Martensiitsest roostevaba teras: kasutusvaldkonnad, kõvenemine ja kvaliteedi valik

Mis määrab martensiitse roostevaba terase

Martensiitset roostevaba teras on kroomi{0}}kandev sulam, mille mehaanilised omadused määratakse pigem karastamise ja karastamise kui külmtöötlemise teel. Jahtumisel austenitiseerimistemperatuurist muutub maatriks martensiidiks, mistõttu seda perekonda kirjeldatakse ka karastuva roostevaba terasena. Süsinikusisaldus määrab saavutatava kõvaduse, samas kui kroom vahemikus 11,5–14% tagab korrosioonikindluse lähtetaseme.

Klassikalised näited on klassid Cr13: 2Cr13 (AISI 420, EN 1.4021), 3Cr13 ja 4Cr13 (kõrgemad-süsiniku 420 tüübid, EN 1.4034 / X46Cr13), pluss kõrgemad-süsinikuklassid, nagu 0CAISI4, nagu 0C AISI4. Varraste ja kujundite koostise piirangud on toodud standardis ASTM A276, plaadile ASTM A240 ja Euroopa pooltoodetele standardis EN 10088-3.

Kroom: 11,5-13,5% 2Cr13-s ja 3Cr13-s, 12,0-14,0% AISI 420-s, kuni 18% 440C-s

Süsinik: umbes 0,16-0,25% 2Cr13-s, 0,26-0,35% 3Cr13-s, 0,36-0,45% 4Cr13-s, ligi 1,0% 440C-s

Nikkel: tavaliselt alla 1 %; martensiitse kroom-nikli ja sademega kõvenemise tüübid tõstavad seda teadlikult

Molübdeen: lisatud 1.4112 tüüpi söögiriistade terasesse, et parandada karastuskindlust ja servade stabiilsust

Kõvadus ja tugevus pärast kuumtöötlust

Karastustemperatuur määrab lõpliku omaduste segu. Temperatuuril 150–200 kraadi karastamine hoiab kõvaduse umbes 48–54 HRC juures madala sitkusega, samal ajal kui karastamine vahemikus 500–650 kraadi muudab kõvaduse elastsuse ja löögitugevuse vastu. Allpool olevad väärtused on vahemikud, mida tavaliselt tsiteeritakse Cr13 klassidele karastatud ja karastatud olekus ning mis on kinnitatud veski sertifikaadi alusel iga kuumuse kohta.

Seisund	Kõvadus	Tõmbetugevus	Tüüpiline kohustus
Lõõmutatud	235 HBW max	max 750 MPa	Mehaaniline töötlemine ja vormimine
Karastatud ja madala temperamendiga	48-54 HRC	1600-1900 MPa	Lõikeservad ja kuluvad osad
Karastatud ja karastatud	28-35 HRC	900-1100 MPa	Võllid ja konstruktsiooniosad

Kuna kõvenemine sõltub paksuse{0}}läbivast muutumisest, väärivad rasked lõigud kõvastuvuse kontrolli: kõvadust kontrollitakse südamikus, mitte ainult pinnal, ja kahekordne karastamine on tavapärane, et vähendada austeniiti.

Kasutusvaldkonnad

Martensiitklassid valitakse seal, kus kõvadus ja kulumiskindlus on olulisemad kui austeniitklasside üldine korrosioonikindlus. Esinduslikud väljad hõlmavad järgmist:

Energiavarustus: auruturbiini labad, kaitsekatted ja klapi sisemised osad

Söögiriistad ja majapidamistarbed: noad, käärid, lauanõud ja terad toiduainete töötlemiseks

Meditsiini- ja kirurgiainstrumendid: skalpellid, tangid, klambrid ja hambaravitööriistad

Üldine tehnika: pumbavõllid, spindlid, valuvormid, kinnitusdetailid, mõõdikud ja mõõteriistad

Transpordivahendid: vedrud, pidurikomponendid ja kulumisplaadid

Kõvadus 48 HRC ja üle selle sobib lõike- ja kulumiskindlusega, samas kui eelistatud on vahemik 28–35 HRC, kus osad peavad löögikoormust absorbeerima ilma pragudeta.

