Кіріспе: Тот баспайтын болатты анықтаушы элемент
Тот баспайтын болат құрамында ең аз 10,5% хром және 1,2% ең көп көміртегі бар жоғары легирленген болат ретінде анықталады. Бұл хром қосындысы оның ерекше коррозияға төзімділігін беретін маңызды фактор болып табылады. Хром шамамен 10%-дан асқанда, болат бетінде тұрақты, өзін-өзі қалпына келтіретін пассивті пленка — гидратталған хром гидроксидінің жұқа, кристалды емес қабаты — пайда болады. Бұл пассивті пленка, әдетте қалыңдығы шамамен 3 нанометр, коррозиялық элементтерге қарсы өтпейтін тосқауыл ретінде әрекет етеді. Бұл пленка зақымдалған болса, ол оттегінің қатысуымен автоматты түрде қалпына келтіріліп, тот баспайтын болаттың тоттануға төзімділігі мен эстетикалық көрінісін өңдеуден немесе қажалудан кейін де сақтауға мүмкіндік береді. Металлургиялық құрылымына қарай тот баспайтын болаттар бес негізгі отбасына жіктеледі: аустениттік, ферритті, мартенситті, дуплексті және жауын-шашынмен шыңдалатын баспайтын болаттар.
Аустенитті тот баспайтын болаттар: жан-жақты жұмыс күші
Аустенитті тот баспайтын болаттар ең көп қолданылатын отбасы болып табылады, әлемдік өндірістің 70%-дан астамын құрайды. Олар хром негізіне никельді (әдетте 8-20%) қосу арқылы тұрақтандырылған бетке бағытталған текше (FCC) кристалды құрылыммен анықталады. Бұл құрылым ерекше қасиеттер береді, соның ішінде тамаша коррозияға төзімділік, жоғары икемділік, керемет дәнекерлеу және дайындаудың қарапайымдылығы. Анықтаушы сипаттама олардың күйдірілген күйдегі магниттік емес табиғаты болып табылады. Бұл болаттарды термиялық өңдеу арқылы шыңдауға болмайды; керісінше, олар суық өңдеу арқылы күшейтіледі. Ең танымал сорт - 304 (18% Cr, 8% Ni), ол тамаша жалпы коррозияға төзімділігімен, жақсы қалыптау қабілетімен және дәнекерлеу қабілетімен танымал. Шұңқырлар мен жарықшақтардың коррозиясына жоғары төзімділікті қажет ететін қолданбалар үшін, әсіресе хлоридті орталарда, құрамында 2-3% молибден бар 316 таңдалады. 304L және 316L сияқты төмен көміртекті нұсқалары түйіршік аралық коррозия қаупін азайту үшін дәнекерленген қолданбаларға арналған. Олардың жан-жақты өнімділігіне байланысты аустениттік сорттар тамақ пен сусындарды өңдеу, химиялық жабдықтар, сәулеттік қолданбалар және медициналық технологияларды қоса алғанда, көптеген салаларда өте маңызды.
Ферритті баспайтын болаттар: магниттік және үнемді балама
Ферритті баспайтын болаттар денеге бағытталған текше (BCC) кристалдық құрылымымен сипатталады және бөлме температурасындағы таза темір сияқты магнитті болып табылады. Олардың құрамында 10,5%-дан 18%-ға дейін хром бар және көміртегі өте төмен. Ең көп қолданылатын сорт 430 түрі. Ферритті болаттар орташа және жақсы коррозияға төзімділікті ұсынады, ол хром мөлшерімен артады. Негізгі артықшылығы - олардың хлоридпен индукцияланған кернеулі коррозия крекингіне төзімділігі, бұл белгілі бір орталарда аустениттік сорттарды тудыруы мүмкін мәселе. Оларды термиялық өңдеу арқылы қатайту мүмкін емес және әрқашан күйдірілген күйде қолданылады. Әдетте аустенитті болаттарға қарағанда құны төмен болғанымен, олардың шектеулері бар, соның ішінде икемділік, қалыптау және дәнекерлеу қабілеті төмендейді. Осы қиындықтарға қарамастан, феррит сорттары автомобиль әрлеуінде, архитектуралық қолданбаларда және ыдыс жуғыштар мен киім кептіргіштер сияқты тұрмыстық құрылғыларда кеңінен қолданылады.
