Transcript Materiałoznawstwo - polska
Slide 1
Stal nierdzewna
- materiałoznawstwo
Slide 2
Spis treści
Dlaczego stal jest „nierdzewna”
Gatunki stali nierdzewnej
Szeroko o zastosowaniu stali nierdzewnej
Korozja
Spawalność
Podatność na obróbkę plastyczną / własności mechaniczne
Skrawalność
Wykończenia powierzchni
Slide 3
Dlaczego stal nierdzewna?
Odporność na korozję w różnych środowiskach
Względy sanitarne (przemysł spożywczy, szpitale itp.) – neutralność
biologiczna
Względy estetyczne (architektura, wnętrza itp.)
Łatwość obróbki
Żaroodporność
Wysoki współczynnik wytrzymałości do wag
Niski koszt życia produktu
Całkowicie podlegają recyclingowi
Slide 4
Dlaczego stal nierdzewna jest odporna na korozję?
Dodając >10,5% Cr do stali, uzyskujemy następujący efekt:
Chrom + tlen atmosferyczny => powłoka CrO2 => pasywowana
powierzchnia
Grubość powłoki CrO2 – ok. 10 nm (0,000001 mm)
Powłoka CrO2 chroni stal przed atakami korozji
Jeżeli powierzchnia nie jest pasywowana, to jest narażona na korozję
Slide 5
Co może uszkodzić pasywowaną powierzchnię?
Brud
Oleje
Tłuszcze, smary
Kontakt z materiałami innego typu (stal czarna)
Podgrzewanie w otwartej atmosferze (spawanie, wyżarzanie) – powierzchnia
tlenowa na stali nierdzewnej
Sole, kwasy, itp.
Slide 6
Późniejsza obróbka materiału
Różne typy możliwej obróbki
CHEMICZNA
Wytrawianie w kwasie (H2O + HNO3 + HF, t = 40oC, czas 20 min + 20 min)
Wytrawianie elektrolityczne
Pasta wytrawiająca
MECHANICZNA
Szczotkowanie (tylko czyste szczotki)
Piaskowanie (kuleczkami ze stali nierdzewnej)
Szlifowanie
Polerowanie
Slide 7
Pamiętaj !
Pasywowana powierzchnia jest odporna na korozję
Aktywna (niepasywowana) powierzchnia nie jest odporna na korozję
Wytrawianie jest najlepszą metodą pasywacji stali nierdzewnej (ale nie
zawsze jest to możliwe)
Powierzchnia stali nierdzewnej powinna być zawsze czysta, nigdy w
bezpośrednim kontakcie ze stalą czarną, olejami, smarami itp.
Slide 8
Grupy gatunków stali nierdzewnej
Skład chemiczny czynnikiem określającym mikrostrukturę stali
Zmieniając skład chemiczny materiału, możliwe jest nadanie różnych
właściwości mechanicznych oraz odporności na korozję stali
nierdzewnej
Główne grupy gatunków:
Stal austenityczna
Stal ferrytyczna
Stal austenityczno-ferrytyczna (duplex)
Stal martenzytyczna
Slide 9
Wzrost odporności korozyjnej wraz z przyrostem
składników stopowych
Koszt materiału
(na bazie 1.4512)
Relacje cenowe
Składniki stopowe
(udział % w masie)
Molibden
Chrom
10.5 - 13.5
10.5 - 12.5
15.5 - 17.5
X6 CrTi 12
1.4512
Ferryt
X6 Cr 17
1. 4016
17.0 - 19.0
130 %
120 %
100 %
8.5 - 10.5
X5 CrNi 18 10
1.4301
160 %
2.0 - 2.5
Nikiel
16.5 - 18.5
X5 CrNiMo 17 12 2
1.4401
Austenit
Slide 10
Stale austenityczne – „standardowe gatunki stali
nierdzewnej”
Austenityczna stal nierdzewna jest najszerzej stosowana w przemyśle
chemicznym, petrochemicznym, papierniczym itp.
Stale 18/9 (18% Cr, 9% Ni)
AISI 304/ EN 4301
AISI 304L / EN 4306 (niski węgiel, C max = 0,03%)
AISI 321 / EN 4541 (stabilizowany Ti, do zastosowań, gdzie temp>= 400 oC)
Poprzez dodanie 2-3% molibdenu stal uzyskuje większą odporność na ataki
korozji ze strony kwasów (np. kwasu siarkowego itp.)
