Feritni nehrđajući čelik se odnosi na nehrđajući čelik sa kubičnim feritom centriranim na tijelo kao matričnom strukturom na visokoj i normalnoj temperaturi. Feritni nehrđajući čelik ima željezo i krom kao glavne elemente, uglavnom ne sadrži nikal, a neki sadrže malu količinu molibdena, titana ili niobija i drugih elemenata. Ima dobru otpornost na oksidaciju, otpornost na koroziju i otpornost na pucanje hloridnom korozijom. Osim toga, feritni nehrđajući čelik također ima karakteristike velike toplinske provodljivosti, malog koeficijenta ekspanzije, dobre otpornosti na oksidaciju i odlične otpornosti na koroziju pod stresom. Uglavnom se koristi za proizvodnju dijelova koji su otporni na atmosfersku, vodenu paru, vodu i oksidativnu kiselinsku koroziju. Reprezentativne vrste feritnog nerđajućeg čelika su: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) prema ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, prema EN standardu...itd.
Feritni nehrđajući čelik se prema sadržaju hroma može podijeliti na nisko hrom, srednji krom i visoki krom. Prema čistoći čelika, posebno sadržaju nečistoća ugljika i dušika, može se podijeliti na obični feritni nehrđajući čelik i ultra čisti feritni nehrđajući čelik. Običan feritni nehrđajući čelik ima nedostatke kao što su lomljivost na niskim temperaturama i sobnoj temperaturi, osjetljivost na zareze, visoka sklonost intergranularnoj koroziji i loša zavarljivost. Iako je ova vrsta čelika razvijena ranije, njegova industrijska primjena je uvelike ograničena. Ovi nedostaci običnog feritnog nerđajućeg čelika povezani su sa čistoćom čelika, posebno sa visokim sadržajem međuprostornih elemenata kao što su ugljik i dušik u čeliku. Sve dok su ugljik i dušik u čeliku dovoljno niski, gore navedeni nedostaci se u osnovi mogu prevazići.
U poređenju saaustenitnog nerđajućeg čelika, feritni nehrđajući čelik ima bolju otpornost na koroziju, otpornost na toplinu i obradivost. Budući da feritna faza teško može otopiti ugljik, ferit ima karakteristike da je mekan i lako se deformiše. Poput martenzitnog nehrđajućeg čelika, budući da je struktura rešetke kubična struktura usmjerena na tijelo, ona je paramagnetna, tako da je feritni nehrđajući čelik magnetski. Austenitni nehrđajući čelik je nemagnetičan zbog svoje kubične strukture usmjerene na lice.
Cijena feritnog nehrđajućeg čelika nije samo relativno niska i stabilna, već ima i mnoge jedinstvene karakteristike i prednosti. Dokazano je da je feritni nehrđajući čelik vrlo odličan alternativni materijal.
Običan feritni nerđajući čelik
Takvi čelici uključuju niske, srednje i visoke sadržaje hroma. Feritni nerđajući čelik sa niskim sadržajem hroma sadrži oko 11% do 14% hroma, kao što su 00Cr12 i 0Cr13Al u Kini. Američki AISI 400, 405, 406MF-2. Ova vrsta čelika ima dobru žilavost, plastičnost, hladnu deformaciju i zavarljivost. Budući da čelik sadrži određenu količinu kroma i aluminija, ima dobru otpornost na oksidaciju i otpornost na rđu. 405 se može koristiti kao toranj za preradu nafte, obloga rezervoara, lopatica parne turbine, uređaj otporan na koroziju na visoke temperature sumpora, itd. 400 za kućne i kancelarijske aparate, itd. 409 se koristi za sisteme prigušivača izduvnih gasova automobila i cevi za hladnu i toplu vodu, itd. Srednji hrom feritni nerđajući čelik, sadržaj hroma je 14% do 19%, npr. kao 1Cr17 i 1Cr17Mo u Kini. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 u Sjedinjenim Državama. Ova vrsta čelika ima bolju otpornost na rđu i koroziju. Njegov koeficijent radnog očvršćavanja je mali (n≈2) i ima dobre performanse dubokog izvlačenja, ali je slaba duktilnost. AISI 430 feritni nerđajući čelik se koristi za arhitektonsku dekoraciju, dekoraciju automobila, kuhinjsku opremu, plinske gorionike i delove industrijske opreme sa azotnom kiselinom, itd. AISI 434 se koristi za spoljašnju dekoraciju automobila i zgrada. 439 se koristi kao crijevo za plinske bojlere, ugalj i plinovode itd. Feritni nehrđajući čelik sa visokim hromom sadrži 19% do 30% hroma, kao što su Cr18Si2 i Cr25 u Kini, AISI 442, AISI 443 i AISI 446 u Sjedinjenim Državama države. Takvi čelici imaju dobru otpornost na oksidaciju. AISI 442 se kontinuirano koristi u atmosferi, gornja granična temperatura je 1035°C, a maksimalna temperatura za kontinuiranu upotrebu je 980°C. AISI 446 feritni nerđajući čelik ima bolju otpornost na oksidaciju.
