Ferriittisellä ruostumattomalla teräksellä tarkoitetaan ruostumatonta terästä, jonka runkokeskeinen kuutioferriitti matriisirakenteena korkeassa lämpötilassa ja normaalilämpötilassa. Ferriittisen ruostumattoman teräksen pääalkuaineina ovat rauta ja kromi, se ei yleensä sisällä nikkeliä, ja jotkut sisältävät pienen määrän molybdeeniä, titaania tai niobiumia ja muita alkuaineita. Sillä on hyvä hapettumisenkestävyys, korroosionkestävyys ja kloridikorroosionkestävyys. Lisäksi ferriittisellä ruostumattomalla teräksellä on myös suuri lämmönjohtavuus, pieni laajenemiskerroin, hyvä hapettumisenkestävyys ja erinomainen jännityskorroosionkestävyys. Sitä käytetään enimmäkseen sellaisten osien valmistukseen, jotka kestävät ilmakehän, vesihöyryn, veden ja hapettavan hapon korroosiota. Tyypillisiä ferriittisen ruostumattoman teräksen laatuja ovat: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) ASTM:n mukaan; 1.4006, 1.4021, 1.4016, EN-standardin mukaan... jne.
Ferriittinen ruostumaton teräs voidaan jakaa kromipitoisuuden mukaan vähäkromiin, keskikromiin ja korkeakromiin. Teräksen puhtauden, erityisesti hiili- ja typen epäpuhtauksien pitoisuuden mukaan se voidaan jakaa tavalliseen ferriittiseen ruostumattomaan teräkseen ja erittäin puhtaaseen ferriittiseen ruostumattomaan teräkseen. Tavallisen ferriittisen ruostumattoman teräksen haittoja ovat alhaisen lämpötilan ja huoneenlämpötilan hauraus, loviherkkyys, korkea rakeiden välinen korroosiotaipumus ja huono hitsattavuus. Vaikka tämäntyyppinen teräs kehitettiin aikaisemmin, sen teollinen käyttö on ollut suuresti rajoitettua. Nämä tavallisen ferriittisen ruostumattoman teräksen puutteet liittyvät teräksen puhtauteen, erityisesti teräksen korkeaan interstitiaalisen elementin, kuten hiilen ja typen, pitoisuuteen. Niin kauan kuin teräksen hiili ja typpi ovat riittävän alhaisia, edellä mainitut puutteet voidaan periaatteessa voittaa.
Verrattunaausteniittista ruostumatonta terästä, ferriittisellä ruostumattomalla teräksellä on parempi korroosionkestävyys, lämmönkestävyys ja prosessoitavuus. Koska ferriittifaasi ei pysty tuskin liuottamaan hiiltä, ferriitillä on pehmeän ja helposti muotoutuvan ominaisuudet. Kuten martensiittinen ruostumaton teräs, koska hilarakenne on runkokeskeinen kuutiorakenne, se on paramagneettinen, joten ferriittinen ruostumaton teräs on magneettista. Austeniittinen ruostumaton teräs on ei-magneettinen pintakeskeisen kuutiorakenteensa vuoksi.
Ferriittisen ruostumattoman teräksen hinta ei ole vain suhteellisen alhainen ja vakaa, vaan sillä on myös monia ainutlaatuisia ominaisuuksia ja etuja. On todistettu, että ferriittinen ruostumaton teräs on erittäin hyvä vaihtoehto materiaali.
