρωση. Η σκλήρυνση στους 700-750 βαθμούς αυξάνει την αντίσταση στη διάβρωση λόγω της μείωσης της βαθμίδας συγκέντρωσης Cr στον φερρίτη. Σε κατάσταση ανόπτησης, η αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα στο χάλυβα εξαντλεί περαιτέρω τη φάση φερρίτη, μειώνοντας την αντίσταση στη διάβρωση. Για τη βελτίωση της απόδοσης, συχνά προστίθενται στοιχεία όπως Ni, Mo, V, Co, Si και Cu. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε Cr μπορεί επίσης να βελτιώσει την αντοχή στη διάβρωση, αλλά η περιεκτικότητα σε C πρέπει να αυξηθεί ανάλογα για να επιτευχθεί μαρτενσιτική δομή. Η αντικατάσταση του C με Ni έχει παρόμοια αποτελέσματα. 14Το Cr17Ni2 είναι ένας μαρτενσιτικός χάλυβας με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση.
Duplex ανοξείδωτοι χάλυβες
Αναπτύχθηκαν για να συνδυάζουν διαφορετικές μικροδομές και ιδιότητες, αυτές οι ποιότητες περιλαμβάνουν ανοξείδωτους χάλυβες μαρτενσίτη-διπλό φερρίτη και ωστενίτη-διπλό φερρίτη. Ένας αντιπροσωπευτικός μαρτενσίτης-ποιότητας φερρίτη, 12Cr13, προσφέρει αντοχή στη διάβρωση παρόμοια με αυτή των μαρτενσιτικών ανοξείδωτων χάλυβων, αλλά με χαμηλότερη σκληρότητα, μεγαλύτερη ολκιμότητα και καλύτερη συγκολλησιμότητα. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες ωστενιτικού{{7} φερρίτη, συμπεριλαμβανομένων των Cr18, Cr21 και Cr25, χαρακτηρίζονται από υψηλή αντοχή (σ0.2 είναι περίπου διπλάσια από αυτή του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα), χαμηλό συντελεστή διαστολής, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, εξαιρετική αντοχή σε διακοκκώδη διάβρωση, διάβρωση λίπους και διάβρωση, χαμηλή περιεκτικότητα σε διάβρωση και διάβρωση Το χαμηλό κόστος έχει οδηγήσει σε ταχεία ανάπτυξη. Εκτός από τον ανοξείδωτο χάλυβα διπλής όψης, υπάρχει επίσης ένας τύπος ανοξείδωτου χάλυβα-που σκληρύνει καθίζηση εντός του ανοξείδωτου χάλυβα σύνθετης φάσης. Ο κύριος σκοπός του είναι να δημιουργήσει μια κατακρήμνιση-φάση σκλήρυνσης εντός της δομής μαρτενσίτη ή ωστενίτη μέσω της κατάλληλης προσθήκης στοιχείων κράματος και θερμικής επεξεργασίας, με αποτέλεσμα ανοξείδωτο χάλυβα εξαιρετικά{16}}υψηλής{17}} αντοχής.
Πλάκα και ταινία από ανοξείδωτο χάλυβα για εξοπλισμό υπό πίεση
Ο ανοξείδωτος χάλυβας που έχει σχεδιαστεί ειδικά για δοχεία πίεσης έχει σαφείς απαιτήσεις για ταξινόμηση και ονομασία, διαστάσεις, σχήμα, ανοχές, τεχνικές απαιτήσεις, μεθόδους δοκιμής, κανόνες επιθεώρησης, συσκευασία, σήμανση και πιστοποίηση ποιότητας προϊόντος. Οι συνήθεις ποιότητες περιλαμβάνουν 06Cr19Ni10 και 022Cr17Ni12Mo2, με αριθμητικούς κωδικούς όπως S30408 και S31603. Χρησιμοποιείται κυρίως σε εξοπλισμό υγιεινής όπως η επεξεργασία τροφίμων και τα φαρμακευτικά μηχανήματα.