Feritni nerđajući čelik visoke čistoćel
Ova vrsta čelika sadrži izuzetno malo ugljika, dušika; visokog sadržaja hroma, molibdena, titana, niobija i drugih elemenata. Kao što su kineski 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Ova vrsta čelika ima dobra mehanička svojstva (naročito žilavost), zavarljivost, međugranularnu otpornost na koroziju, otpornost na koroziju udubljenja, otpornost na koroziju u pukotinama i odličnu otpornost na koroziju pod naponom. Na primjer, 18-2 feritni nehrđajući čelik ima dobru otpornost na koroziju u dušičnoj kiselini, octenoj kiselini, NaOH, otpornost na piting koroziju u 3% NaCl i FeCl3 je ekvivalentna ili veća od 18-8 austenitnog nehrđajućeg čelika, 26CrMo čelika u mnogim medijima Otpornost na koroziju , posebno u organskim kiselinama, oksidirajućim kiselinama i jakim alkalijama. Ima dobru otpornost na koroziju u jakom hloridnom mediju. Kod hlorida, sumporovodika, sumporne kiseline i jakih alkalija ne dolazi do pucanja korozije pod naprezanjem. 30Cr-2Mo ima veću otpornost na piting koroziju i koroziju u pukotinama dok održava otpornost na koroziju pod naponom.
Otpornost na koroziju feritnog nerđajućeg čelika
(1) Ujednačena korozija.
Krom je element koji se najlakše pasivizira. U atmosferskom okruženju, legura gvožđa i hroma sa sadržajem hroma većim od 12% može se samopasivirati. U oksidacionom mediju, sadržaj hroma se može pasivizirati ako je veći od 17%. U nekom korozivnom mediju mogu se dodati visoki krom i molibden, nikl, bakar i drugi elementi kako bi se postigla dobra otpornost na koroziju.
(2) Intergranularna korozija.
Feritni nehrđajući čelici, poput austenitnog nehrđajućeg čelika, pate od intergranularne korozije, ali tretman osjetljivosti i toplinska obrada kako bi se izbjegla ova korozija su upravo suprotni. Feritni nerđajući čelik je sklon intergranularnoj koroziji usled brzog hlađenja iznad 925°C, a stanje (senzibilizovano stanje) koje je podložno intergranularnoj koroziji može se eliminisati nakon kratkog perioda kaljenja na 650-815°C. Intergranularna korozija feritnog čelika je također rezultat smanjenja hroma uzrokovanog taloženjem karbida. Stoga, smanjenje sadržaja ugljika i dušika u čeliku i dodavanje elemenata kao što su titan i niobij može smanjiti podložnost intergranularnoj koroziji.
(3) Korozija udubljenja i pukotina.
