Feritno nerjavno jeklo se nanaša na nerjavno jeklo s kubičnim feritom, osredotočenim na telo, kot matrično strukturo pri visoki in normalni temperaturi. Feritno nerjavno jeklo ima železo in krom kot glavna elementa, na splošno ne vsebuje niklja, nekatera pa vsebujejo majhno količino molibdena, titana ali niobija in drugih elementov. Ima dobro odpornost proti oksidaciji, odpornost proti koroziji in odpornost proti kloridni koroziji. Poleg tega ima feritno nerjavno jeklo tudi značilnosti visoke toplotne prevodnosti, majhnega razteznega koeficienta, dobre odpornosti proti oksidaciji in odlične odpornosti proti koroziji. Večinoma se uporablja za izdelavo delov, ki so odporni na atmosfersko korozijo, korozijo z vodno paro, vodo in oksidativno kislino. Reprezentativni razredi feritnega nerjavnega jekla so: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) po ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, po standardu EN...itd.
Feritno nerjavno jeklo lahko glede na vsebnost kroma razdelimo na nizko vsebnost kroma, srednjo vsebnost kroma in visoko vsebnost kroma. Glede na čistost jekla, zlasti vsebnost nečistoč ogljika in dušika, ga lahko razdelimo na navadno feritno nerjavno jeklo in ultra čisto feritno nerjavno jeklo. Pomanjkljivosti navadnega feritnega nerjavečega jekla so krhkost pri nizkih in sobnih temperaturah, občutljivost na zareze, visoka nagnjenost k interkristalni koroziji in slaba varivost. Čeprav je bila ta vrsta jekla razvita prej, je bila njena industrijska uporaba močno omejena. Te pomanjkljivosti navadnega feritnega nerjavnega jekla so povezane s čistostjo jekla, zlasti z visoko vsebnostjo intersticijskih elementov, kot sta ogljik in dušik v jeklu. Dokler sta vsebnost ogljika in dušika v jeklu dovolj nizka, je zgornje pomanjkljivosti v bistvu mogoče odpraviti.
V primerjavi zavstenitno nerjavno jekloferitno nerjavno jeklo ima boljšo odpornost proti koroziji, toplotno odpornost in sposobnost obdelave. Ker feritna faza težko raztopi ogljik, ima ferit lastnosti, da je mehak in ga je enostavno deformirati. Tako kot martenzitno nerjavno jeklo, ker je mrežasta struktura kubična struktura s središčem telesa, je paramagnetno, zato je feritno nerjavno jeklo magnetno. Avstenitno nerjavno jeklo je nemagnetno zaradi svoje kubične strukture, osredotočene na ploskev.
Cena feritnega nerjavečega jekla ni le relativno nizka in stabilna, ampak ima tudi številne edinstvene lastnosti in prednosti. Dokazano je, da je feritno nerjavno jeklo zelo odličen alternativni material.
Navadno feritno nerjavno jeklo
Takšna jekla vključujejo nizko, srednjo in visoko vsebnost kroma. Feritno nerjavno jeklo z nizko vsebnostjo kroma vsebuje približno 11 % do 14 % kroma, kot sta 00Cr12 in 0Cr13Al na Kitajskem. Ameriški AISI 400, 405, 406MF-2. Ta vrsta jekla ima dobro žilavost, plastičnost, hladno deformacijo in varljivost. Ker jeklo vsebuje določeno količino kroma in aluminija, ima dobro odpornost proti oksidaciji in odpornost proti rji. 405 se lahko uporablja kot stolp za rafiniranje nafte, obloga rezervoarja, rezilo parne turbine, naprava, odporna na visokotemperaturno žveplovo korozijo itd. 400 za gospodinjske in pisarniške aparate itd. 409 se uporablja za naprave izpušnega sistema avtomobilskega dušilca ter cevi za hladno in toplo vodo, itd. Srednje kromirano feritno nerjavno jeklo, vsebnost kroma je 14% do 19 %, kot sta 1Cr17 in 1Cr17Mo na Kitajskem. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 v ZDA. Ta vrsta jekla ima boljšo odpornost proti rji in koroziji. Njegov koeficient delovne trdnosti je majhen (n≈2) in ima dobro zmogljivost globokega vlečenja, vendar je njegova duktilnost slaba. Feritno nerjavno jeklo AISI 430 se uporablja za arhitekturno dekoracijo, avtomobilsko dekoracijo, kuhinjsko opremo, plinske gorilnike in dele industrijske opreme za dušikovo kislino itd. AISI 434 se uporablja za zunanjo dekoracijo avtomobilov in zgradb. 439 se uporablja kot cev za plinske grelnike vode, premog in plinovode itd. Feritno nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo kroma vsebuje 19 % do 30 % kroma, kot sta Cr18Si2 in Cr25 na Kitajskem, AISI 442, AISI 443 in AISI 446 v Združenih državah. države. Takšna jekla imajo dobro odpornost proti oksidaciji. AISI 442 se neprekinjeno uporablja v atmosferi, zgornja mejna temperatura je 1035°C, najvišja temperatura za neprekinjeno uporabo pa 980°C. Feritno nerjavno jeklo AISI 446 ima boljšo odpornost proti oksidaciji.
