Ikviens zina par nerūsējošo tēraudu, bet neprofesionāļi parasti nezina, ka nerūsējošais tērauds ir sadalīts dažādos veidos un pat simtos pakāpēs.
"Nerūsējošais tērauds" ir ļoti vispārīgs jēdziens. Saskaņā ar Eiropas standartu EN 10088 nerūsējošais tērauds attiecas uz metālu materiālu kategoriju ar hroma (Cr) saturu vairāk nekā 10,5% un pretkorozijas funkciju. Citu veiktspējas apsvērumu dēļ var pievienot arī citus leģējošus elementus.
Vispārīgi runājot, nerūsējošais tērauds ir sadalīts piecās kategorijās: martensīta nerūsējošais tērauds, ferīta nerūsējošais tērauds, austenīta nerūsējošais tērauds, dupleksais nerūsējošais tērauds un nokrišņu cietēšanas nerūsējošais tērauds.
Lai ātri atšķirtu šos piecus nerūsējošā tērauda veidus, var izdarīt iepriekšēju spriedumu, pamatojoties uz materiāla sakausējuma saturu.
Martensīta nerūsējošais tērauds
1. attēls Martensīta nerūsējošais tērauds
Martensīta nerūsējošais tērauds pieder Fe-Cr-C-(Ni-Mo) sakausējumam – galvenie leģējošie elementi ir dzelzs, hroms un ogleklis, un dažas markas satur niķeli un molibdēnu.
Šāda veida materiāla īpašība ir tāda, ka hroma (Cr) saturs ir no 11,5 līdz 18%. Salīdzinot ar citiem nerūsējošā tērauda veidiem, oglekļa (C) saturs tajā ir ļoti augsts, no 0,15 līdz 1,2%. Jāņem vērā, ka vispārleģētā tērauda, piemēram, Q355B, oglekļa saturs ir tikai aptuveni 0,2%.
Šāda veida materiālus var sacietēt ar termisko apstrādi, lai iegūtu lielāku izturību un cietību. Martensīta nerūsējošais tērauds būtībā ir magnētisks, un šo pazīmi var izmantot arī kā sākotnējo metodi materiāla veida noteikšanai.
Martensīta nerūsējošo tēraudu bieži izmanto tādu izstrādājumu ražošanai, kuriem nepieciešama lielāka cietība, piemēram, virtuves nažus, ķirurģiskos instrumentus vai gultņus.
Ferīta nerūsējošais tērauds
2. attēls Ferīta nerūsējošais tērauds
Ferīta nerūsējošais tērauds pieder Fe-Cr-(Mo) sakausējumam – galvenie leģējošie elementi ir dzelzs un hroms, un dažas markas satur molibdēnu.
Salīdzinot ar martensītu, ferīta nerūsējošajam tēraudam ir zemāks oglekļa saturs, parasti zem 0,08%, bet daudz plašāks hroma satura diapazons - 10,5–30%.
Ferīts ir arī magnētisks. Šāda veida materiālus ir grūti sacietēt ar termisko apstrādi, un to parasti izmanto situācijās, kad stingrība nav augsta prasība, bet ir augsta izturība pret hlorīda sprieguma korozijas plaisāšanu, piemēram, automašīnu izplūdes sistēmas, automašīnu apdare, karstā ūdens torņi un citas iekārtas.
Austenīta nerūsējošais tērauds
3. attēls Austenīta nerūsējošais tērauds
Austenīta nerūsējošais tērauds pieder Fe-Cr-Ni (Mo) sakausējumam - galvenie leģējošie elementi ir dzelzs, hroms, niķelis, un dažas markas satur molibdēnu.
Līdzīgi kā ferīts, austenīta nerūsējošais tērauds parasti kontrolē oglekļa saturu zem 0,08%, hroma saturs ir no 16 līdz 28%, un niķeļa satura diapazons ir daudz lielāks - 3,5 līdz 32%. .
Šo materiālu sakausējuma saturs nodrošina, ka tie vienmēr saglabā austenīta struktūru no kriogēnas temperatūras līdz kušanas temperatūrai. Tāpat kā martensītu, austenītu var arī sacietēt ar termisko apstrādi, lai mainītu tā mehāniskās īpašības.
Jāņem vērā, ka austenīta nerūsējošais tērauds parasti nav magnētisks, bet tas parasti kļūs magnētisks, ja to apstrādā auksti bez šķīduma apstrādes. Austenīta lielākā īpašība ir tā lieliskā izturība pret koroziju, elastība un stingrība.
Pamatojoties uz tā lieliskajām īpašībām, austenītu parasti izmanto pārtikas virtuves piederumu, ķīmiskās rūpniecības iekārtu, būvizstrādājumu utt.
Dupleksais nerūsējošais tērauds
Fiture 4 Duplex nerūsējošais tērauds
Dupleksais nerūsējošais tērauds pieder Fe-Cr-Ni-(Mo)-N sakausējumam – galvenie leģējošie elementi ir dzelzs, hroms, niķelis, slāpeklis, un dažas markas satur molibdēnu.
Tā sauktais "divfāzu" nozīmē, ka ferīta struktūra un austenīta struktūra veido 50%, un tās veiktspēja apvieno ferīta un austenīta priekšrocības vienā - tam ir augstāka tecēšanas robeža un stiepes izturība nekā austenītam, un tā ir magnētisks.
Var teikt, ka dupleksā nerūsējošā tērauda oglekļa saturs ir viszemākais starp visiem nerūsējošajiem tēraudiem - mazāk nekā 0,03%. Hroma satura apakšējā robeža ir augstāka nekā citiem nerūsējošajiem tēraudiem - 21~26%. Niķeļa saturs ir 3,5–8%. Dažas atsevišķas kategorijas satur molibdēnu, bet parasti tas nepārsniegs 4,5%.
Duplekso nerūsējošo tēraudu parasti var izmantot jūras iekārtās, naftas ķīmijas rūpnīcu iekārtās, siltummaiņos, papīra ražošanas iekārtās utt.
Nokrišņu cietēšanas nerūsējošais tērauds
5. attēls. Nokrišņu rūdīšanas nerūsējošais tērauds
Ar nokrišņiem cietošais nerūsējošais tērauds pieder Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N sakausējumam – galvenie leģējošie elementi ir dzelzs, hroms, niķelis un slāpeklis, un dažas markas satur molibdēnu, alumīniju, varu un niobiju.
Šim nerūsējošā tērauda veidam ir raksturīga mērena izturība pret koroziju, viegla apstrāde, un tas var radīt ļoti augstu izturību pēc termiskās apstrādes salīdzinoši zemā temperatūrā (parasti 500–800 grādi).
Ar nokrišņiem rūdošā nerūsējošā tērauda sākotnējā mikrostruktūra ir no austenīta vai martensīta. Austenīta nerūsējošo tēraudu termiski apstrādājot var pārveidot par martensītu pirms nokrišņu sacietēšanas. Kad martensīts ir atlaidināts, iegūtā termiskā novecošanās apstrāde izraisīs cieto intermetālu savienojumu nogulsnēšanos no režģa, un pēc tam notiks nokrišņu sacietēšana.
Pēc termiskās apstrādes šāda veida materiāls var iegūt tecēšanas robežu, kas 3 vai pat 4 reizes pārsniedz austenīta nerūsējošā tērauda - 520MPa ~ 1500 MPa. Tāpēc to galvenokārt izmanto aviācijas un kosmosa rūpniecībā un citās augsto tehnoloģiju jomās, kurām nepieciešama augsta materiāla izturība.