AISI 316 / EN 4401
AISI 316L / EN 4404
AISI 316Ti / EN 4571 (stabilizowany, do zastosowań, gdzie temp. >= 400 oC)
Bardzo dobra spawalność
Niemagnetyczne
Słabo przewodzą ciepło
Slide 11
Zestawienie stali austenitycznych
Slide 12
Typowe zakresy zastosowań ważniejszych gatunków
stali austenitycznych
Material
Zastosowanie
1.4301
artykuły gospodarstwa domowego : zmywarki , garnki ,
zlewozmywaki
architektura , budowa aparatury chemicznej,
przemysł spożywczy , mleczarski
browary , budowa urządzeń ciśnieniowych
1.4401
budowa aparatury chemicznej, petrochemia
budownictwo , elementy zewnętrzne
1.4541
elementy spawane w przemyśle chemicznym
przemysł spożywczy , budownictwo
1.4571
elementy spawane w przemyśle chemicznym
budownictwo , oczyszczalnie ścieków
Slide 13
Stal austenityczna
Slide 14
Ferrytyczne stale nierdzewne
Gatunki ferrytyczne mają głównie zastosowanie do produkcji AGD,
urządzeń piorących, systemów wydechowych (katalizatory), ram w
przemyśle autobusowym, jako rury do wymienników ciepła, itp.
magnetyczne
16-18% Cr (10,5-30)
doskonała odporność na korozję naprężeniową
tańsze od stali austenitycznej (brak Ni)
umiarkowana spawalność - kruche
Slide 15
Zestawienie stali ferrytycznych
Slide 16
Typowe zakresy zastosowań ważniejszych gatunków
stali ferrytycznych i martenzytycznych
Materiał
zakres zastosowań
1.4003
pojazdy szynowe, kontenery, alternatywa dla kostrukcji
ocynkowanych
1.4512
tłumiki pojazdów samochodowych, pojazdy szynowe
1.4016
sprzęt AGD: pralki( bęben) , sztućce, okładziny
nie zapewnia ochrony przed korozją międzykrystaliczną w strefie
spawu
1.4520
sprzęt AGD: pralki ( zbiornik )
odporny na korozję międzykrystaliczną
1.4113
listwy ozdobne , tłumiki
1.4021
noże, instrumenty chirurgiczne
Slide 17
Stal austenityczno – ferrytyczna (duplex)
nowa generacja stali nierdzewnej, szybko rozwijająca się
skład to 50% austenitu i 50% ferrytu
typowy skład chemiczny to: 22 Cr, 5 Ni, 3 Mo
większa twardość niż austenitycznej stali nierdzewnej
doskonała odporność na korozję wżerową oraz naprężeniową
dobra spawalność / ważne, aby uzyskać tę samą
mikrostrukturę spawu co materiału wsadowego
przemysł papierniczy, nabrzeża + instalacje gazowe
Slide 18
Stal austenityczno – ferrytyczna (duplex)
Slide 19
Zestawienie stali nierdzewnych
Slide 20
WIĘCEJ O ZASTOSOWANIU
STALI NIERDZEWNYCH
Slide 21
Zakresy zastosowania wyrobów płaskich ze stali
nierdzewnych , kwaso- i żaroodpornych (RSH)
Slide 22
Zakres zastosowań 17-procentowych stali chromowych
(1.4016, 1.4520)
Slide 23
Zakres zastosowań martenzytycznych stali chromowych
(1.4021, 1.4034)
Slide 24
KOLEJ
1.4003
Slide 25
Zakres zastosowań stali chromowo-niklowo-molibdenowych
(1.4401, 1.4571)
Slide 26
INSTALACJE CHEMICZNE
Slide 27
Zakres zastosowań wysokostopowych stali chromowoniklowo-molibdenowych (1.4439, 1.4539)
Slide 28
Zastosowanie stali DUPLEX
Tankowiec do przewozu chemikaliów – materiał 1.4462
Slide 29
Slide 30
Potencjał stali nierdzewnych
- przykłady zastosowania
Slide 31
Potencjał stali nierdzewnych
- przykłady zastosowania
Slide 32
Zastosowanie: zlewozmywaki
Slide 33
Zastosowanie: suszarki do bielizny
Slide 34
Zastosowanie : architektura
Chrysler Building, New York City, N.Y. (USA)
Slide 35
Zastosowanie: naczynia i sztućce
Slide 36
Garnki
Slide 37
Windy
Slide 38
KOROZJA
Slide 39
Odporność korozyjna dla różnych gatunków stali
Po 1-rocznym składowaniu na
zewnątrz w strefie przemysłowej
Po 1-rocznym składowaniu w
środowisku wody morskiej (strefa
rozpylania wody morskiej)
Slide 40
Korozja powierzchniowa ubytkowa
Korozja powierzchniowa ubytkowa charakteryzuje się mniej lub
bardziej równomiernym ubytkiem warstwy metalu na całej powierzchni
Wielkość ubytku poniżej 0,1 mm / rok pozwala z reguły określić
odporność korozyjną jako wystarczającą
Powstaje tylko w kwasach i silnych ługach
Slide 41
Korozja miejscowa
korozja wżerowa
korozja szczelinowa
korozja naprężeniowa
korozja zmęczeniowa
korozja międzykrystaliczna
korozja kontaktowa
Slide 42
Etapy powstawania korozji wżerowej
Nienaruszona warstwa pasywna
Stal nierdzewna
Tworzenie wżerów
( lokalna aktywacja )
- chemicznie ( np. chlorki )
- mechanicznie
W roztworze
bogatym w chlorki
lub w
roztworze
statycznym
Repasywacja
Powiększanie wżerów
Slide 43
Pozostałe rodzaje korozji
Korozja szczelinowa – powstaje w szczelinach / na zarysowaniach
(podobna do wżerowej)
Korozja naprężeniowa – pęknięcia, które przebiegają śródkrystalicznie;
powstaje gdy:
Powierzchnia elementu jest pod naprężeniem rozciągającym (gięcie, rozciąganie,
walcowanie na zimno, głębokie tłoczenie)
Działanie jednego medium (np. jony chlorków)
Naprężenia rozciągające można zredukować przez śrutowanie.
