Stal nierdzewna dla lotnictwa

Stale nierdzewne i kwasoodporne dla przemysłu lotniczego

Jedną z grup stali o specjalnych własnościach chemicznych są stale odporne na korozję. Odporność na korozję jest kluczowe dla materiałów konstrukcyjnych w całym sektorze przemysłowym, a także w technice lotniczej.

Odporność na korozję stali uzależnione jest od wielu czynników powiązanych ze współdziałających ze sobą własności układu metal – środowisko korozyjne. Poza korozją chemiczną niezwykle ważna jest korozja elektrochemiczna. Potencjał określany jest dla stopów oraz metali na podstawie wodoru elektrodą kalomelową o przyjętym potencjale równym zero.

Potencjał dodatni metali i stopów sprawia, że są one odporne na korozję elektrochemiczną. Żelazo oraz stale stopowe o średniej i niskiej zawartości domieszek odznaczają się potencjałem ujemnym, przez co nie są odporne na korozję atmosferyczną. 

 Niektóre domieszki mogą zmienić potencjał stali z ujemnego na dodatni – np. 12-13% domieszka chromu. W ośrodkach ruchowych niszczenie korozyjne przybiera na sile wskutek erozji i kawitacji.

Podział stali odpornych na korozję

Stale odporne na korozję dzieli się na: kwasoodporne, nierdzewne i trudno rdzewiejące.

Stale trudno rdzewiejące

Stale trudno rdzewiejące są stalami o nieznacznie większej odporności na korodowanie względem stali węglowych. Zwykle w stalach trudno rdzewiejących spotkać można niewielkie domieszki: chromu, miedzi, fosforu, niklu i aluminium. Stale te można nazwać stalami konstrukcyjnymi o zwiększonej odporności korozyjnej.

Stale nierdzewne i kwasoodporne są stalami wysokostopowymi i przeznaczone są one głównie do produkowania elementów, części i prefabrykatów pracujących w silnie korozyjnych środowiskach.

Stale nierdzewne

Wszystkie stale nierdzewne są stalami chromowymi, które zawierają od 13 do 18% Cr, a także w przypadku małej zawartości chromu również niewielkie domieszki tytanu, molibdenu lub niklu. Stale nierdzewne dzieli się na cztery podgrupy:
  • stale ferrytyczne, które cechuje niska zawartość węgla oraz niepodleganie przemianie fazowej α → ɣ aż do temperatury solidusu;
  • stale martenzytyczne, w których występuje pełna przemiana α → ɣ ;
  • stale półferrytyczne (ferrytyczno-martenzytyczne), których po nagrzewaniu występuje częściowa przemiana w austanit;
  • stale ledeburytowe, w których strukturze zawarte są węgliki pierwotne.
W przypadku większości stali nierdzewnych rekomendowana jest obróbka cieplna w temperaturach 950 – 1100oC, które uzależnione są od znaku stali oraz odpuszczania.

Procentowy skład chemiczny stali odpornych na korozję – nierdzewnych

  • OH13: max 0,03 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 12 – 14 Cr, max 0,6 Ni.
  • OH13J: max 0,03 C, max 1 Mn, max 1 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 11,5 – 14 Cr, max 0,6 Ni.
  • 1H13: 0,09 – 0,15 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 12 – 14 Cr, max 0,6 Ni.
  • 2H13: 0,16 – 0,25 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 12 – 14 Cr, max 0,6 Ni.
  • 2H14: 0,16 – 0,25 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, min 13 Cr, max 0,6 Ni.
  • 4H13: 0,36 – 0,45 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 12 – 14 Cr, max 0,6 Ni.
  • 4H14: 0,36 – 0,45 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 16 – 18 Cr, max 0,6 Ni.
  • H17: max 0,1 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 16 – 18 Cr, max 0,6 Ni.
  • H18: max 0,9 – 1,05 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 17 – 19 Cr, max 0,6 Ni.
  • H17N2: 0,11 – 0,17 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 16 – 18 Cr, 1,5 – 2,5 Ni.
  • 2H17N2: 0,17 – 0,25 C, max 0,8 Mn, max 0,8 Si, max 0,04 P, max 0,03 S, 16 – 18 Cr, 1,5 – 2,5 Ni.
  • 3H17N2: 0,33 – 0,43 C, max 1 Mn, max 1 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 15,5 – 17,5 Cr, max 1 Ni.
  • 13-8Mo: <0.05 C, <0,2 Mn, <0,1 Si, <0,01 P, <0,008 S, 12,3 - 13,2 Cr, 2,0 - 2,5 Mo, 7,5 - 8,5 Ni, 0,90 - 1,35 Al, <0,01 N.
  • 15-5PH: <0.07 C, <0,7 Mn, <1,0 Si, <0,035 P, <0,03 S, 14,5 - 15,5 Cr, 4,5 - 5,5 Ni, 0,15 - 0,35 Nb, 2,5 - 3,2 Cu, <0,05 N.
  • 17-4PH: <0.07 C, <1,0 Mn, <1,0 Si, <0,04 P, <0,03 S, 15,0 - 17,5 Cr, 3,0 - 5,0 Ni, 0,15 - 0,45 Nb, 3,0 - 5,0 Cu.
  • 17-7PH: <0.09 C, <1,0 Mn, <0,5 Si, <0,025 P, <0,025 S, 16,0 - 17,25 Cr, 6,50 - 7,25 Ni, 0,75 - 1,25 Al.

