Ruostumaton teräs (ruostumaton teräs)on lyhenne sanoista ruostumaton haponkestävä teräs, ja ruostumattomaksi teräkseksi kutsutaan teräslaatuja, jotka kestävät heikkoja syövyttäviä aineita, kuten ilmaa, höyryä ja vettä, tai joilla on ruostumattomia ominaisuuksia.
Termi "ruostumaton teräs"ei viittaa vain yhteen ruostumattoman teräksen tyyppiin, vaan yli sataan teolliseen ruostumattomaan teräkseen, joista jokaisella on hyvä suorituskyky tietyllä sovellusalueellaan.
Ne kaikki sisältävät 17–22 % kromia, ja paremmat teräslaadut sisältävät myös nikkeliä. Molybdeenin lisääminen voi parantaa entisestään ilmakehän korroosiota, erityisesti korroosionkestävyyttä kloridipitoisissa ilmakehissä.
Ruostumattoman teräksen luokittelu
1. Mitä ovat ruostumaton teräs ja haponkestävä teräs?
Vastaus: Ruostumaton teräs on lyhenne sanoista ruostumaton haponkestävä teräs, joka kestää heikkoja syövyttäviä aineita, kuten ilmaa, höyryä, vettä tai on ruostumatonta terästä. Syöpyneitä teräslaatuja kutsutaan haponkestäväksi teräkseksi.
Näiden kahden kemiallisen koostumuksen eron vuoksi niiden korroosionkestävyys on erilainen. Tavallinen ruostumaton teräs ei yleensä kestä kemiallista korroosiota, kun taas haponkestävä teräs on yleensä ruostumatonta.
2. Miten ruostumaton teräs luokitellaan?
Vastaus: Organisaatiotilan mukaan se voidaan jakaa martensiittiseen teräkseen, ferriittiseen teräkseen, austeniittiseen teräkseen, austeniittis-ferriittiseen (duplex) ruostumattomaan teräkseen ja erkautuskarkenevaan ruostumattomaan teräkseen.
(1) Martensiittinen teräs: korkea lujuus, mutta huono plastisuus ja hitsattavuus.
Yleisimmin käytetyt martensiittisen ruostumattoman teräksen laatuluokat ovat 1Cr13, 3Cr13 jne. Korkean hiilipitoisuuden vuoksi sillä on korkea lujuus, kovuus ja kulutuskestävyys, mutta korroosionkestävyys on hieman heikko, ja sitä käytetään korkeiden mekaanisten ominaisuuksien ja korroosionkestävyyden vuoksi. Joitakin yleisiä osia, kuten jousia, höyryturbiinin siipiä, hydraulisia puristusventtiilejä jne. tarvitaan.
Tämän tyyppistä terästä käytetään sammutuksen ja päästön jälkeen, ja hehkutus vaaditaan takomisen ja leimaamisen jälkeen.
(2) Ferriittinen teräs: 15–30 % kromia. Sen korroosionkestävyys, sitkeys ja hitsattavuus paranevat kromipitoisuuden kasvaessa, ja sen kloridijännityskorroosionkestävyys on parempi kuin muilla ruostumattomilla teräksillä, kuten Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 jne.
Korkean kromipitoisuuden ansiosta sen korroosionkestävyys ja hapettumisenkestävyys ovat suhteellisen hyvät, mutta mekaaniset ominaisuudet ja prosessiominaisuudet ovat huonot. Sitä käytetään enimmäkseen haponkestäviin rakenteisiin, joissa on vähän jännitystä, ja hapettumisenestoteräksenä.
Tämän tyyppinen teräs kestää ilmakehän, typpihapon ja suolaliuoksen aiheuttamaa korroosiota, ja sillä on hyvä korkean lämpötilan hapettumiskestävyys ja pieni lämpölaajenemiskerroin. Sitä käytetään typpihappo- ja elintarviketehtaiden laitteissa, ja siitä voidaan myös valmistaa korkeissa lämpötiloissa toimivia osia, kuten kaasuturbiinin osia jne.
(3) Austeniittinen teräs: Se sisältää yli 18 % kromia ja noin 8 % nikkeliä sekä pienen määrän molybdeeniä, titaania, typpeä ja muita alkuaineita. Hyvä yleinen suorituskyky, kestää erilaisten väliaineiden aiheuttamaa korroosiota.
