Feritni nehrđajući čelik odnosi se na nehrđajući čelik s kubičnim feritom u središtu tijela kao strukturom matrice pri visokoj temperaturi i normalnoj temperaturi. Feritni nehrđajući čelik ima željezo i krom kao glavne elemente, općenito 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 od kloridne korozije. Osim toga, feritni nehrđajući čelik također ima karakteristike velike toplinske vodljivosti, malog koeficijenta širenja, dobre otpornosti na oksidaciju i izvrsne otpornosti na koroziju na naprezanje. Uglavnom se koristi za izradu dijelova koji su otporni na atmosfersku koroziju, koroziju vodenom parom, vodom i oksidativnom kiselinom. Reprezentativne kvalitete feritnog nehrđajućeg 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 može se podijeliti na nizak, srednji i visoki krom prema sadržaju kroma. Prema čistoći čelika, posebice sadržaju nečistoća ugljika i dušika, može se podijeliti na obični feritni nehrđajući čelik i ultra čisti feritni nehrđajući čelik. Obični feritni nehrđajući čelik ima nedostatke krtosti na niskim i sobnim temperaturama, osjetljivosti na zareze, visoke sklonosti interkristalnoj koroziji i slabe zavarljivosti. Iako je ova vrsta čelika razvijena ranije, njegova industrijska primjena bila je uvelike ograničena. Ovi nedostaci običnog feritnog nehrđajućeg čelika povezani su s čistoćom čelika, posebno visokim sadržajem intersticijskih elemenata kao što su ugljik i dušik u čeliku. Sve dok su ugljik i dušik u čeliku dovoljno niski, gornji nedostaci se u osnovi mogu prevladati.
U usporedbi saustenitni nehrđajući čelik, feritni nehrđajući čelik ima bolju otpornost na koroziju, otpornost na toplinu i mogućnost obrade. Budući da feritna faza teško može otopiti ugljik, ferit ima karakteristike da je mekan i lako se deformira. Poput martenzitnog nehrđajućeg čelika, budući da je rešetkasta struktura kubična struktura usmjerena na tijelo, ona je paramagnetska, tako da je feritni nehrđajući čelik magnetičan. 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 izvrstan alternativni materijal.
Obični feritni nehrđajući čelik
Takvi čelici uključuju nizak, srednji i visok sadržaj kroma. Feritni nehrđajući čelik s niskim sadržajem kroma sadrži oko 11% do 14% kroma, 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 hrđu. 405 se može koristiti kao toranj za rafiniranje nafte, obloga spremnika, lopatica parne turbine, uređaj otporan na sumpornu koroziju na visokim temperaturama, itd. 400 za kućanske i uredske uređaje, itd. 409 se koristi za uređaje ispušnog sustava automobila i cijevi za hladnu i toplu vodu, itd. Feritni nehrđajući čelik sa srednjim sadržajem kroma, sadržaj kroma je 14% do 19%, kao što su 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 hrđu i koroziju. Njegov koeficijent otvrdnjavanja je mali (n≈2) i ima dobre performanse dubokog izvlačenja, ali mu je duktilnost loša. AISI 430 feritni nehrđajući čelik koristi se za arhitektonsko uređenje, uređenje automobila, kuhinjsku opremu, plinske plamenike i dijelove industrijske opreme za dušičnu kiselinu itd. AISI 434 se koristi za vanjsko uređenje automobila i zgrada. 439 koristi se kao crijevo za plinske grijače vode, cjevovode za ugljen i plin itd. Feritni nehrđajući čelik s visokim udjelom kroma sadrži 19% do 30% kroma, 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 koristi se kontinuirano u atmosferi, gornja granična temperatura je 1035°C, a maksimalna temperatura za kontinuiranu upotrebu je 980°C. Feritni nehrđajući čelik AISI 446 ima bolju otpornost na oksidaciju.
Feritni nehrđajući čelik visoke čistoćel
Ova vrsta čelika sadrži izuzetno niske ugljika, dušika; visok sadržaj kroma, molibdena, titana, niobija i drugih elemenata. Kao što su kineski 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Ova vrsta čelika ima dobra mehanička svojstva (osobito žilavost), zavarljivost, otpornost na interkristalnu koroziju, otpornost na rupičastu koroziju, otpornost na pukotinsku koroziju i izvrsnu otpornost na pucanje uslijed korozije pod naponom. Na primjer, feritni nehrđajući čelik 18-2 ima dobru otpornost na koroziju u dušičnoj kiselini, octenoj kiselini, NaOH, otpornost na rupičastu koroziju u 3% NaCl i FeCl3 jednaka je ili premašuje austenitni nehrđajući čelik 18-8, čelik 26CrMo u mnogim medijima Otpornost na koroziju , posebno u organskim kiselinama, oksidirajućim kiselinama i jakim alkalijama. Ima dobru otpornost na rupičastu koroziju u jakom kloridnom mediju. U kloridu, sumporovodiku, prekomjernoj količini sumporne kiseline i jakim alkalijama ne dolazi do pucanja uslijed korozije pod naponom. 30Cr-2Mo ima veću otpornost na rupičastu koroziju i koroziju u pukotinama, dok zadržava otpornost na koroziju naprezanja.