Zawartość niklu wpływa na wzrost odporności na ten rodzaj korozji.
Korozja zmęczeniowa – powstaje we wszystkich korozyjnie
działających mediach (nie tylko w jednym) w połączeniu z
przemiennymi obciążeniami (gdy występuje naprężenie przemienne,
lecz nie ma żadnego pęknięcia)
Slide 44
Pozostałe rodzaje korozji
Korozja międzykrystaliczna – w kwaśnych mediach, gdy w wyniku
działania ciepła (450-850oC przy austenitach i 900-przy ferrytach),
wytrącają się na granicach ziaren węgliki chromu (np. przy spawaniu –
zubożenie zawartości chromu w okolicach spoiny).
Podwyższenie odporności stali austenitycznych na ten rodzaj korozji – zwiększenie
zawartości tytanu lub niobu; przy stalach ferrytycznych – wyżarzanie stabilizujące w temp.
750-800oC.
Korozja kontaktowa (stykowa) – materiały metaliczne stykają się + są
zwilżone elektrolitem – materiał mniej szlachetny (anoda) zostaje
zaatakowany w miejscu styku, materiał bardziej szlachetny (katoda)
pozostaje bez zmiany
Slide 45
SPAWALNOŚĆ
Slide 46
SPAWALNOŚĆ
W praktyce niemal wszystkie stale odporne na korozję można łączyć
wszystkimi metodami spawania i zgrzewania
Stale ferrytyczne - nadają się do spawania, przy czym należy liczyć
się ze zmniejszeniem ciągliwości w okolicach spoiny; dlatego nie
zaleca się spawania konstrukcji poddawanym naprężeniom lub
drganiom
Stale martnezytyczne - warunkowo do spawania nadają się gatunki o
małej zawartości węgla; w tej grupie stali jak i w ferrytach należy
stosować austenityczne dodatki spawalnicze
Stale austenityczne - zdecydowanie najlepsze do spawania
Slide 47
OBRÓBKA PLASTYCZNA
Slide 48
PODSTAWOWE WŁASNOŚCI MECHANICZNE
Granica plastyczności (Re) to wartość naprężenia przy której zaczynają powstawać nieodwracalne
odkształcenia plastyczne. Za umowne kryterium do określenia tej granicy przyjmuje się trwałe
odkształcenie względne równe 0,002. Pomiędzy granicą sprężystości a granicą plastyczności rozciąga się
obszar częściowej sprężystości (lub częściowej plastyczności).
Wytrzymałość na rozciąganie (Rm) to naprężenie, przy którym pojawia się szyjka (w
próbce). Dalsze rozciąganie próbki powoduje jej zerwanie. W statycznej próbie rozciągania rozciąga się
odpowiednio wykonany pręt o przekroju okrągłym wykorzystując urządzenie zwane zrywarką
Twardość – cecha metali świadcząca o podatności lub odporność na odkształcenia powierzchni,
zgniecenie jej lub zarysowanie, pod wpływem zewnętrznego nacisku. Pomiar twardości metodą Brinella
polega na wgnieceniu w powierzchnię badanego materiału hartowanej kulki stalowej o średnicy D pod
wpływem działania prostopadle przyłożonej do próbki siły F, a po odciążeniu na zmierzeniu średnicy d
powstałego w materiale trwałego odcisku kulki.
Twardość wyrażana jest najczęściej w skali twardości Brinella HB w N/mm 2. HB wylicza się ze wzoru:
gdzie A to pole powierzchni kulistego odcinka obliczana ze wzoru A = πDh.
