Ferīta un martensīta nerūsējošā tērauda termiskās apstrādes īpašības un veiktspējas raksturlielumi
3. Ferīta nerūsējošais tērauds
Ferīta nerūsējošā tērauda galvenais elements ir hroms, kura Cr saturs ir no 12% līdz 30%. Šim tērauda veidam ir vienas-fāzes struktūra, bez fāzes pārejas un spēcīgas magnētiskās īpašības. Tā parastā tērauda marka ir 430. Lētāku nerūsējošā tērauda veidu 409 izstrādāja Amerikas Savienotās Valstis 1960. gados, lai samazinātu nerūsējošā tērauda izmaksas. To plaši izmanto trokšņa slāpētājos un kanalizācijas caurulēs automašīnām un motocikliem, kā arī ietilpst ferīta nerūsējošā tērauda kategorijā.
Šim tērauda veidam ir zema izturība, un, tāpat kā austenīta tēraudu, to nevar stiprināt ar termisko apstrādi. Turklāt graudu augšana, ko izraisa termiskā apstrāde, ir ātrāka nekā austenīta tēraudam, un graudu izmērs ir lielāks. Tāpēc, lai izvairītos no graudu augšanas un austenīta fāzes transformācijas termiskās apstrādes laikā, temperatūra nedrīkst būt pārāk augsta. Parasti termiskās apstrādes maksimālā temperatūra nepārsniedz 850 grādus. 4. tabulā parādīts ferīta nerūsējošā tērauda temperatūras diapazons.
4. tabula. Ferīta nerūsējošā tērauda temperatūras diapazoni
Apstrādājot ferīta nerūsējošo tēraudu, noturības laiks ir jāuztur 370–550 grādu temperatūrā, īpaši augsta-hroma ferīta nerūsējošā tērauda gadījumā. Ja materiālu ilgstoši tur temperatūras diapazonā no 370 līdz 550 grādiem, ir viegli izveidot 475 grādu lūzumu, tas ir, palielinās cietība, ievērojami samazinās pagarinājums vai kļūst par nulli, kā arī samazinās materiāla izturība pret koroziju. Eksperimenti ir parādījuši, ka pēc 27Cr tērauda karsēšanas 475 grādos 100 stundas, materiāla stiepes izturība istabas temperatūrā palielinās par 50%, tecēšanas robeža palielinās par 150%, un pagarinājums kļūst par nulli. Turklāt šī tērauda metināšanas veiktspēja nav laba (graudainība metināšanas karstuma ietekmētajā zonā ir iespaidīga un trausla).
4. Martensīta nerūsējošais tērauds
Martensīta nerūsējošā tērauda īpašības ļoti atšķiras no pirmajiem diviem nerūsējošā tērauda veidiem. Šāda veida nerūsējošajam tēraudam ir atšķirīgs fāzes transformācijas punkts, un to var sacietēt ar rūdīšanu. Turklāt, pateicoties augstajam hroma saturam un labajai stingrībai, tā stiprību un stingrību rūdīšanas laikā var regulēt plašā diapazonā. Tāpēc martensīta nerūsējošo tēraudu var izmantot kā konstrukcijas tēraudu un instrumentu tēraudu.