Otpornost na koroziju feritnog nehrđajućeg čelika
(1) Ravnomjerna korozija.
Krom je element koji se najlakše pasivizira. U atmosferskom okruženju, legura željeza i kroma s udjelom kroma većim od 12% može se samopasivirati. U oksidirajućem mediju sadržaj kroma može se pasivizirati ako je veći od 17%. U nekim korozivnim medijima može se dodati visok sadržaj kroma i molibdena, nikla, bakra i drugih elemenata kako bi se postigla dobra otpornost na koroziju.
(2) Interkristalna korozija.
Feritni nehrđajući čelici, kao i austenitni nehrđajući čelici, pate od interkristalne korozije, ali tretman osjetljivosti i toplinska obrada za izbjegavanje ove korozije su upravo suprotni. Feritni nehrđajući čelik sklon je interkristalnoj koroziji od brzog hlađenja iznad 925°C, a stanje (senzibilizirano stanje) koje je osjetljivo na interkristalnu koroziju može se eliminirati nakon kratkog razdoblja kaljenja na 650-815°C. Interkristalna korozija feritnog čelika također je rezultat osiromašenja kroma uzrokovanog taloženjem karbida. Stoga smanjenjem udjela ugljika i dušika u čeliku i dodavanjem elemenata kao što su titan i niobij može se smanjiti osjetljivost na interkristalnu koroziju.
(3) Jamičasta i pukotinska korozija.
Krom i molibden su najučinkovitiji elementi za poboljšanje otpornosti nehrđajućeg čelika na rupičastu i pukotinsku koroziju. Kako se sadržaj kroma povećava, tako se povećava i sadržaj kroma u oksidnom filmu, a povećava se i kemijska stabilnost filma. Molibden se adsorbira na površini aktivnog metala u obliku MoO4, koji inhibira otapanje metala, potiče repasivaciju i sprječava oštećenje filma. Stoga feritni nehrđajući čelik s visokim sadržajem kroma i molibdena ima izvrsnu otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju.
(4) Otpornost na pucanje od korozije pod naponom.
Zbog karakteristika organizacijske strukture, feritni nehrđajući čelik je otporan na koroziju u mediju u kojem austenitni nehrđajući čelik proizvodi korozijsko pucanje pod naponom.
Mehanička svojstva feritnog nehrđajućeg čelika
Feritni nehrđajući čelik ne može se ojačati toplinskom obradom jer nema fazne promjene. Obično se koristi nakon žarenja na 700-800°C. Zbog slične atomske veličine željeza i kroma, učinak jačanja krute otopine je mali, granica razvlačenja i vlačna čvrstoća feritnog nehrđajućeg čelika malo su veće od čelika s niskim udjelom ugljika, a duktilnost je niža od čelika s niskim udjelom ugljika .
1) Krtost običnog feritnog nehrđajućeg čelika na sobnoj temperaturi.
Obični feritni nehrđajući čelik osjetljiv je na ureze, a temperatura prijelaza krhkosti je iznad sobne temperature, osim feritnog nehrđajućeg čelika s niskim sadržajem kroma. Što je veći sadržaj kroma, to je veća krtost na hladnom. Ova hladna krtost povezana je s intersticijskim elementima kao što su ugljik i dušik u čeliku, a ultra čisti feritni čelik ima vrlo nizak sadržaj ugljika u intersticijskim elementima kao što su ugljik i dušik, tako da može postići dobru žilavost i krti prijelaz temperatura se može spustiti ispod sobne temperature.
2) Visokotemperaturna krtost običnog feritnog nehrđajućeg čelika.
Obični feritni nehrđajući čelik zagrijava se na temperaturu iznad 927°C, a zatim brzo hladi na sobnu temperaturu, plastičnost i žilavost se značajno smanjuju. Ova visokotemperaturna krtost povezana je s brzim taloženjem spojeva ugljika (nitrida) 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 krtost. Osim toga, kada se feritni čelik zagrije iznad 927°C, kapacitet zrna će biti grublji, a grubo zrno će pogoršati plastičnost i žilavost čelika.
3) Stvaranje σ-faze.
Prema faznom dijagramu željezo-krom, kada se drži na 500-800°C, legura koja sadrži 40%-50% kroma će tvoriti jednu fazu σ, a legura koja sadrži manje od 20% ili više od 70% kroma će formirati α+σ dvofazna struktura. Stvaranje σ-faze značajno će smanjiti duktilnost i žilavost čelika. Stoga se feritni nehrđajući čelik ne smije koristiti dulje vrijeme na 500-800 °C.
4) Krtost na 475°C.
Feritni čelik s visokim sadržajem kroma (>15%) bit će jako krt ako se drži na 400-500 °C. Ova vrsta krtosti traje kraće nego taloženje σ faze. Na primjer, kada se feritni nehrđajući čelik 0,080C-0,4Si-16,9Cr drži na 450°C 4 sata, udarna žilavost pri sobnoj temperaturi gotovo pada na nulu. Stupanj krtosti raste s povećanjem udjela kroma, ali se žilavost može vratiti nakon obrade iznad 600 °C. Krtost na 475°C rezultat je taloženja alfa faze bogate kromom. Takav čelik treba izbjegavati zagrijavanje blizu 475°C.
Vrijeme objave: 02. svibnja 2023