Wydłużenie przy zerwaniu (A5 %)- stosunek zmiany długości próbki w momencie zerwania do
długości początkowej próbki, wyrażony w procentach
Slide 49
WŁASNOŚCI MECHANICZNE
Dla stali w stanie wyżarzonym:
Stale martenzytyczne – wysoka wytrzymałość, niska plastyczność
Stale austenityczne - niższa wytrzymałość, wysoka plastyczność
Stale ferrytyczne – granica plastyczności wyższa niż stali
austenitycznych
Duplex – granica plastyczności znacznie wyższa niż granica
plastycności stali ferrytycznych i austenitycznych; plastyczność
podobna do ferrytów
Slide 50
WŁASNOŚCI MECHANICZNE
Zależą od:
Składu chemicznego
Obróbki cieplnej - w przypadku martenzytycznych stali nierdzewnych
Zgniotu w przypadku odkształcenia plastycznego na zimno - austenity,
duplex (umocnienie przez zgniot wyróżnia te stale – interesujące
połączenie wysokiej wytrzymałości i odkształcalności, co umożliwia
ograniczenie ciężaru elementów)
Slide 51
PODATNOŚC NA OBRÓBKĘ PLASTYCZNĄ
METODY PRZEKSZTAŁCANIA WYROBÓW
PŁASKICH
GŁĘBOKIE TŁOCZENIE – W ZALEŻNOŚCI OD
STANU NAPRĘŻENIA WYRÓŻNIA SIĘ
WŁAŚCIWE GŁĘBOKIE TŁOCZENIE (MOŻLIWE JEST
SPŁYWANIE WYKROJU POPRZEZ PIERŚCIEŃ
CIĄGADŁA; GRUBOŚĆ TŁOCZONEGO MATERIAŁU –
BEZ ZMIAN)
PRZETŁACZANIE (WYKRÓJ JEST TRZYMANY
SZTYWNO PRZEZ DOCISKACZ I SPŁYWANIE NIE
JEST MOŻLIWE; TŁOCZONY MATERIAŁ MA CORAZ
CIEŃSZĄ ŚCIANKĘ)
WYGINANIE – MOŻE BYĆ PRZEPROWADZONE
NA PRASIE KRAWĘDZIOWEJ W TŁOCZNIKU LUB
ZA POMOCĄ PROFILOWANIA ROLKOWEGO W
KLATKACH WALCOWNICZYCH (przykładem jest
wytwarzanie rur wzdłużnie spawanych)
Slide 52
PODATNOŚC NA OBRÓBKĘ PLASTYCZNĄ
STALE FERRYTYCZNE – przy głębokim tłoczeniu wysoki graniczny
stosunek średnicy wykroju do średnicy stempla; przy obciąganiu są
zaś podatne na odkształcenia plastyczne tylko w ograniczonym
stopniu; zastosowanie: wytłoczki zlewozmywaków, listwy ozdobne
samochodów, rury spawane
STALE AUSTENITYCZNE – podczas przeróbki plastycznej zmieniają
się częściowo w martenzyt; jeżeli jest to konieczne, to musi być to
usunięte poprzez wyżarzanie międzyoperacyjne; przy głębokim
tłoczeniu – podobnie jak stale ferrytyczne; przy obciąganiu – lepsze
właściwości niż ferryty – stąd większe zastosowanie przy
skomplikowanych częściach tłoczonych
Slide 53
SKRAWALNOŚĆ
Slide 54
SKRAWALNOŚĆ
Szczególnie stale austenityczne uważane są za trudne w skrawaniu –
ze względu na wysoką skłonność do umacniania się przez zgniot,
niską przewodność cieplną i dobrą ciągliwość
Siarka - najważniejszy pierwiastek przyczyniający się do poprawienia
skrawalności (krótkie, łamliwe wióry, gładsze powierzchnie, mniejsze
zużycie narzędzi)
Slide 55
WYKOŃCZENIA POWIERZCHNI
Slide 56
WYKOŃCZENIA POWIERZCHNI
METALICZNIE CZYSTA POWIERZCHNIA JEST PODSTAWOWYM
WARUNKIEM DOBREJ ODPORNOŚCI NA KOROZJĘ
USUNIĘCIE ZGORZELINY POPRZEZ: ŚRUTOWANIE,
SZLIFOWANIE, SZCZOTKOWANIE I/LUB WYTRAWIANIE
Blacha zimnowalcowana
powierzchnia 2B (matowa)
Blacha zimnowalcowana
z tłoczonym wzorem
Blacha gorącowalcowana
powierzchnia 1
Blacha zimnowalcowana
powierzchnia BA (lustrzana)
Slide 57
Slide 58
DZIĘKUJEMY
ZA UWAGĘ
Stal nierdzewna
- materiałoznawstwo
Slide 2
Spis treści
Dlaczego stal jest „nierdzewna”
Gatunki stali nierdzewnej
Szeroko o zastosowaniu stali nierdzewnej
Korozja
Spawalność
Podatność na obróbkę plastyczną / własności mechaniczne
Skrawalność
Wykończenia powierzchni
Slide 3
Dlaczego stal nierdzewna?