Feritno nerjavno jeklo visoke čistostil
Ta vrsta jekla vsebuje izjemno malo ogljika, dušika; visoko vsebnost kroma, molibdena, titana, niobija in drugih elementov. Kot so kitajski 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Ta vrsta jekla ima dobre mehanske lastnosti (zlasti žilavost), varivost, odpornost proti interkristalni koroziji, odpornost proti luknjičasti koroziji, odpornost proti razpokani koroziji in odlično odpornost proti korozijskim razpokam. Na primer, feritno nerjavno jeklo 18-2 ima dobro odpornost proti koroziji v dušikovi kislini, ocetni kislini, NaOH, odpornost proti jamičasti koroziji v 3 % NaCl in FeCl3 je enakovredna ali večja kot avstenitno nerjavno jeklo 18-8, jeklo 26CrMo v številnih medijih Odpornost proti koroziji , zlasti v organskih kislinah, oksidativnih kislinah in močnih alkalijah. Ima dobro odpornost proti jamičasti koroziji v močnem kloridnem mediju. V kloridu, vodikovem sulfidu, prekomerni količini žveplove kisline in močnih alkalijah ne pride do razpok zaradi napetostne korozije. 30Cr-2Mo ima višjo odpornost proti luknjičasti koroziji in razpokani koroziji, hkrati pa ohranja odpornost proti napetostni koroziji.
Odpornost na korozijo feritnega nerjavnega jekla
(1) Enakomerna korozija.
Krom je najlažji element za pasiviranje. V atmosferskem okolju se zlitina železa in kroma z vsebnostjo kroma nad 12 % lahko samopasivira. V oksidacijskem mediju se lahko vsebnost kroma pasivira, če je več kot 17%. V nekaterih korozivnih medijih lahko dodamo visoko vsebnost kroma in molibdena, niklja, bakra in drugih elementov, da dobimo dobro odpornost proti koroziji.
(2) Interkristalna korozija.
Feritna nerjavna jekla, tako kot avstenitna nerjavna jekla, trpijo zaradi interkristalne korozije, vendar sta senzibilizacija in toplotna obdelava za preprečevanje te korozije ravno nasprotna. Feritno nerjavno jeklo je nagnjeno k interkristalni koroziji zaradi hitrega ohlajanja nad 925 °C, stanje (senzibilizirano stanje), ki je dovzetno za interkristalno korozijo, pa se lahko odpravi po kratkem času popuščanja pri 650-815 °C. Interkristalna korozija feritnega jekla je tudi posledica zmanjšanja vsebnosti kroma zaradi izločanja karbida. Zato lahko zmanjšanje vsebnosti ogljika in dušika v jeklu ter dodajanje elementov, kot sta titan in niobij, zmanjšata dovzetnost za interkristalno korozijo.
(3) Jamična in razpokana korozija.