Stale kwasoodporne

Stale kwasoodporne są stalami chromowo-niklowymi o strukturze austenitycznej. Odznaczają się one o wiele większą odpornością na korozję w zróżnicowanych środowiskach względem pozostałych stali. Standardowo do stali zawierających 18% chromu domieszkuje się nikiel w ilości nie mniejszej niż 8%. Dodatek niklu nadaje stali strukturę austenityczną trwałą w zakresie od temperatury solidusu do temperatury poniżej temperatury otoczenia. Sztandarowym przedstawicielem stali o takiej zawartości chromu i niklu są stale 18-8.

Zawartość węgla w stalach kwasoodpornych powinna być możliwie jak najmniejsza, ponieważ dobrze rozpuszcza się on w austenicie. Nadmiar węgla powoduje wydzielanie się węglików chromu, które mogą prowadzić do lokowania na granicach ziaren. W celu uzyskania jednorodnej struktury austenitu stale kwasoodporne poddawane są obróbce cieplnej w temp. 1000 – 1150oC, a następnie ochłodzeniu w wodzie.

Wówczas stal jest najbardziej odporna na korozję, ponieważ stanowi jednofazowy i najbardziej jednorodny materiał. Praca stali w temperaturze powyżej 500oC sprawia, że stal staje się znów materiałem dwufazowym, ponieważ z austenitu wydzielane są węgliki chromu, które formują siatkę na granicach ziaren austenitu. To z kolei sprzyja korozji międzykrystalicznej.

Stabilizacja struktury stali uzyskiwana jest poprzez domieszki pierwiastków silniej węglikotwórczych od chromu – np. tytanu lub niobu. Wówczas powstają niezwykle trwałe węgliki TiC lub NbC, które blokują powstawanie węglików chromu poprzez brak wolnego węgla w austenicie. Stale kwasoodporne w stanie przesyconym wykazują niewielkie własności mechaniczne, mogą być poddawane obróbce na zimno.

Procentowy skład chemiczny stali odpornych na korozję – kwasoodpornych

  • 0H18N9: max 0,07 C, max 2,0 Mn, max 0,8 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 17 – 19 Cr, 9 - 11 Ni.
  • 1H18N9: max 0,12 C, max 2,0 Mn, max 0,8 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 17 – 19 Cr, 8 - 10 Ni.
  • 2H18N9: 0,13 – 0,21 C, 1 - 2 Mn, max 0,8 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 17 – 19 Cr, 8 - 10 Ni.
  • 1H18N9T: max 0,1 C, max 2,0 Mn, max 0,8 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 17 – 19 Cr, 8 - 10 Ni.
  • 0H18N10T: max 0,08 C, max 2,0 Mn, max 0,8 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 17 – 19 Cr, 9 - 11 Ni.
  • H18N10MT: max 0,10 C, max 2,0 Mn, max 0,8 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 17 – 19 Cr, 9 - 11 Ni.
  • H17N12M2T: max 0,05 C, max 2,0 Mn, max 1 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 16 – 18 Cr, 11 - 14 Ni.
  • 00H17N14M2: max 0,03 C, max 2,0 Mn, max 1 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 16 – 18 Cr, 12 - 15 Ni.
  • 0H17N16M3T: max 0,08 C, max 2,0 Mn, max 1 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 22 – 25 Cr, 26 - 29 Ni.
  • 0H22N24M4TCu: max 0,06 C, 1,2 - 2,0 Mn, 0,17 - 1 Si, max 0,045 P, max 0,03 S, 20 – 22 Cr, 24 - 26 Ni.
  • 0H17N4G9: max 0,12 C, 8 – 10,5 Mn, 0,17 - 1 Si, max 0,05 P, max 0,03 S, 16 – 18 Cr, 3,5 – 4,5 Ni.
  • H13N4G9: 0,15 – 0,3 C, 8 – 10 Mn, 0,17 - 1 Si, max 0,05 P, max 0,03 S, 12 – 14 Cr, 3,7 – 4,7 Ni.
  • NITRONIC 40: <0,08 C, 8,0 - 10,0 Mn, <1,0 Si, 19,0 - 21,50 Cr, 5,5 - 7,5 Ni, 0,15 - 0,40 N
  • NITRONIC 50: <0,06 C, 4,0 - 6,0 Mn, <0,75 Si, <0,04 P, <0,03 S, 20,5 - 23,5 Cr, 2,0 - 3,0 Mo, 11,5 - 13,5 Ni, 0,1 - 0,3 V, 0,1 - 0,3 Nb, 0,2 - 0,4 N.
  • NITRNIC 60: <0,1 C, 7,0 - 9,0 Mn, 3,5 - 4,5 Si, <0,06 P, <0,03 S, 16,0 - 18,0 Cr, 8,0 - 9,0 Ni, 0,08 - 0,18 N.

Komentarze

Prześlij komentarz

Popularne posty