Odporność na korozję w różnych środowiskach
Względy sanitarne (przemysł spożywczy, szpitale itp.) – neutralność
biologiczna
Względy estetyczne (architektura, wnętrza itp.)
Łatwość obróbki
Żaroodporność
Wysoki współczynnik wytrzymałości do wag
Niski koszt życia produktu
Całkowicie podlegają recyclingowi
Slide 4
Dlaczego stal nierdzewna jest odporna na korozję?
Dodając >10,5% Cr do stali, uzyskujemy następujący efekt:
Chrom + tlen atmosferyczny => powłoka CrO2 => pasywowana
powierzchnia
Grubość powłoki CrO2 – ok. 10 nm (0,000001 mm)
Powłoka CrO2 chroni stal przed atakami korozji
Jeżeli powierzchnia nie jest pasywowana, to jest narażona na korozję
Slide 5
Co może uszkodzić pasywowaną powierzchnię?
Brud
Oleje
Tłuszcze, smary
Kontakt z materiałami innego typu (stal czarna)
Podgrzewanie w otwartej atmosferze (spawanie, wyżarzanie) – powierzchnia
tlenowa na stali nierdzewnej
Sole, kwasy, itp.
Slide 6
Późniejsza obróbka materiału
Różne typy możliwej obróbki
CHEMICZNA
Wytrawianie w kwasie (H2O + HNO3 + HF, t = 40oC, czas 20 min + 20 min)
Wytrawianie elektrolityczne
Pasta wytrawiająca
MECHANICZNA
Szczotkowanie (tylko czyste szczotki)
Piaskowanie (kuleczkami ze stali nierdzewnej)
Szlifowanie
Polerowanie
Slide 7
Pamiętaj !
Pasywowana powierzchnia jest odporna na korozję
Aktywna (niepasywowana) powierzchnia nie jest odporna na korozję
Wytrawianie jest najlepszą metodą pasywacji stali nierdzewnej (ale nie
zawsze jest to możliwe)
Powierzchnia stali nierdzewnej powinna być zawsze czysta, nigdy w
bezpośrednim kontakcie ze stalą czarną, olejami, smarami itp.
Slide 8
Grupy gatunków stali nierdzewnej
Skład chemiczny czynnikiem określającym mikrostrukturę stali
Zmieniając skład chemiczny materiału, możliwe jest nadanie różnych
właściwości mechanicznych oraz odporności na korozję stali
nierdzewnej
Główne grupy gatunków:
Stal austenityczna
Stal ferrytyczna
Stal austenityczno-ferrytyczna (duplex)
Stal martenzytyczna
Slide 9
Wzrost odporności korozyjnej wraz z przyrostem
składników stopowych
Koszt materiału
(na bazie 1.4512)
Relacje cenowe
Składniki stopowe
(udział % w masie)
Molibden
Chrom
10.5 - 13.5
10.5 - 12.5
15.5 - 17.5
X6 CrTi 12
1.4512
Ferryt
X6 Cr 17
1. 4016
17.0 - 19.0
130 %
120 %
100 %
8.5 - 10.5
X5 CrNi 18 10
1.4301
160 %
2.0 - 2.5
Nikiel
16.5 - 18.5
X5 CrNiMo 17 12 2
1.4401
Austenit
Slide 10
Stale austenityczne – „standardowe gatunki stali
nierdzewnej”
Austenityczna stal nierdzewna jest najszerzej stosowana w przemyśle
chemicznym, petrochemicznym, papierniczym itp.
Stale 18/9 (18% Cr, 9% Ni)
AISI 304/ EN 4301
AISI 304L / EN 4306 (niski węgiel, C max = 0,03%)
AISI 321 / EN 4541 (stabilizowany Ti, do zastosowań, gdzie temp>= 400 oC)
Poprzez dodanie 2-3% molibdenu stal uzyskuje większą odporność na ataki
korozji ze strony kwasów (np. kwasu siarkowego itp.)