Yleensä käytetään liuoskäsittelyä, eli teräs kuumennetaan 1050–1150 °C:seen ja jäähdytetään sitten vedellä tai ilmalla yksifaasisen austeniittirakenteen aikaansaamiseksi.
(4) Austeniittis-ferriittinen (duplex) ruostumaton teräs: Sillä on sekä austeniittisen että ferriittisen ruostumattoman teräksen edut ja superplastisuus. Austeniitti ja ferriitti muodostavat kumpikin noin puolet ruostumattomasta teräksestä.
Alhaisen hiilipitoisuuden tapauksessa kromipitoisuus on 18–28 % ja nikkelipitoisuus 3–10 %. Jotkut teräkset sisältävät myös seosaineita, kuten molybdeeniä, kuparia, piiä, niobiumia, titaania ja typpeä.
Tämän tyyppisellä teräksellä on sekä austeniittisen että ferriittisen ruostumattoman teräksen ominaisuudet. Ferriittiin verrattuna sillä on suurempi plastisuus ja sitkeys, ei huoneenlämmössä tapahtuvaa haurautta, merkittävästi parantunut raerajakorroosionkestävyys ja hitsausominaisuudet säilyttäen samalla raudan lujuuden. Ruostumaton teräsrunko on hauras 475 °C:ssa, sillä on korkea lämmönjohtavuus ja superplastisuus.
Austeniittiseen ruostumattomaan teräkseen verrattuna sillä on korkea lujuus ja merkittävästi parempi kestävyys raerajakorroosiota ja kloridijännityskorroosiota vastaan. Duplex-ruostumattomalla teräksellä on erinomainen pistekorroosionkestävyys ja se on myös nikkeliä säästävä ruostumaton teräs.
(5) Erotuskarkeneva ruostumaton teräs: matriisi on austeniittia tai martensiittia, ja yleisesti käytetyt erotuskarkenevan ruostumattoman teräksen laatuluokat ovat 04Cr13Ni8Mo2Al jne. Se on ruostumaton teräs, jota voidaan karkaista (lujittaa) erotuskarkenemalla (tunnetaan myös nimellä erkautuskarkeneminen).
Koostumuksen mukaan se jaetaan kromi-ruostumattomaan teräkseen, kromi-nikkeli-ruostumattomaan teräkseen ja kromi-mangaani-typpi-ruostumattomaan teräkseen.
(1) Kromiruostumattomalla teräksellä on tietty korroosionkestävyys (hapettava happo, orgaaninen happo, kavitaatio), lämmönkestävyys ja kulutuskestävyys, ja sitä käytetään yleensä voimalaitosten, kemikaalien ja öljyn laitemateriaalina. Sen hitsattavuus on kuitenkin heikko, ja hitsausprosessiin ja lämpökäsittelyolosuhteisiin on kiinnitettävä huomiota.
(2) Hitsauksen aikana kromi-nikkeli-ruostumatonta terästä kuumennetaan toistuvasti karbidien saostamiseksi, mikä heikentää korroosionkestävyyttä ja mekaanisia ominaisuuksia.
(3) Kromi-mangaaniruostumattoman teräksen lujuus, sitkeys, muovattavuus, hitsattavuus, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys ovat hyviä.
Ruostumattoman teräksen hitsauksen vaikeita ongelmia ja materiaalien ja laitteiden käytön esittely
1. Miksi ruostumattoman teräksen hitsaus on vaikeaa?
Vastaus: (1) Ruostumattoman teräksen lämpöherkkyys on suhteellisen vahva, ja viipymäaika 450–850 °C:n lämpötila-alueella on hieman pidempi, mikä heikentää hitsauksen ja lämpövaikutusalueen korroosionkestävyyttä merkittävästi;
(2) altis lämpöhalkeamille;
(3) Huono suojaus ja voimakas hapettuminen korkeissa lämpötiloissa;
(4) Lineaarinen laajenemiskerroin on suuri, ja hitsauksessa on helppo tuottaa suuria muodonmuutoksia.
