Vsi poznajo nerjavno jeklo, vendar neprofesionalci na splošno ne vedo, da je nerjavno jeklo razdeljeno na različne vrste in celo na stotine razredov.
"Nerjavno jeklo" je zelo splošen koncept. V skladu z evropskim standardom EN 10088 se nerjavno jeklo nanaša na kategorijo kovinskih materialov z vsebnostjo kroma (Cr) več kot 10,5 % in protikorozijsko funkcijo. Zaradi drugih vidikov učinkovitosti se lahko dodajo tudi drugi legirni elementi.
Na splošno je nerjavno jeklo razdeljeno v pet kategorij: martenzitno nerjavno jeklo, feritno nerjavno jeklo, avstenitno nerjavno jeklo, dupleks nerjavno jeklo in nerjavno jeklo, utrjeno z izločanjem.
Za hitro razlikovanje med temi petimi vrstami nerjavnega jekla je mogoče narediti predhodno presojo na podlagi vsebnosti zlitin v materialu.
Martenzitno nerjavno jeklo
Slika 1 Martenzitno nerjavno jeklo
Martenzitno nerjavno jeklo pripada zlitini Fe-Cr-C-(Ni-Mo) - glavni legirni elementi so železo, krom in ogljik, nekateri razredi pa vsebujejo nikelj in molibden.
Značilnost te vrste materiala je, da je vsebnost kroma (Cr) med 11,5~18%. V primerjavi z drugimi vrstami nerjavnega jekla je njegova vsebnost ogljika (C) zelo visoka, med 0.15~1,2 %. Upoštevati je treba, da je vsebnost ogljika v splošnem legiranem jeklu, kot je Q355B, le približno 0.2%.
Ta vrsta materiala se lahko utrjuje s toplotno obdelavo, da se pridobi večja trdnost in trdota. Martenzitno nerjavno jeklo je v bistvu magnetno in to lastnost lahko uporabite tudi kot predhodno metodo za presojo vrste materiala.
Martenzitno nerjavno jeklo se pogosto uporablja za izdelavo izdelkov, ki zahtevajo večjo trdoto, kot so kuhinjski noži, kirurški instrumenti ali ležaji.
Feritno nerjavno jeklo
Slika 2 Feritno nerjavno jeklo
Feritno nerjavno jeklo pripada zlitini Fe-Cr-(Mo) - glavni legirni elementi so železo in krom, nekateri razredi pa vsebujejo molibden.
V primerjavi z martenzitom ima feritno nerjavno jeklo nižjo vsebnost ogljika, na splošno pod 0.08 %, vendar veliko širši razpon vsebnosti kroma - 10.5~30 %.
Ferit je tudi magneten. To vrsto materiala je težko utrditi s toplotno obdelavo in se na splošno uporablja v situacijah, kjer žilavost ni visoka zahteva, vendar je odpornost proti pokanju zaradi kloridne napetostne korozije visoka, kot so avtomobilski izpušni sistemi, avtomobilske obloge, toplovodni stolpi in druga oprema.
Avstenitno nerjavno jeklo
Slika 3 Avstenitno nerjavno jeklo
Avstenitno nerjavno jeklo pripada zlitini Fe-Cr-Ni (Mo) - glavni legirni elementi so železo, krom, nikelj, nekateri razredi pa vsebujejo molibden.
Podobno kot pri feritu ima avstenitno nerjavno jeklo običajno vsebnost ogljika pod 0,08 %, vsebnost kroma je med 16 in 28 %, razpon vsebnosti niklja pa je veliko večji - 3,5 do 32 % .
Vsebnost zlitin v teh materialih zagotavlja, da vedno ohranjajo avstenitno strukturo od kriogenih temperatur do tališča. Tako kot martenzit lahko tudi avstenit utrdimo s toplotno obdelavo, da spremenimo njegove mehanske lastnosti.
Upoštevati je treba, da je avstenitno nerjavno jeklo na splošno nemagnetno, vendar bo na splošno postalo magnetno, če je hladno obdelano brez obdelave z raztopino. Največja lastnost avstenita je njegova odlična odpornost proti koroziji, duktilnost in žilavost.
Zaradi svojih odličnih lastnosti se avstenit običajno uporablja za izdelavo kuhinjske posode za živila, kemične industrijske opreme, gradbenih izdelkov itd.
Duplex nerjaveče jeklo
Fiture 4 Duplex nerjaveče jeklo
Duplex nerjaveče jeklo pripada zlitini Fe-Cr-Ni-(Mo)-N - glavni legirni elementi so železo, krom, nikelj, dušik, nekateri razredi pa vsebujejo molibden.
Tako imenovana "dvofazna" pomeni, da feritna struktura in avstenitna struktura predstavljata vsaka 50 %, njegova zmogljivost pa združuje tudi prednosti ferita in avstenita v enem - ima večjo mejo tečenja in natezno trdnost kot avstenit in je magnetni.
Vsebnost ogljika v dupleksnem nerjavnem jeklu je najnižja med vsemi nerjavnimi jekli – manj kot 0,03 %. Spodnja meja vsebnosti kroma je višja kot pri drugih nerjavnih jeklih - 21~26%. Vsebnost niklja je 3,5 ~ 8%. Nekateri posamezni razredi vsebujejo molibden, vendar na splošno ne bo presegel 4,5 %.
Duplex nerjaveče jeklo se na splošno lahko uporablja v pomorski opremi, petrokemičnih obratih, toplotnih izmenjevalnikih, opremi za izdelavo papirja itd.
Precipitacijsko utrjeno nerjavno jeklo
Slika 5 Nerjavno jeklo, utrjeno z izločanjem
Nerjaveče jeklo, utrjeno z izločanjem, spada v zlitino Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N - glavni legirni elementi so železo, krom, nikelj in dušik, nekateri razredi pa vsebujejo molibden, aluminij, baker in niobij.
Za to vrsto nerjavečega jekla je značilna zmerna odpornost proti koroziji, enostavna obdelava in lahko proizvede zelo visoko trdnost po toplotni obdelavi pri relativno nizkih temperaturah (običajno 500 ~ 800 stopinj).
Nerjavno jeklo, utrjeno z izločanjem, ima začetno mikrostrukturo avstenita ali martenzita. Avstenitno nerjavno jeklo je mogoče pretvoriti v martenzit s toplotno obdelavo, preden pride do precipitacijskega utrjevanja. Ko je martenzit kaljen, bo posledično obdelava s toplotnim staranjem povzročila izločanje trdih intermetalnih spojin iz rešetke, nato pa bo prišlo do izločilnega utrjevanja.
Po toplotni obdelavi lahko ta vrsta materiala doseže mejo tečenja, ki je 3 ali celo 4-krat večja od avstenitnega nerjavnega jekla - 520MPa~1500MPa. Zato se večinoma uporablja v vesoljski industriji in drugih visokotehnoloških področjih, ki zahtevajo visoko trdnost materiala.