AISI 316 / EN 4401
AISI 316L / EN 4404
AISI 316Ti / EN 4571 (stabilizowany, do zastosowań, gdzie temp. >= 400 oC)
Bardzo dobra spawalność
Niemagnetyczne
Słabo przewodzą ciepło
Slide 11
Zestawienie stali austenitycznych
Slide 12
Typowe zakresy zastosowań ważniejszych gatunków
stali austenitycznych
Material
Zastosowanie
1.4301
artykuły gospodarstwa domowego : zmywarki , garnki ,
zlewozmywaki
architektura , budowa aparatury chemicznej,
przemysł spożywczy , mleczarski
browary , budowa urządzeń ciśnieniowych
1.4401
budowa aparatury chemicznej, petrochemia
budownictwo , elementy zewnętrzne
1.4541
elementy spawane w przemyśle chemicznym
przemysł spożywczy , budownictwo
1.4571
elementy spawane w przemyśle chemicznym
budownictwo , oczyszczalnie ścieków
Slide 13
Stal austenityczna
Slide 14
Ferrytyczne stale nierdzewne
Gatunki ferrytyczne mają głównie zastosowanie do produkcji AGD,
urządzeń piorących, systemów wydechowych (katalizatory), ram w
przemyśle autobusowym, jako rury do wymienników ciepła, itp.
magnetyczne
16-18% Cr (10,5-30)
doskonała odporność na korozję naprężeniową
tańsze od stali austenitycznej (brak Ni)
umiarkowana spawalność - kruche
Slide 15
Zestawienie stali ferrytycznych
Slide 16
Typowe zakresy zastosowań ważniejszych gatunków
stali ferrytycznych i martenzytycznych
Materiał
zakres zastosowań
1.4003
pojazdy szynowe, kontenery, alternatywa dla kostrukcji
ocynkowanych
1.4512
tłumiki pojazdów samochodowych, pojazdy szynowe
1.4016
sprzęt AGD: pralki( bęben) , sztućce, okładziny
nie zapewnia ochrony przed korozją międzykrystaliczną w strefie
spawu
1.4520
sprzęt AGD: pralki ( zbiornik )
odporny na korozję międzykrystaliczną
1.4113
listwy ozdobne , tłumiki
1.4021
noże, instrumenty chirurgiczne
Slide 17
Stal austenityczno – ferrytyczna (duplex)
nowa generacja stali nierdzewnej, szybko rozwijająca się
skład to 50% austenitu i 50% ferrytu
typowy skład chemiczny to: 22 Cr, 5 Ni, 3 Mo
większa twardość niż austenitycznej stali nierdzewnej
doskonała odporność na korozję wżerową oraz naprężeniową
dobra spawalność / ważne, aby uzyskać tę samą
mikrostrukturę spawu co materiału wsadowego
przemysł papierniczy, nabrzeża + instalacje gazowe
Slide 18
Stal austenityczno – ferrytyczna (duplex)
Slide 19
Zestawienie stali nierdzewnych
Slide 20
WIĘCEJ O ZASTOSOWANIU
STALI NIERDZEWNYCH
Slide 21
Zakresy zastosowania wyrobów płaskich ze stali
nierdzewnych , kwaso- i żaroodpornych (RSH)
Slide 22
Zakres zastosowań 17-procentowych stali chromowych
(1.4016, 1.4520)
Slide 23
Zakres zastosowań martenzytycznych stali chromowych
(1.4021, 1.4034)
Slide 24
KOLEJ
1.4003
Slide 25
Zakres zastosowań stali chromowo-niklowo-molibdenowych
(1.4401, 1.4571)
Slide 26
INSTALACJE CHEMICZNE
Slide 27
Zakres zastosowań wysokostopowych stali chromowoniklowo-molibdenowych (1.4439, 1.4539)
Slide 28
Zastosowanie stali DUPLEX
Tankowiec do przewozu chemikaliów – materiał 1.4462
Slide 29
Slide 30
Potencjał stali nierdzewnych
- przykłady zastosowania
Slide 31
Potencjał stali nierdzewnych
- przykłady zastosowania
Slide 32
Zastosowanie: zlewozmywaki
Slide 33
Zastosowanie: suszarki do bielizny
Slide 34
Zastosowanie : architektura
Chrysler Building, New York City, N.Y. (USA)
Slide 35
Zastosowanie: naczynia i sztućce
Slide 36
Garnki
Slide 37
Windy
Slide 38
KOROZJA
Slide 39
Odporność korozyjna dla różnych gatunków stali
Po 1-rocznym składowaniu na
zewnątrz w strefie przemysłowej
Po 1-rocznym składowaniu w
środowisku wody morskiej (strefa
rozpylania wody morskiej)
Slide 40
Korozja powierzchniowa ubytkowa
Korozja powierzchniowa ubytkowa charakteryzuje się mniej lub
bardziej równomiernym ubytkiem warstwy metalu na całej powierzchni
Wielkość ubytku poniżej 0,1 mm / rok pozwala z reguły określić
odporność korozyjną jako wystarczającą
Powstaje tylko w kwasach i silnych ługach
Slide 41
Korozja miejscowa
korozja wżerowa
korozja szczelinowa
korozja naprężeniowa
korozja zmęczeniowa
korozja międzykrystaliczna
korozja kontaktowa
Slide 42
Etapy powstawania korozji wżerowej
Nienaruszona warstwa pasywna
Stal nierdzewna
Tworzenie wżerów
( lokalna aktywacja )
- chemicznie ( np. chlorki )
- mechanicznie
W roztworze
bogatym w chlorki
lub w
roztworze
statycznym
Repasywacja
Powiększanie wżerów
Slide 43
Pozostałe rodzaje korozji
Korozja szczelinowa – powstaje w szczelinach / na zarysowaniach
(podobna do wżerowej)
Korozja naprężeniowa – pęknięcia, które przebiegają śródkrystalicznie;
powstaje gdy:
Powierzchnia elementu jest pod naprężeniem rozciągającym (gięcie, rozciąganie,
walcowanie na zimno, głębokie tłoczenie)
Działanie jednego medium (np. jony chlorków)
Naprężenia rozciągające można zredukować przez śrutowanie.