2. Mitä tehokkaita teknologisia toimenpiteitä voidaan käyttää austeniittisen ruostumattoman teräksen hitsaukseen?
Vastaus: (1) Valitse hitsausmateriaalit tarkasti perusmetallin kemiallisen koostumuksen mukaan;
(2) Nopea hitsaus pienellä virralla ja linjaenergialla vähentää lämmöntuontia;
(3) Ohut halkaisijaltaan oleva hitsauslanka, hitsauspuikko, ei heilahtelua, monikerroksinen monipalkohitsaus;
(4) Hitsaussauman ja lämpövaikutusvyöhykkeen pakotettu jäähdytys viipymäajan lyhentämiseksi 450–850 °C:ssa;
(5) Argonsuoja TIG-hitsauksen takapuolella;
(6) Syövyttävän väliaineen kanssa kosketuksissa olevat hitsausliitokset hitsataan lopuksi yhteen;
(7) Hitsaussauman ja lämpövaikutusalueen passivointikäsittely.
3. Miksi meidän pitäisi valita 25-13-sarjan hitsauslanka ja -elektrodi austeniittisen ruostumattoman teräksen, hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen hitsaukseen (erikoisterästen hitsaus)?
Vastaus: Hitsattaessa austeniittista ruostumatonta terästä hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen kanssa erilaisia teräshitsausliitoksia, hitsausaineena on käytettävä 25-13-sarjan hitsauslankaa (309, 309L) ja hitsauspuikkoa (austeniittinen 312, austeniittinen 307 jne.).
Jos käytetään muita ruostumattomasta teräksestä valmistettuja hitsausaineita, hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen puolella sulamislinjalle ilmestyy martensiittista rakennetta ja kylmähalkeamia.
4. Miksi umpinaisissa ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa hitsauslangoissa käytetään 98 % Ar + 2 % O2 -suojakaasua?
Vastaus: Jos MIG-hitsauksessa käytetään puhdasta argonkaasua umpinaiselle ruostumattomalle teräslangalle, sulan pintajännitys on korkea ja hitsausjälki on huonosti muotoiltu ja muistuttaa "ryttymäistä" hitsausjälkettä. 1–2 % happipitoisuuden lisääminen voi pienentää sulan pintajännitystä, jolloin hitsausjälki on sileä ja kaunis.
5. Miksi kiinteän ruostumattomasta teräksestä valmistetun MIG-hitsauslangan pinta muuttuu mustaksi? Miten tämä ongelma ratkaistaan?
Vastaus: Ruostumattoman teräksen MIG-hitsausnopeus on suhteellisen nopea (30–60 cm/min). Kun suojakaasusuutin on kulkenut etummaisen sulan alueen kohdalle, hitsaussauma on edelleen kuumassa, ilma hapettaa sen helposti ja pinnalle muodostuu oksideja. Hitsaussaumat ovat mustia. Peittaus-passivointimenetelmällä voidaan poistaa musta pintakerros ja palauttaa ruostumattoman teräksen alkuperäinen pinnan väri.
6. Miksi umpiteräksestä valmistetun hitsauslangan on käytettävä pulssitettua virtalähdettä, jotta saavutetaan suihkun siirtymä ja roiskeeton hitsaus?
Vastaus: Kun MIG-hitsataan kiinteällä ruostumattomalla teräksellä, φ1.2-hitsauslangalla, kun virta I ≥ 260 ~ 280A, suihkusiirtymä on mahdollinen; pisaran oikosulkusiirtymä on tätä pienempi ja roiskeiden määrä on suuri, eikä sitä yleensä suositella.
Vain käyttämällä MIG-virtalähdettä pulssin kanssa, pulssipisaroiden vaihtelu pienestä suureen (valitse minimi- tai maksimiarvo langan halkaisijan mukaan) on mahdollista roiskeettoman hitsauksen aikaansaamiseksi.
7. Miksi ydintäytelangan suojauksessa käytetään hiilidioksidikaasua pulssitetun virtalähteen sijaan?
Vastaus: Tällä hetkellä yleisesti käytetyn ruostumattomasta teräksestä valmistetun hitsauslangan (kuten 308, 309 jne.) hitsausfluksin kaava kehitetään hitsauksen kemiallisen metallurgisen reaktion mukaan CO2-kaasun suojauksessa, joten pulssikaarihitsausvirtalähdettä ei yleensä tarvita (pulssivirtalähteen on periaatteessa käytettävä seoskaasua). Jos haluat syöttää pisaran siirtymän etukäteen, voit käyttää myös pulssivirtalähdettä tai tavanomaista kaasusuojattua hitsausmallia seoskaasuhitsauksella.
Julkaisun aika: 24.3.2023