Krom i molibden su najefikasniji elementi za poboljšanje otpornosti nehrđajućeg čelika na koroziju na rupice i pukotine. Kako se sadržaj hroma povećava, tako se povećava i sadržaj hroma u oksidnom filmu, a povećava se i hemijska stabilnost filma. Molibden se adsorbuje na površini aktivnog metala u obliku MoO4, koji inhibira otapanje metala, pospešuje repasivaciju i sprečava oštećenje filma. Zbog toga, feritni nerđajući čelik sa visokim sadržajem hroma i molibdena ima odličnu otpornost na koroziju u obliku pitinga i pukotina.
(4) Otpornost na korozijsko pucanje pod naponom.
Zbog karakteristika organizacijske strukture, feritni nehrđajući čelik je otporan na koroziju u mediju gdje austenitni nehrđajući čelik proizvodi koroziono pucanje pod naponom.
Mehanička svojstva feritnog nehrđajućeg čelika
Feritni nerđajući čelik se ne može ojačati termičkom obradom jer nema promene faze. Uglavnom se koristi nakon žarenja na 700-800°C. Zbog slične atomske veličine željeza i hroma, učinak jačanja čvrste otopine je mali, čvrstoća tečenja i vlačna čvrstoća feritnog nehrđajućeg čelika nešto su veća od one kod niskougljičnog čelika, a duktilnost je niža od niskougljičnog čelika. .
1) Krtost običnog feritnog nerđajućeg čelika na sobnoj temperaturi.
Obični feritni nehrđajući čelik je osjetljiv na zareze, a temperatura lomljivog prijelaza je iznad sobne temperature, osim za feritni nehrđajući čelik s niskim sadržajem hroma. Što je veći sadržaj hroma, veća je hladnokrhkost. Ova hladna lomljivost povezana je s međuprostornim elementima kao što su ugljik i dušik u čeliku, a ultra čisti feritni čelik ima vrlo nizak sadržaj ugljika u međuprostornim elementima kao što su ugljik i dušik, tako da može postići dobru žilavost i krhki prijelaz temperatura se može spustiti ispod sobne temperature.
2) Visokotemperaturna krtost običnog feritnog nerđajućeg čelika.
Obični feritni nehrđajući čelik se zagrijava na temperaturu iznad 927°C, a zatim se brzo ohladi na sobnu temperaturu, plastičnost i žilavost se značajno smanjuju. Ova visokotemperaturna krtost je povezana sa brzim taloženjem ugljikovih (nitridnih) spojeva na granicama zrna ili dislokacijama na temperaturi od 427-927 °C. Smanjenje sadržaja ugljika i dušika u čeliku (koristeći ultra čistu tehnologiju) može uvelike poboljšati ovu lomljivost. Osim toga, kada se feritni čelik zagrije iznad 927°C, kapacitet zrna će biti grublji, a krupno zrno će pogoršati plastičnost i žilavost čelika.
3) Formiranje σ-faze.
Prema faznom dijagramu gvožđe-hrom, kada se drži na 500-800°C, legura koja sadrži 40%-50% hroma formiraće jednu fazu σ, a legura koja sadrži manje od 20% ili više od 70% hroma formiraće α+σ dvofazna struktura. Formiranje σ-faze značajno će smanjiti duktilnost i žilavost čelika. Stoga se feritni nehrđajući čelik ne smije koristiti duže vrijeme na 500-800 °C.
4) Krtost na 475°C.
Feritni čelik sa visokim sadržajem hroma (>15%) bit će jako krt kada se drži na 400-500 °C. Ova vrsta krtosti traje kraće od taloženja σ faze. Na primjer, kada se 0,080C-0,4Si-16,9Cr feritni nehrđajući čelik drži na 450°C 4 sata, udarna žilavost na sobnoj temperaturi skoro pada na nulu. Stepen krtosti raste sa povećanjem sadržaja hroma, ali se žilavost može povratiti nakon tretmana iznad 600 °C. Krtost na 475°C rezultat je taloženja alfa faze bogate hromom. Takav čelik treba izbjegavati zagrijavanje blizu 475°C.
Vrijeme objave: 02.05.2023