Tavallista ferriittistä ruostumatonta terästä
Tällaisia teräksiä ovat alhaiset, keskisuuret ja korkeat kromipitoisuudet. Vähäkrominen ferriittinen ruostumaton teräs sisältää noin 11–14 % kromia, kuten 00Cr12 ja 0Cr13Al Kiinassa. Amerikkalainen AISI 400, 405, 406MF-2. Tämäntyyppisellä teräksellä on hyvä sitkeys, plastisuus, kylmämuodonmuutos ja hitsattavuus. Koska teräs sisältää tietyn määrän kromia ja alumiinia, sillä on hyvä hapettumisenkestävyys ja ruosteenkestävyys. 405:tä voidaan käyttää öljynjalostustornina, säiliön vuorauksena, höyryturbiinin siivenä, korkean lämpötilan rikkikorroosionkestävänä laitteena jne. 400 kotitalous- ja toimistolaitteissa jne. 409:ää käytetään autojen pakokaasujen äänenvaimenninjärjestelmän laitteissa sekä kylmän ja lämpimän veden putkissa, jne. Keskikokoinen kromiferriittinen ruostumaton teräs, kromipitoisuus on 14-19%, kuten 1Cr17 ja 1Cr17Mo Kiinassa. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 Yhdysvalloissa. Tämäntyyppisellä teräksellä on parempi ruosteen- ja korroosionkestävyys. Sen työkarkaisukerroin on pieni (n≈2), ja sillä on hyvä syvävetokyky, mutta sen sitkeys on huono. AISI 430 ferriittistä ruostumatonta terästä käytetään arkkitehtoniseen sisustukseen, autojen sisustamiseen, keittiökalusteisiin, kaasupolttimiin ja typpihappoteollisuuden laitteiden osiin jne. AISI 434:ää käytetään autojen ja rakennusten ulkosisustukseen. 439:ää käytetään letkuna kaasuvesilämmittimissä, hiili- ja kaasuputkissa jne. Korkeakromipitoinen ferriittinen ruostumaton teräs sisältää 19–30 % kromia, kuten Cr18Si2 ja Cr25 Kiinassa, AISI 442, AISI 443 ja AISI 446 Yhdysvalloissa osavaltioissa. Tällaisilla teräksillä on hyvä hapettumisenkestävyys. AISI 442:ta käytetään jatkuvasti ilmakehässä, ylärajalämpötila on 1035°C ja jatkuvan käytön enimmäislämpötila on 980°C. Ferriittisellä ruostumattomalla teräksellä AISI 446 on parempi hapettumisenkestävyys.
Erittäin puhdasta ferriittistä ruostumatonta terästäl
Tämäntyyppinen teräs sisältää erittäin vähän hiiltä, typpeä; korkea kromi, molybdeeni, titaani, niobium ja muut alkuaineet. Kuten Kiinan 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Tämäntyyppisellä teräksellä on hyvät mekaaniset ominaisuudet (erityisesti sitkeys), hitsattavuus, rakeiden välinen korroosionkestävyys, pistekorroosionkestävyys, rakokorroosionkestävyys ja erinomainen jännityskorroosionkestävyys. Esimerkiksi 18-2 ferriittisellä ruostumattomalla teräksellä on hyvä korroosionkestävyys typpihapossa, etikkahapossa, NaOH:ssa, pistekorroosionkestävyys 3 % NaCl:ssa ja FeCl3:ssa vastaa tai ylittää 18-8 austeniittista ruostumatonta terästä, 26CrMo-terästä monissa väliaineissa Korroosionkestävyys , erityisesti orgaanisissa hapoissa, hapettavissa hapoissa ja vahvoissa emäksissä. Sillä on hyvä pistekorroosionkestävyys vahvassa kloridiväliaineessa. Jännityskorroosiohalkeilua ei esiinny kloridissa, rikkivedyssä, liiallisessa rikkihapossa ja vahvassa alkalissa. 30Cr-2Mo kestää paremmin pistekorroosiota ja rakokorroosiota samalla kun se säilyttää jännityskorroosionkestävyyden.
Ferriittisen ruostumattoman teräksen korroosionkestävyys
(1) Tasainen korroosio.
Kromi on helpoin passivoida. Ilmakehän ympäristössä rauta-kromiseos, jonka kromipitoisuus on yli 12 %, voidaan passivoida itse. Hapettavassa väliaineessa kromipitoisuus voidaan passivoida, jos se on yli 17 %. Joissakin syövyttävissä väliaineissa voidaan lisätä runsaasti kromia ja molybdeeniä, nikkeliä, kuparia ja muita alkuaineita hyvän korroosionkestävyyden saavuttamiseksi.
(2) Rakeiden välinen korroosio.
Ferriittiset ruostumattomat teräkset, kuten austeniittiset ruostumattomat teräkset, kärsivät rakeiden välisestä korroosiosta, mutta herkistyskäsittely ja lämpökäsittely tämän korroosion välttämiseksi ovat päinvastaisia. Ferriittinen ruostumaton teräs on altis rakeidenväliselle korroosiolle nopean yli 925°C:n jäähtymisen seurauksena, ja rakeidenväliselle korroosiolle altis tila (herkistynyt tila) voidaan eliminoida lyhyen 650-815°C:n karkaisun jälkeen. Ferriittisen teräksen rakeiden välinen korroosio on myös seurausta karbidisaostumisen aiheuttamasta kromin ehtymisestä. Siksi teräksen hiili- ja typpipitoisuuden vähentäminen ja titaanin ja niobiumin kaltaisten elementtien lisääminen voi vähentää rakeiden välisen korroosion herkkyyttä.
(3) Piste- ja rakokorroosio.