Ja martensīta nerūsējošo tēraudu izmanto kā instrumentu tēraudu, tas ir rūdīšanas stāvoklī. Rūdīšanai temperatūra jāpaaugstina virs kritiskā punkta, lai karbīdus varētu pārveidot par austenītu. Kad temperatūra tiek paaugstināta, lai izkausētu karbīdus, oglekļa difūzijas ātrums palēninās. Lai iegūtu vienmērīgu austenīta struktūru, sildīšanas temperatūra parasti ir par 50 grādiem augstāka par kritisko temperatūru, un ir nepieciešams noteikts turēšanas laiks, lai karbīdi pilnībā un vienmērīgi izkustu. Protams, karsēšana pārāk ilgi vai pārāk augstā temperatūrā izraisīs nevienmērīgu martensīta veidošanos un palielinās atlikušo austenīta struktūru, tādējādi radot materiālā iekšējos spriegumus atšķirīgās izplešanās dēļ. Martensīta tērauds ir tērauda veids, kas ir jutīgs pret termisko plaisāšanu. Tam ir zema siltuma pārnese zemās temperatūrās, un tas ir ļoti pakļauts plaisāšanai, kad tas ātri tiek uzkarsēts. Tāpēc, izmantojot materiālus ar lielām daļām, tas ir iepriekš jāuzsilda un pēc tam ātri jāatdzesē. 5. tabulā parādītas martensīta nerūsējošā tērauda rūdīšanas temperatūras.
5. tabula. Martensīta nerūsējošā tērauda rūdīšanas temperatūras
Ja to izmanto kā konstrukciju tēraudu, rūdīšana (rūdīšana un atkausēšana) jāveic saskaņā ar rūdīšanu. Martensīta nerūsējošajam tēraudam ir izturīgs trauslums, un temperatūra nedrīkst būt zemāka par 580 grādiem. Atdzesējot no rūdīšanas temperatūras, bieži izmanto eļļas dzēšanu, lai izvairītos no trausla karstuma; Jāņem vērā, ka martensīta nerūsējošais tērauds drīz pēc dzēšanas ir jāatlaidina.
5. Nerūsējošais tērauds, kas cieta no laikapstākļiem-
Lai gan austenīta, ferīta un martensīta nerūsējošais tērauds tiek plaši izmantots, tos joprojām ir grūti izmantot kā konstrukciju tēraudus. Austenīta nerūsējošajam tēraudam ir zema tecēšanas robeža, tikai aptuveni 200 N/mm2, un tas vēl nav piemērots izmantošanai kā konstrukciju tērauds. Lai gan martensīta nerūsējošais tērauds var iegūt augstu tecēšanas robežu ar termisko apstrādi, piemēram, atlaidināšanu un rūdīšanu, tā izturība pret koroziju ir vāja. Lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta izturība pret koroziju un augsta izturība, ir izstrādāts jauna veida Cr-Ni nerūsējošais tērauds, - noturīgs-rūdošs nerūsējošais tērauds (saukts arī par PH nerūsējošo tēraudu).
Jaunā veida nerūsējošā tērauda termiskā apstrāde ietver atkausēšanu, pilnu atkausēšanu, atkausēšanu ar šķīdumu, novecošanu un transformācijas rūdīšanu. Tās īpašības ir:
• Tas ir mīksts, kad tas ir nobriedis, un to var viegli pārstrādāt.
• Nepieciešamās īpašības var iegūt ar atbilstošu novecošanas apstrādi.
• Tam ir tāda pati izturība pret koroziju kā līdzīgiem nerūsējošajiem tēraudiem ar uzlabotu izturību pret sprieguma korozijas plaisāšanu.
• Transformācijas dzēšana ir dzēšanas process zem noteiktas temperatūras. Visbiežāk izmantotais nerūsējošais tērauds cietināšanai ar nokrišņiem ir martensīta tērauds, un tā tērauda marka ir 631 (0Crl7Ni7A1). Šāda veida tērauda rūdīšana ietver vispirms šķīduma izmantošanu, materiāla karsēšanu līdz 1000–1100 grādiem un pēc tam ātri atdzesējot, un pēc tam veic novecošanas apstrādi dažādās temperatūrās atbilstoši dažādām darbgalda prasībām, piemēram, 621 grādi, 565 grādi un 510 grādi.
No iepriekš minētās analīzes var redzēt, ka nerūsējošā tērauda atkausēšana ir sarežģīta. Atbilstoši dažādu kategoriju tērauda īpašībām ir jāizmanto dažādas atkausēšanas metodes, lai apmierinātu dažādas lietotāju prasības.
