Metallurgiassa ruostumaton teräs on terässeos, jossa on vähintään 10,5 % kromia muiden seosaineiden kanssa tai ilman niitä ja enintään 1,2 massaprosenttia hiiltä.Ruostumattomat teräkset, jotka tunnetaan myös inox-teräksinä tai inox-teräksistä ranskalaisesta inoxydable (inoxidableable), ovatterässeoksetjotka ovat hyvin tunnettuja korroosionkestävyydestään, joka kasvaa kromipitoisuuden kasvaessa.Korroosionkestävyyttä voidaan parantaa myös nikkelillä ja molybdeenillä.Näiden metalliseosten kestävyys syövyttävien aineiden kemiallisia vaikutuksia vastaan ​​perustuu passivointiin.Jotta passivoiminen tapahtuisi ja pysyisi stabiilina, Fe-Cr-seoksen kromipitoisuuden on oltava vähintään noin 10,5 painoprosenttia, jonka yläpuolella passiivisuutta voi esiintyä ja sen alapuolella on mahdotonta.Kromia voidaan käyttää kovetuselementtinä, ja sitä käytetään usein yhdessä karkaisuelementin, kuten nikkelin, kanssa ylivertaisten mekaanisten ominaisuuksien tuottamiseksi.

Duplex ruostumaton teräs

Kuten nimensä osoittaa, Duplex-ruostumattomat teräkset ovat kahden pääseostyypin yhdistelmä.Niissä on austeniitin ja ferriitin sekoitettu mikrorakenne, jonka tarkoituksena on yleensä tuottaa 50/50-seos, vaikka kaupallisissa seoksissa suhde voi olla 40/60.Niiden korroosionkestävyys on samanlainen kuin austeniittisten vastineidensa, mutta niiden jännityskorroosionkestävyys (erityisesti kloridijännityskorroosiohalkeilulle), vetolujuus ja myötölujuudet (noin kaksi kertaa austeniittisten ruostumattomien terästen myötöraja) ovat yleensä parempia kuin austeniittisten. arvosanat.Duplex ruostumattomassa teräksessä hiili pysyy erittäin alhaisella tasolla (C<0,03 %).Kromipitoisuus vaihtelee välillä 21,00 - 26,00 %, nikkelipitoisuus 3,50 - 8,00 %, ja nämä seokset voivat sisältää molybdeeniä (jopa 4,50 %).Sitkeys ja sitkeys ovat yleensä austeniittisten ja ferriittisten laatujen välillä.Duplex-laadut jaetaan yleensä kolmeen alaryhmään niiden korroosionkestävyyden perusteella: lean duplex, standard duplex ja superduplex.Superduplex-teräksillä on parannettu lujuus ja vastustuskyky kaikenlaiselle korroosiolle verrattuna tavallisiin austeniittisiin teräksiin.Yleisiä käyttökohteita ovat merisovellukset, petrokemian laitokset, suolanpoistolaitokset, lämmönvaihtimet ja paperiteollisuus.Öljy- ja kaasuteollisuus on nykyään suurin käyttäjä, ja se on pyrkinyt kehittämään korroosionkestävämpiä laatuja, mikä on johtanut superduplex-terästen kehittämiseen.

Ruostumattoman teräksen kestävyys syövyttävien aineiden kemiallisia vaikutuksia vastaan ​​perustuu passivointiin.Jotta passivoiminen tapahtuisi ja pysyisi stabiilina, Fe-Cr-seoksen kromipitoisuuden on oltava vähintään noin 10,5 painoprosenttia, jonka yläpuolella passiivisuutta voi esiintyä ja sen alapuolella on mahdotonta.Kromia voidaan käyttää kovetuselementtinä, ja sitä käytetään usein yhdessä karkaisuelementin, kuten nikkelin, kanssa ylivertaisten mekaanisten ominaisuuksien tuottamiseksi.

Duplex ruostumattomat teräkset – SAF 2205 – 1.4462

Yleisin ruostumaton duplex-teräs on SAF 2205 (Sandvikin omistama tavaramerkki 22Cr duplex- (ferriittis-austeniittiselle) ruostumattomalle teräkselle), joka sisältää tyypillisesti 22 % kromia ja 5 % nikkeliä.Sillä on erinomainen korroosionkestävyys ja korkea lujuus, 2205 on yleisimmin käytetty duplex ruostumaton teräs.SAF 2205:n sovelluksia on seuraavilla aloilla:

• Kuljetus, varastointi ja kemiallinen käsittely
• Käsittelylaitteet
• Korkea kloridipitoisuus ja meriympäristöt
• Öljyn ja kaasun etsintä
• Paperikoneet

Duplex ruostumattoman teräksen ominaisuudet

Materiaalin ominaisuudet ovat intensiivisiä ominaisuuksia, mikä tarkoittaa, että ne ovat riippumattomia massan määrästä ja voivat vaihdella järjestelmän sisällä milloin tahansa.Materiaalitieteessä tutkitaan materiaalien rakennetta ja suhteutetaan niiden ominaisuuksiin (mekaaniset, sähköiset jne.).Kun materiaalitutkijat tietävät tästä rakenteen ja ominaisuuksien korrelaatiosta, he voivat jatkaa materiaalin suhteellisen suorituskyvyn tutkimista tietyssä sovelluksessa.Tärkeimmät materiaalin rakenteen ja siten sen ominaisuuksien määräävät tekijät ovat sen kemialliset alkuaineet ja se, miten se on prosessoitu lopulliseen muotoonsa.