Kompositsioonil- ja mehhanismil- põhinev klassifikatsioon

Keemilise koostise järgi jaguneb perekond martensiitseks kroomterasteks, mis põhinevad kroomil ja süsinikul, ja martensiitseks kroom-nikkelterasteks, mis lisavad sitkuse parandamiseks niklit. Struktuuri ja tugevdusmehhanismi järgi on praktiline jaotus kolmekordne: tavalised martensiitsed, mis on karastatud martensiitsete transformatsiooniga; martensiitsed ja pool-austeniitsed (pool-martensiitsed) sademekõvenemisklassid, tarnitakse pehmed ja tugevdatud vananemistöötlusega; ja martensiitsed vananevad terased, nagu 17-4 PH, kus vananemise ajal tekivad umbes 480–620 kraadi juures vaserikkad sademed.

Valiku-, keevitus- ja korrosioonipiirangud

Martensiitsest roostevaba teras on magnetiline igas olukorras, mis on mugav magnetiliseks kinnitamiseks ja sorteerimiseks, kuid diskvalifitseerib selle, kui on vaja mitte-magnetilist materjali. Keevitamine nõuab paksemate lõikude eelsoojendust vahemikus 150{3}}300 kraadi, kontrollitud läbipääsutemperatuuri ja keevitusjärgset-karastamist; ilma selleta moodustab kuumus{8}}mõjutatud tsoon karastamata martensiidi, mis on kõva ja pragude suhtes tundlik. Korrosioonikindlus on piisav atmosfääris, magevees ja kergelt happelises keskkonnas, kuid see klass ei asenda 304 ega 316 kloriidirikkas, tugevalt redutseerivas või tugevalt oksüdeerivas keskkonnas. Passiveerimine pärast töötlemist või lihvimist eemaldab sisseehitatud raua ja taastab kaitsva oksiidkile ning töötlemine on kõige parem läbi viia lõõmutatud olekus, kuna kõvadus üle 35 HRC lühendab tööriista eluiga järsult.

Korduma kippuvad küsimused

K: Kas martensiitsest roostevaba teras on magnetiline?
Jah. Selle kere-keskne tetragonaalne martensiitsestruktuur on lõõmutatud, karastatud ja karastatud olekus ferromagnetiline, erinevalt lõõmutatud austeniitsetest klassidest nagu 304.

K: Kas martensiitsest roostevaba terast saab keevitada?
Eelsoojendusega saab see reguleerida soojuse sisendit ja keevitusjärgset{0}}karastamist. Komponendid, mida ei saa pärast keevitamist karastada, on parem valmistada stabiliseeritud ferriit- või austeniitklassist.

K: Mis vahe on 2Cr13 ja 4Cr13 vahel?
Peamiselt süsinik ja seetõttu kõvadus . 2Cr13 ligikaudu 0,16–0,25% süsinikuga on sitkem ja hõlpsamini töödeldav, samas kui 4Cr13 süsinikusisaldusega 0,36–0,45% saavutab lõikeservade jaoks suurema kõvaduse.

K: Millist klassi kasutatakse auruturbiini labade jaoks?
Madala -süsinikusisaldusega Cr13 tüübid, nagu 2Cr13 ja martensiitse kroom-nikli variandid, kuna need ühendavad piisava tugevuse temperatuuril vibratsioonile vastupidavuse vastupidavuse.

K: Kas see on korrosioonikindlam kui 304?
Ei. Madalam kroomi ja suurem süsinikusisaldus annab sellele väiksema korrosioonikindluse kui 304 või 316; selle eeliseks on kõvadus ja kulumiskindlus, mitte keemiline vastupidavus.

K: Kuidas kõvadus tegelikult saadakse?
Austenitiseerimise, martensiidi moodustamiseks karastamise ja seejärel vajaliku kõvaduse ja sitkuse tasakaaluni karastamise, tavaliselt austenitiseerimisega 1000 kraadi lähedal, millele järgneb õli- või õhukarastus.