Martenzitická nerezová ocel - Martensitic stainless steel
Nerezové oceli lze klasifikovat podle jejich krystalická struktura do čtyř hlavních typů: austenitický, feritický, martenzitický, a duplex. Martenzitická nerezová ocel je specifický typ nerezová ocel slitina, kterou lze vytvrzovat a temperovat několika způsoby stárnutí / tepelného zpracování.[1][2][3][4]
Dějiny
V roce 1912 Harry Brearley z Brown-Firth výzkumná laboratoř v Sheffield, Anglie, zatímco hledal slitinu odolnou proti korozi pro hlavně zbraní, objevil a následně industrializoval slitinu martenzitické nerezové oceli. Objev byl oznámen o dva roky později v novinovém článku z ledna 1915 v The New York Times.[5] Brzy podal žádost o americký patent v průběhu roku 1915. Ten byl později uveden na trh pod „Staybrite"značka od Firth Vickers v Anglii a byl použit pro nový vstupní vrchlík pro Savoy Hotel v roce 1929 v Londýn.[6]
Charakteristika na tělo zaměřené tetragonální martenzit mikrostruktura byla poprvé pozorována německým mikroskopem Adolf Martens kolem roku 1890. V roce 1912 Elwood Haynes požádal o americký patent na a martenzitický slitina nerezové oceli. Tento patent byl udělen až v roce 1919.[7]
Přehled
Martenzitické nerezové oceli mohou být oceli s vysokým nebo nízkým obsahem uhlíku vyrobené ze složení železa, 12% až 17% chrómu, uhlík od 0,10% (typ 410) do 1,2% (typ 440C):[8]
- Do asi 0,4% C se používají hlavně pro své mechanické vlastnosti (čerpadla, ventily, hřídele ..).
- Nad 0,4% se používají hlavně pro svou odolnost proti opotřebení (chirurgické čepele příborů, plastové vstřikovací formy, trysky ...).
Mohou obsahovat určitý obsah Ni (typ 431), který umožňuje vyšší obsah Cr a / nebo Mo, čímž zlepšuje odolnost proti korozi a protože je také nižší obsah uhlíku, houževnatost je vylepšena. Třída EN 1.4313 (CA6NM) s nízkým C, 13% Cr a 4% Ni nabízí dobré mechanické vlastnosti, dobrou slévatelnost, dobrou svařitelnost a dobrou odolnost vůči kavitace. Používá se téměř pro všechny vodní turbíny na světě, včetně velkých čínských přehrad „Tři soutěsky“.
Přídavky B, Co, Nb, Ti zlepšují zejména vlastnosti při vysokých teplotách plížit se odpor (pro výměníky tepla v parních turbínách).
Specifickým stupněm je typ 630 (nazývaný také 17/4 PH), který je martenzitický a tvrdne srážky při 475 ° C.
Chemické složení
| Chemické složení (hlavní legující prvky) v hm.% | ||||||||
| EN Označení oceli | EN Číslo | AISI Číslo | ||||||
| Číslo | C | Cr | Mo | Ostatní | Poznámky | |||
| X12Cr13 | 1.4006 | 410 | 0.12 | 12.5 | — | — | Základní třída, používaná jako nerezová ocel | |
| X20Cr13 | 1.4021 | 420 | 0.20 | 13.0 | — | — | Základní třída, používaná jako nerezová ocel | |
| X50CrMoV15 | 1.4116 | - | 0.50 | 14.5 | 0.65 | PROTI: 0.15 | Používá se hlavně pro profesionální nože | |
| X14CrMoS17 | 1.4104 | 430F | 0.14 | 16.5 | 0.40 | S: 0.25 | Síra zlepšuje obrobitelnost | |
| X39CrMo17-1 | 1.4122 | - | 0.40 | 16.5 | 1.10 | — | Používá se hlavně pro profesionální nože | |
| X105CrMo17 | 1.4125 | 440 ° C | 1.10 | 17.0 | 0.60 | — | Třída nástrojové oceli (440C), vysoká odolnost proti opotřebení | |
| X17CrNi16-2 | 1.4057 | 431 | 0.17 | 16.0 | — | Ni: 2.00 | Ni nahrazuje část C pro vyšší tažnost a houževnatost | |
| X4CrNiMo16-5-1 | 1.4418 | - | ≤ 0.06 | 16.0 | 1.10 | Ni: 2,00 | Nejvyšší odolnost proti korozi martenzitiky | |
| X5CrNiCuNb16-4 | 1.4542 | 630 (17 / 4PH) | ≤ 0.07 | 16.0 | - | Ni: 4,00 Cu: 4.00 Pozn: 5xC až 0,45 | Stupeň kalení srážením Vysoká síla. Používá se v letectví | |
Existuje mnoho patentovaných druhů, které nejsou uvedeny v normách, zejména pro příbory.