Мартенситті баспайтын болаттар: термиялық өңдеу арқылы беріктік
Мартенситті тот баспайтын болаттар көміртекті және төмен легирленген болаттар сияқты термиялық өңдеу арқылы шыңдалу және күшейту қабілетімен ерекше. Жасытылған күйінде олар ферритиктерге ұқсас BCC құрылымына ие. Бірақ жоғары температурадан тез салқындаған кезде (сөндіргенде) құрылым денеге бағытталған тетрагональды (BCT) мартенситке айналады. Негізгі легирлеуші элемент хром болып табылады, әдетте 12-15%, құрамында ферритті сорттарға қарағанда көміртегі мөлшері жоғары. Бұл комбинация оларға өте жоғары беріктік пен қаттылыққа қол жеткізуге мүмкіндік береді - кейбір сорттар 60 HRC-ке жетеді - төмен икемділік пен қаттылық құнына. Олардың орташа коррозияға төзімділігі бар, ол әдетте аустениттік немесе ферриттік сорттарға қарағанда төмен. Жалпы сорттарға 410, 420 және 440 жатады, олар ас құралдары, хирургиялық құралдар, турбиналық қалақтар және мойынтіректердің жарыстары сияқты тозуға төзімділік пен орташа коррозияға төзімділікті қажет ететін қолданбаларда қолданылады.
Дуплексті тот баспайтын болаттар: екі әлемнің ең жақсысын біріктіру
Дуплексті тот баспайтын болаттар аустенит пен ферриттің шамамен бірдей пропорцияларын қамтитын қос фазалы микроқұрылыммен анықталады, олардың ешқайсысы да жалпы санның 30%-дан азын құрамайды. Бұл бірегей құрылым оларға екі отбасының күшті жақтарын біріктіруге мүмкіндік береді: олар жақсы икемділік пен қаттылықты сақтай отырып, стандартты аустениттік сорттардың шамамен екі есе шығымдылығын ұсынады. Олар сондай-ақ шұңқырларға, жарықтар коррозиясына және, ең бастысы, хлоридті кернеулі коррозияға крекингке тамаша қарсылықты қамтамасыз етеді. Ең жиі қолданылатын сорт 2205 (22% Cr, 5% Ni), ол көптеген орталарда 316L қарағанда жақсы коррозияға төзімділікті ұсынады. Дуплексті болаттар стандартты ферритті сорттарға қарағанда қымбатырақ және қызмет көрсету температурасына қатысты шектеулерге ие болғанымен (әдетте 300 ° C-тан төмен), олар мұнай және газ, химиялық өңдеу, теңіз және целлюлоза-қағаз өнеркәсібіндегі күрделі қолданбалар үшін таңдаулы материал болып табылады.
Жауын-шашынмен қатайтатын баспайтын болаттар: жоғары беріктіктегі ең жоғары
Тот баспайтын болаттар мамандандырылған термиялық өңдеу процесі арқылы жоғары беріктік пен коррозияға төзімділіктің ерекше үйлесіміне қол жеткізеді. Тек сөндіргіш және температуралық цикл арқылы қатайтылатын мартенситтік сорттардан айырмашылығы, PH сорттары аса қаныққан қатты ерітіндідегі ұсақ бөлшектердің тұндыруымен күшейтіледі. Ең кең таралған және кеңінен танылған PH маркасы 17-4 PH (UNS S17400) болып табылады, ол мартенситті тұндыру-қатайтатын болат. Бұл сорт жоғары беріктіктің, жақсы қаттылықтың және тамаша коррозияға төзімділіктің бірегей комбинациясын ұсынады, бұл оны стандартты мартенсит сорттарының өнімділігі жеткіліксіз болатын аэроғарыштық, химиялық және жалпы инженерлік құрамдастардың кең ауқымына қолайлы етеді. Басқа PH сорттарына жартылай аустениттік және аустениттік түрлер жатады, мысалы, 17-7 PH және A-286.