Ruostumattoman duplex-teräksen mekaaniset ominaisuudet

Materiaalit valitaan usein erilaisiin sovelluksiin, koska niillä on toivottuja mekaanisten ominaisuuksien yhdistelmiä.Rakenteellisissa sovelluksissa materiaalin ominaisuudet ovat ratkaisevia, ja insinöörien on otettava ne huomioon.

Duplex ruostumattoman teräksen lujuus

Materiaalimekaniikassa mmmateriaalin vahvuuson sen kyky kestää kohdistettua kuormitusta ilman vikaa tai plastista muodonmuutosta.Materiaalien lujuudella otetaan huomioon materiaaliin kohdistuvien ulkoisten kuormien ja siitä aiheutuvan muodonmuutoksen tai materiaalin mittojen muutoksen välinen suhde.Materiaalin lujuus on sen kyky kestää tätä kohdistuvaa kuormitusta ilman vaurioita tai plastisia muodonmuutoksia.

Äärimmäinen vetolujuus

Ruostumattoman duplex-teräksen SAF 2205 äärimmäinen vetolujuus on 620 MPa.

Thelopullinen vetolujuuson tekniikan maksimijännitys-venymäkäyrä.Tämä vastaa suurinta jännitystä, jonka rakenne kestää jännityksessä.Lopullinen vetolujuus lyhennetään usein "vetolujuudeksi" tai "äärimmäiseksi".Jos tätä jännitystä käytetään ja sitä ylläpidetään, seurauksena on murtuma.Usein tämä arvo on huomattavasti suurempi kuin myötöraja (jopa 50-60 prosenttia suurempi kuin joidenkin metallityyppien saanto).Kun sitkeä materiaali saavuttaa lopullisen lujuutensa, se kokee kaventumisen, jossa poikkipinta-ala pienenee paikallisesti.Jännitys-venymäkäyrä ei sisällä suurempaa jännitystä kuin murtolujuus.Vaikka muodonmuutokset voivat edelleen kasvaa, jännitys yleensä pienenee murtolujuuden saavuttamisen jälkeen.Se on intensiivinen ominaisuus;siksi sen arvo ei riipu testikappaleen koosta.Se riippuu kuitenkin muista tekijöistä, kuten näytteen esikäsittelystä, pintavikojen olemassaolosta tai ei, sekä testiympäristön ja -materiaalin lämpötilasta.Lopulliset vetolujuudet vaihtelevat alumiinin 50 MPa:sta erittäin lujan teräksen jopa 3000 MPa:iin.

Tuottovoima

Duplex ruostumattoman teräksen – SAF 2205 myötöraja on 440 MPa.

Themyötörajaon kohta ajännitys-venymäkäyräjoka osoittaa elastisen käyttäytymisen rajan ja alkavan plastisen käyttäytymisen.Myötölujuus tai myötöraja on materiaalin ominaisuus, joka määritellään jännitykseksi, jossa materiaali alkaa plastisesti muotoutua.Sitä vastoin myötöraja on piste, jossa epälineaarinen (elastinen + plastinen) muodonmuutos alkaa.Ennen myötörajaa materiaali muotoutuu elastisesti ja palaa alkuperäiseen muotoonsa, kun kohdistettu jännitys poistetaan.Kun myötöraja on ylitetty, osa muodonmuutoksesta on pysyvää eikä palautuvaa.Joillakin teräksillä ja muilla materiaaleilla on myötörajan ilmiöksi kutsuttu käyttäytyminen.Myötölujuudet vaihtelevat heikosti lujan alumiinin 35 MPa:sta korkealujan teräksen yli 1400 MPa:iin.

Youngin elastisuusmoduuli

Ruostumattoman duplex-teräksen SAF 2205 Youngin kimmokerroin on 200 GPa.

Youngin kimmomoduulion veto- ja puristusjännityksen kimmokerroin yksiakselisen muodonmuutoksen lineaarisen kimmoisuuden tilassa, ja se arvioidaan yleensä vetokokein.Rajoittavaan rasitukseen asti runko pystyy palauttamaan mittansa kuormaa poistettaessa.Käytetyt jännitykset saavat kiteen atomit siirtymään tasapainoasennostaan ​​ja kaikkiatomejasiirtyvät saman verran ja säilyttävät suhteellisen geometriansa.Kun jännitykset poistetaan, kaikki atomit palaavat alkuperäisille paikoilleen, eikä pysyvää muodonmuutosta tapahdu.MukaanHooken laki, jännitys on verrannollinen venymään (kimmoalueella) ja kaltevuus on Youngin moduuli.Youngin moduuli on yhtä suuri kuin pituussuuntainen jännitys jaettuna venymällä.