Mechanické vlastnosti
Jsou vytvrditelné tepelným zpracováním (konkrétně kalením a odlehčením napětí nebo kalením a popouštěním (označované jako QT).[9][10] Složení slitiny a vysoká rychlost ochlazování umožňují tvorbu martenzitu. Nevy temperovaný martenzit má nízkou houževnatost, a proto je křehký. Vysoce odolný martenzit dodává oceli dobrou tvrdost a vysokou houževnatost, jak je vidět níže; používá se převážně pro lékařské nástroje (skalpely, holicí strojky a vnitřní spony).[11]
| Minimální výtěžek, MPa | Pevnost v tahu, MPa | Minimální prodloužení,% | Tepelné zpracování | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.4006 | 450 | 650 - 850 | 15 | QT650 | ||
| 1.4021 | 600 | 650 - 850 | 12 | QT800 | ||
| 1.4122 | 550 | 750 - 950 | 12 | QT750 | ||
| 1.4057 | 700 | 900 - 1050 | 12 | QT900 | ||
| 1.4418 | 700 | 840 - 1100 | 16 | QT900 | ||
| 1.4542 | 790 | 960 - 1160 | 12 | P960 |
V koloně pro tepelné zpracování QT označuje kalené a temperované, P označuje kalení srážením
Fyzikální vlastnosti
| EN Označení | EN | AISI | Young’s Modulus při 20 ° C, Gpa | Střední koeficient tepelné roztažnosti mezi 20 a 100 ° C 10−6K.−1. | Tepelná vodivost při 20 ° C W.m−1K.−1 | Specifická tepelná kapacita při 20 ° C J.Kg−1.K−1 | Elektrická citlivost 10−6Ω.m |
| X12Cr13 | 1.4006 | 410 | 215 | 10.5 | 30 | 460 | 0.60 |
| X20Cr13 | 1.4021 | 420 | 215 | 10.5 | 30 | 460 | 0.65 |
| X50CrMoV15 | 1.4116 | 215 | 10.5 | 30 | 460 | 0.65 | |
| X39CrMo17-1 | 1.4122 | 215 | 10.4 | 15 | 430 | 0.80 | |
| X105CrMo17 | 1.4125 | 440 ° C | 215 | 10.4 | 15 | 430 | 0.80 |
| X17CrNi16-2 | 1.4057 | 431 | 215 | 10.0 | 25 | 460 | 0.70 |
| X3CrNiMo13-4 | 1.4313 | 200 | 10.5 | 25 | 430 | 0.60 | |
| X4CrNiMo16-5-1 | 1.4418 | 195 | 10.3 | 30 | 430 | 0.80 | |
| X5CrNiCuNb16-4 | 1.4542 | 630 | 200 | 10.9 | 30 | 500 | 0.71 |
zpracovává se
Pokud je při výrobě požadována tvárnost, měkkost atd., Často se v měkkém stavu používá ocel s maximálním obsahem uhlíku 0,12%. Se zvyšujícím se obsahem uhlíku je možné kalením a popouštěním získat pevnost v tahu v rozmezí 600 až 900 N / mm2v kombinaci s přiměřenou houževnatostí a tažností. V tomto stavu nacházejí tyto oceli mnoho užitečných obecných aplikací, kde je vyžadována mírná odolnost proti korozi. Také s vyšším rozsahem uhlíku ve vytvrzeném a mírně temperovaném stavu byla pevnost v tahu asi 1600 N / mm2 mohou být vyvinuty se sníženou tažností.
Běžným příkladem martenzitické nerezové oceli je X46Cr13.
Martenzitická nerezová ocel může být nedestruktivně testováno za použití kontrola magnetických částic metoda, na rozdíl od austenitická nerezová ocel.
Aplikace [4]
Martenzitické nerezové oceli lze v závislosti na jejich obsahu uhlíku považovat za
- korozivzdorné technické oceli (viz výše uvedená tabulka o mechanických vlastnostech) používané v různých strojírenských aplikacích
čerpadla
ventily
lodní šachty
- aplikace odolné proti oděru a korozi
příbory
lékařské nástroje (skalpely, holicí strojky a vnitřní spony)[11]
ložiska (kuličková ložiska)
žiletky
vstřikovací formy pro polymery
brzdové kotouče pro kola a motorky
Reference
- ^ „Prémiové slitiny nerezové oceli 17-4“. Citováno 2019-11-26.
- ^ „Klasifikace nerezové oceli“. aws.org. Americká společnost pro svařování. Citováno 2019-04-02.
- ^ D. Peckner a I.M. Berstein (1977). Příručka nerezových ocelí. Mc Graw Hill. str. Kapitola 6. ISBN 978-0070491472.
- ^ A b „Martenzitické nerezové oceli“. Mezinárodní fórum z nerezové oceli. 2018.
- ^ „Nerezová ocel“. New York Times. 31. ledna 1915.
- ^ Sheffield Steel, ISBN 0-7509-2856-5.
- ^ Rodney Carlisle; Scientific American (2005-01-28). Americké vědecké vynálezy a objevy: Všechny milníky vynalézavosti - od objevení ohně po vynález mikrovlnné trouby. John Wiley & Sons. p. 380. ISBN 978-0-471-66024-8.
- ^ http://metals.about.com/od/properties/a/Steel-Types-And-Properties.htm, http://www.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=199.
- ^ Dossett, Jon L; Totten, George E., eds. (2014). Tepelné zpracování žehliček a ocelí. ASM International. 382–396. ISBN 978-1-62708-168-9.
- ^ Budynas, Richard G. a Nisbett, J. Keith (2008). Shigley's Mechanical Engineering Design, Eight Edition. New York, NY: McGraw-Hill Higher Education. ISBN 978-0-07-312193-2.
- ^ A b Akhavan Tabatabae, Behnam; et al. (2009). „Vliv zadrženého austenitu na mechanické vlastnosti odlitků z nízkouhlíkové martenzitické nerezové oceli“. ISIJ International. 51 (3): 471–475. doi:10.2355 / isijinternational.51.471.