Zawartość niklu wpływa na wzrost odporności na ten rodzaj korozji.
Korozja zmęczeniowa – powstaje we wszystkich korozyjnie
działających mediach (nie tylko w jednym) w połączeniu z
przemiennymi obciążeniami (gdy występuje naprężenie przemienne,
lecz nie ma żadnego pęknięcia)
Slide 44
Pozostałe rodzaje korozji
Korozja międzykrystaliczna – w kwaśnych mediach, gdy w wyniku
działania ciepła (450-850oC przy austenitach i 900-przy ferrytach),
wytrącają się na granicach ziaren węgliki chromu (np. przy spawaniu –
zubożenie zawartości chromu w okolicach spoiny).
Podwyższenie odporności stali austenitycznych na ten rodzaj korozji – zwiększenie
zawartości tytanu lub niobu; przy stalach ferrytycznych – wyżarzanie stabilizujące w temp.
750-800oC.
Korozja kontaktowa (stykowa) – materiały metaliczne stykają się + są
zwilżone elektrolitem – materiał mniej szlachetny (anoda) zostaje
zaatakowany w miejscu styku, materiał bardziej szlachetny (katoda)
pozostaje bez zmiany
Slide 45
SPAWALNOŚĆ
Slide 46
SPAWALNOŚĆ
W praktyce niemal wszystkie stale odporne na korozję można łączyć
wszystkimi metodami spawania i zgrzewania
Stale ferrytyczne - nadają się do spawania, przy czym należy liczyć
się ze zmniejszeniem ciągliwości w okolicach spoiny; dlatego nie
zaleca się spawania konstrukcji poddawanym naprężeniom lub
drganiom
Stale martnezytyczne - warunkowo do spawania nadają się gatunki o
małej zawartości węgla; w tej grupie stali jak i w ferrytach należy
stosować austenityczne dodatki spawalnicze
Stale austenityczne - zdecydowanie najlepsze do spawania
Slide 47
OBRÓBKA PLASTYCZNA
Slide 48
PODSTAWOWE WŁASNOŚCI MECHANICZNE
Granica plastyczności (Re) to wartość naprężenia przy której zaczynają powstawać nieodwracalne
odkształcenia plastyczne. Za umowne kryterium do określenia tej granicy przyjmuje się trwałe
odkształcenie względne równe 0,002. Pomiędzy granicą sprężystości a granicą plastyczności rozciąga się
obszar częściowej sprężystości (lub częściowej plastyczności).
Wytrzymałość na rozciąganie (Rm) to naprężenie, przy którym pojawia się szyjka (w
próbce). Dalsze rozciąganie próbki powoduje jej zerwanie. W statycznej próbie rozciągania rozciąga się
odpowiednio wykonany pręt o przekroju okrągłym wykorzystując urządzenie zwane zrywarką
Twardość – cecha metali świadcząca o podatności lub odporność na odkształcenia powierzchni,
zgniecenie jej lub zarysowanie, pod wpływem zewnętrznego nacisku. Pomiar twardości metodą Brinella
polega na wgnieceniu w powierzchnię badanego materiału hartowanej kulki stalowej o średnicy D pod
wpływem działania prostopadle przyłożonej do próbki siły F, a po odciążeniu na zmierzeniu średnicy d
powstałego w materiale trwałego odcisku kulki.
Twardość wyrażana jest najczęściej w skali twardości Brinella HB w N/mm 2. HB wylicza się ze wzoru:
gdzie A to pole powierzchni kulistego odcinka obliczana ze wzoru A = πDh.