Duplex ruostumattoman teräksen kovuus

Duplex ruostumattomien terästen Brinell-kovuus – SAF 2205 on noin 217 MPa.

Materiaalitieteessä mm.kovuuson kyky kestää pinnan painaumia (paikallinen plastinen muodonmuutos) ja naarmuuntumista.Kovuus on luultavasti huonoimmin määritelty materiaalin ominaisuus, koska se voi osoittaa kestävyyttä naarmuuntumista, hankausta, painumista vastaan ​​tai jopa kestävyyttä muotoilua tai paikallista plastista muodonmuutosta vastaan.Kovuus on tärkeä insinöörin näkökulmasta, koska kulutuskestävyys joko kitkan tai höyryn, öljyn ja veden aiheuttaman eroosion vuoksi yleensä kasvaa kovuuden myötä.

Brinellin kovuustestion yksi kovuustestausta varten kehitetyistä painumakovuustesteistä.Brinell-testeissä kova, pallomainen sisennys pakotetaan tietyn kuormituksen alaisena testattavan metallin pintaan.Tyypillisessä testissä käytetään 10 mm (0,39 tuumaa) halkaisijaltaan karkaistua teräskuulaa sisennyksenä 3 000 kgf (29,42 kN; 6 614 lbf) voimalla.Kuorma pidetään vakiona tietyn ajan (10-30 s).Pehmeämmille materiaaleille käytetään pienempää voimaa;kovemmissa materiaaleissa teräskuula korvataan volframikarbidipallolla.

Testi antaa numeerisia tuloksia materiaalin kovuuden kvantifioimiseksi, joka ilmaistaan ​​Brinell-kovuusluvulla – HB.Brinell-kovuusluku on merkitty yleisimmin käytetyillä testistandardeilla (ASTM E10-14[2] ja ISO 6506-1:2005) nimellä HBW (H kovuudesta, B Brinellistä ja W sisennyksen materiaalista, volframista (volframi)karbidi).Aikaisemmissa standardeissa HB:tä tai HBS:ää käytettiin viittaamaan teräksillä tehtyihin sisennyksiin.

Brinell-kovuusluku (HB) on kuorma jaettuna sisennyksen pinta-alalla.Jäljennöksen halkaisija mitataan mikroskoopilla, jossa on päällekkäinen asteikko.Brinellin kovuusluku lasketaan yhtälöstä:

Yleisessä käytössä on erilaisia ​​testausmenetelmiä (esim. Brinell,Knoop,Vickers, jaRockwell).Saatavilla on taulukoita, jotka korreloivat eri testimenetelmien kovuuslukuja, joissa korrelaatiota voidaan soveltaa.Kaikissa asteikoissa korkea kovuusluku edustaa kovaa metallia.

Ruostumattoman duplex-teräksen lämpöominaisuudet

Materiaalien lämpöominaisuudet viittaavat materiaalien reaktioon niiden muutoksiinlämpötilaja soveltaminenlämpöä.Kiinteänä aineena imeytyyenergiaalämmön muodossa sen lämpötila nousee ja sen mitat kasvavat.Mutta eri materiaalit reagoivat lämmön käyttöön eri tavalla.

Lämpökapasiteetti,lämpölaajeneminen, jalämmönjohtokykyovat usein kriittisiä kiinteiden aineiden käytännön käytössä.

Ruostumattoman duplex-teräksen sulamispiste

Ruostumattoman duplex-teräksen – SAF 2205 -teräksen sulamispiste on noin 1450°C.

Yleensä sulaminen on aineen faasimuutosta kiinteästä faasista nestefaasiin.Thesulamispisteaineen lämpötila on lämpötila, jossa tämä faasimuutos tapahtuu.Sulamispiste määrittää myös tilan, jossa kiinteä aine ja neste voivat olla tasapainossa.

Ruostumattoman duplex-teräksen lämmönjohtavuus

Duplex ruostumattomien terästen – SAF 2205 lämmönjohtavuus on 19 W/(m.K).

Kiinteän materiaalin lämmönsiirto-ominaisuudet mitataan ominaisuudella, jota kutsutaan nimellälämmönjohtokyky, k (tai λ), mitattuna W/mK Se mittaa aineen kykyä siirtää lämpöä materiaalin läpijohtuminen.Ota huomioon, ettäFourier'n lakikoskee kaikkia aineita sen tilasta (kiinteä, nestemäinen tai kaasumainen) riippumatta.Siksi se on määritelty myös nesteille ja kaasuille.

ThelämmönjohtokykyUseimpien nesteiden ja kiinteiden aineiden lämpötila vaihtelee, ja höyryjen osalta se riippuu myös paineesta.Yleisesti:

Useimmat materiaalit ovat lähes homogeenisia, joten yleensä voidaan kirjoittaa k = k (T).Samanlaisia ​​määritelmiä liittyy lämmönjohtavuuteen y- ja z-suunnassa (ky, kz), mutta isotrooppisen materiaalin lämmönjohtavuus on riippumaton siirtosuunnasta, kx = ky = kz = k.