Krom in molibden sta najučinkovitejša elementa za izboljšanje odpornosti nerjavnega jekla proti luknjičasti in razpokani koroziji. Ko se vsebnost kroma poveča, se poveča tudi vsebnost kroma v oksidnem filmu in poveča se kemična stabilnost filma. Molibden se adsorbira na aktivno kovinsko površino v obliki MoO4, ki zavira raztapljanje kovine, pospešuje repasivacijo in preprečuje poškodbe filma. Zato ima feritno nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo kroma in molibdena odlično odpornost proti luknjičasti in razpokani koroziji.
(4) Odpornost proti razpokanju zaradi napetostne korozije.
Zaradi značilnosti organizacijske strukture je feritno nerjavno jeklo odporno proti koroziji v mediju, kjer avstenitno nerjavno jeklo povzroča napetostno korozijsko razpokanje.
Mehanske lastnosti feritnega nerjavnega jekla
Feritnega nerjavnega jekla ni mogoče utrditi s toplotno obdelavo, ker ni fazne spremembe. Na splošno se uporablja po žarjenju pri 700-800 °C. Zaradi podobne atomske velikosti železa in kroma je učinek krepitve trdne raztopine majhen, meja tečenja in natezna trdnost feritnega nerjavnega jekla sta nekoliko višji kot pri jeklu z nizko vsebnostjo ogljika, duktilnost pa nižja kot pri jeklu z nizko vsebnostjo ogljika .
1) Krhkost navadnega feritnega nerjavnega jekla pri sobni temperaturi.
Običajno feritno nerjavno jeklo je občutljivo na zareze, temperatura krhkega prehoda pa je nad sobno temperaturo, razen pri feritnem nerjavnem jeklu z nizko vsebnostjo kroma. Višja kot je vsebnost kroma, večja je hladno krhkost. Ta mrzla krhkost je povezana z intersticijskimi elementi, kot sta ogljik in dušik v jeklu, ultra čisto feritno jeklo pa ima zelo nizko vsebnost ogljika v intersticijskih elementih, kot sta ogljik in dušik, tako da lahko pridobi dobro žilavost in krhek prehod. temperaturo lahko znižate pod sobno temperaturo.
2) Visokotemperaturna krhkost navadnega feritnega nerjavnega jekla.
Običajno feritno nerjavno jeklo se segreje nad 927 °C in nato hitro ohladi na sobno temperaturo, plastičnost in žilavost se bistveno zmanjšata. Ta visokotemperaturna krhkost je povezana s hitrim obarjanjem ogljikovih (nitridnih) spojin na mejah ali dislokacijah zrn pri temperaturi 427-927 °C. Zmanjšanje vsebnosti ogljika in dušika v jeklu (z uporabo ultra čiste tehnologije) lahko močno izboljša to krhkost. Poleg tega, ko se feritno jeklo segreje nad 927 °C, bo zmogljivost zrn grobi, groba zrna pa bodo poslabšala plastičnost in žilavost jekla.
3) Nastanek σ-faze.
V skladu s faznim diagramom železo-krom bo zlitina, ki vsebuje 40–50 % kroma, ob vzdrževanju pri 500–800 °C tvorila eno fazo σ, zlitina, ki bo vsebovala manj kot 20 % ali več kot 70 % kroma, pa bo tvorila dvofazna struktura α+σ. Tvorba σ-faze bo znatno zmanjšala duktilnost in žilavost jekla. Zato se feritno nerjavno jeklo ne sme uporabljati dlje časa pri 500-800 °C.
4) Krhkost pri 475°C.
Feritno jeklo z visoko vsebnostjo kroma (>15 %) bo močno krhko pri 400-500 °C. Ta vrsta krhkosti traja krajši čas kot izločanje σ faze. Na primer, ko feritno nerjavno jeklo 0,080C-0,4Si-16,9Cr vzdržujemo pri 450 °C 4 ure, udarna žilavost pri sobni temperaturi skoraj pade na nič. Stopnja krhkosti se poveča s povečanjem vsebnosti kroma, vendar se lahko žilavost povrne po obdelavi nad 600 °C. Krhkost pri 475 °C je posledica izločanja s kromom bogate alfa faze. Takšno jeklo se mora izogibati segrevanju blizu 475 °C.
Čas objave: maj-02-2023