Kromi ja molybdeeni ovat tehokkaimpia elementtejä parantamaan ruostumattoman teräksen piste- ja rakokorroosionkestävyyttä. Kromipitoisuuden kasvaessa myös kromipitoisuus oksidikalvossa kasvaa ja kalvon kemiallinen stabiilisuus kasvaa. Molybdeeni adsorboituu aktiiviselle metallipinnalle MoO4:n muodossa, mikä estää metallin liukenemisen, edistää repassivoitumista ja estää kalvon vaurioitumisen. Siksi runsaasti kromia ja molybdeenia sisältävällä ferriittisellä ruostumattomalla teräksellä on erinomainen piste- ja rakokorroosionkestävyys.
(4) Kestää jännityskorroosiohalkeilua.
Organisaatiorakenteen ominaisuuksista johtuen ferriittinen ruostumaton teräs on korroosionkestävä väliaineessa, jossa austeniittinen ruostumaton teräs tuottaa jännityskorroosiohalkeilua.
Ferriittisen ruostumattoman teräksen mekaaniset ominaisuudet
Ferriittistä ruostumatonta terästä ei voida vahvistaa lämpökäsittelyllä, koska siinä ei tapahdu faasimuutosta. Yleensä sitä käytetään 700-800 °C:n lämpökäsittelyn jälkeen. Raudan ja kromin samanlaisen atomikoon vuoksi kiinteän liuoksen vahvistava vaikutus on pieni, ferriittisen ruostumattoman teräksen myötöraja ja vetolujuus ovat hieman korkeammat kuin vähähiilisen teräksen ja sitkeys on alhaisempi kuin vähähiilisen teräksen. .
1) Tavallisen ferriittisen ruostumattoman teräksen huoneenlämpöinen hauraus.
Tavallinen ferriittinen ruostumaton teräs on herkkä loville, ja hauras siirtymälämpötila on huoneenlämpötilaa korkeampi lukuun ottamatta vähäkromista ferriittistä ruostumatonta terästä. Mitä korkeampi kromipitoisuus on, sitä suurempi on kylmähauraus. Tämä kylmä hauraus liittyy teräksen väliaineisiin, kuten hiileen ja typpeen, ja erittäin puhtaalla ferriittisellä teräksellä on erittäin alhainen hiilipitoisuus interstitiaalisissa elementeissä, kuten hiilessä ja typessä, joten se voi saavuttaa hyvän sitkeyden ja hauraan siirtymän lämpötila voidaan laskea alle huoneenlämpötilan.
2) Tavallisen ferriittisen ruostumattoman teräksen haurastuminen korkeassa lämpötilassa.
Tavallinen ferriittinen ruostumaton teräs kuumennetaan yli 927 °C:seen ja jäähdytetään sitten nopeasti huoneenlämpötilaan, jolloin plastisuus ja sitkeys heikkenevät merkittävästi. Tämä korkean lämpötilan haurastuminen liittyy hiilen (nitridi) yhdisteiden nopeaan saostumiseen raerajoilla tai dislokaatioissa 427-927 °C:n lämpötilassa. Teräksen hiili- ja typpipitoisuuden vähentäminen (käyttämällä erittäin puhdasta tekniikkaa) voi parantaa huomattavasti tätä haurautta. Lisäksi kun ferriittistä terästä kuumennetaan yli 927°C, raekapasiteetti karkeutuu ja karkea rakeisuus huonontaa teräksen plastisuutta ja sitkeyttä.
3) σ-vaiheen muodostuminen.
Rauta-kromifaasikaavion mukaan 40–50 % kromia sisältävä seos muodostaa yksifaasisen σ, kun sitä pidetään 500–800°C:ssa, ja alle 20 % tai yli 70 % kromia sisältävä seos muodostaa. α+σ kaksivaiheinen rakenne. σ-faasin muodostuminen vähentää merkittävästi teräksen sitkeyttä ja sitkeyttä. Siksi ferriittistä ruostumatonta terästä ei tule käyttää pitkään aikaan 500-800 °C:ssa.
4) Hauraus 475 °C:ssa.
Korkeakromipitoinen (>15 %) ferriittiteräs haurastuu voimakkaasti, kun sitä pidetään 400-500 °C:ssa. Tällainen haurastuminen kestää lyhyemmän ajan kuin σ-faasin saostuminen. Esimerkiksi kun 0,080C-0,4Si-16,9Cr ferriittistä ruostumatonta terästä pidetään 450 °C:ssa 4 tuntia, huoneenlämpötilan iskusitkeys putoaa melkein nollaan. Haurastumisaste kasvaa kromipitoisuuden kasvaessa, mutta sitkeys voidaan palauttaa yli 600 °C:n käsittelyn jälkeen. Haurastuminen 475 °C:ssa on seurausta kromirikkaan alfafaasin saostumisesta. Tällaisen teräksen tulisi välttää kuumenemista lähellä 475 °C:ta.
Postitusaika: 02-02-2023