Wydłużenie przy zerwaniu (A5 %)- stosunek zmiany długości próbki w momencie zerwania do
długości początkowej próbki, wyrażony w procentach
Slide 49
WŁASNOŚCI MECHANICZNE
Dla stali w stanie wyżarzonym:
Stale martenzytyczne – wysoka wytrzymałość, niska plastyczność
Stale austenityczne - niższa wytrzymałość, wysoka plastyczność
Stale ferrytyczne – granica plastyczności wyższa niż stali
austenitycznych
Duplex – granica plastyczności znacznie wyższa niż granica
plastycności stali ferrytycznych i austenitycznych; plastyczność
podobna do ferrytów
Slide 50
WŁASNOŚCI MECHANICZNE
Zależą od:
Składu chemicznego
Obróbki cieplnej - w przypadku martenzytycznych stali nierdzewnych
Zgniotu w przypadku odkształcenia plastycznego na zimno - austenity,
duplex (umocnienie przez zgniot wyróżnia te stale – interesujące
połączenie wysokiej wytrzymałości i odkształcalności, co umożliwia
ograniczenie ciężaru elementów)
Slide 51
PODATNOŚC NA OBRÓBKĘ PLASTYCZNĄ
METODY PRZEKSZTAŁCANIA WYROBÓW
PŁASKICH
GŁĘBOKIE TŁOCZENIE – W ZALEŻNOŚCI OD
STANU NAPRĘŻENIA WYRÓŻNIA SIĘ
WŁAŚCIWE GŁĘBOKIE TŁOCZENIE (MOŻLIWE JEST
SPŁYWANIE WYKROJU POPRZEZ PIERŚCIEŃ
CIĄGADŁA; GRUBOŚĆ TŁOCZONEGO MATERIAŁU –
BEZ ZMIAN)
PRZETŁACZANIE (WYKRÓJ JEST TRZYMANY
SZTYWNO PRZEZ DOCISKACZ I SPŁYWANIE NIE
JEST MOŻLIWE; TŁOCZONY MATERIAŁ MA CORAZ
CIEŃSZĄ ŚCIANKĘ)
WYGINANIE – MOŻE BYĆ PRZEPROWADZONE
NA PRASIE KRAWĘDZIOWEJ W TŁOCZNIKU LUB
ZA POMOCĄ PROFILOWANIA ROLKOWEGO W
KLATKACH WALCOWNICZYCH (przykładem jest
wytwarzanie rur wzdłużnie spawanych)
Slide 52
PODATNOŚC NA OBRÓBKĘ PLASTYCZNĄ
STALE FERRYTYCZNE – przy głębokim tłoczeniu wysoki graniczny
stosunek średnicy wykroju do średnicy stempla; przy obciąganiu są
zaś podatne na odkształcenia plastyczne tylko w ograniczonym
stopniu; zastosowanie: wytłoczki zlewozmywaków, listwy ozdobne
samochodów, rury spawane
STALE AUSTENITYCZNE – podczas przeróbki plastycznej zmieniają
się częściowo w martenzyt; jeżeli jest to konieczne, to musi być to
usunięte poprzez wyżarzanie międzyoperacyjne; przy głębokim
tłoczeniu – podobnie jak stale ferrytyczne; przy obciąganiu – lepsze
właściwości niż ferryty – stąd większe zastosowanie przy
skomplikowanych częściach tłoczonych
Slide 53
SKRAWALNOŚĆ
Slide 54
SKRAWALNOŚĆ
Szczególnie stale austenityczne uważane są za trudne w skrawaniu –
ze względu na wysoką skłonność do umacniania się przez zgniot,
niską przewodność cieplną i dobrą ciągliwość
Siarka - najważniejszy pierwiastek przyczyniający się do poprawienia
skrawalności (krótkie, łamliwe wióry, gładsze powierzchnie, mniejsze
zużycie narzędzi)
Slide 55
WYKOŃCZENIA POWIERZCHNI
Slide 56
WYKOŃCZENIA POWIERZCHNI
METALICZNIE CZYSTA POWIERZCHNIA JEST PODSTAWOWYM
WARUNKIEM DOBREJ ODPORNOŚCI NA KOROZJĘ
USUNIĘCIE ZGORZELINY POPRZEZ: ŚRUTOWANIE,
SZLIFOWANIE, SZCZOTKOWANIE I/LUB WYTRAWIANIE
Blacha zimnowalcowana
powierzchnia 2B (matowa)
Blacha zimnowalcowana
z tłoczonym wzorem
Blacha gorącowalcowana
powierzchnia 1
Blacha zimnowalcowana
powierzchnia BA (lustrzana)
Slide 57
Slide 58
DZIĘKUJEMY
ZA UWAGĘ