Nerūsējošais tērauds (nerūsējošais tērauds)ir nerūsējošā skābes izturīga tērauda saīsinājums, un tērauda markas, kas ir izturīgas pret vāji kodīgām vidēm, piemēram, gaisu, tvaiku, ūdeni, vai kurām ir nerūsējošā tērauda īpašības, sauc par nerūsējošo tēraudu.
Termins "nerūsējošais tērauds"neattiecas tikai uz vienu nerūsējošā tērauda veidu, bet gan uz vairāk nekā simts rūpnieciskā nerūsējošā tērauda veidiem, no kuriem katram ir labas īpašības konkrētajā pielietojuma jomā.
Tie visi satur no 17 līdz 22 % hroma, un labākas tērauda markas satur arī niķeli. Molibdēna pievienošana var vēl vairāk uzlabot atmosfēras koroziju, īpaši izturību pret koroziju hlorīdus saturošā atmosfērā.
Nerūsējošā tērauda klasifikācija
1. Kas ir nerūsējošais tērauds un skābes izturīgs tērauds?
Atbilde: Nerūsējošais tērauds ir saīsinājums no nerūsējošā skābes izturīga tērauda, kas ir izturīgs pret vāji kodīgām vidēm, piemēram, gaisu, tvaiku, ūdeni, vai arī tam ir nerūsējošais tērauds. Korozētas tērauda markas sauc par skābes izturīgiem tēraudiem.
Abu ķīmiskā sastāva atšķirību dēļ to izturība pret koroziju ir atšķirīga. Parastais nerūsējošais tērauds parasti nav izturīgs pret koroziju ķīmiskā vidē, savukārt skābes izturīgs tērauds parasti ir nerūsējošs.
2. Kā klasificēt nerūsējošo tēraudu?
Atbilde: Saskaņā ar organizatorisko stāvokli to var iedalīt martensīta tēraudā, ferīta tēraudā, austenīta tēraudā, austenīta-ferīta (dupleksa) nerūsējošajā tēraudā un nokrišņu cietēšanas nerūsējošajā tēraudā.
(1) Martensīta tērauds: augsta izturība, bet slikta plastiskums un metināmība.
Visbiežāk izmantotās martensīta nerūsējošā tērauda markas ir 1Cr13, 3Cr13 utt. Augstā oglekļa satura dēļ tam ir augsta izturība, cietība un nodilumizturība, taču korozijas izturība ir nedaudz slikta, un to izmanto augstu mehānisko īpašību un korozijas izturības dēļ. Ir nepieciešamas dažas vispārīgas detaļas, piemēram, atsperes, tvaika turbīnu lāpstiņas, hidrauliskie preses vārsti utt.
Šāda veida tēraudu izmanto pēc rūdīšanas un atlaidināšanas, un pēc kalšanas un štancēšanas ir nepieciešama atkvēlināšana.
(2) Ferīta tērauds: 15–30 % hroma. Tā korozijas izturība, sīkstums un metināmība palielinās, palielinoties hroma saturam, un tā izturība pret hlorīdu sprieguma koroziju ir labāka nekā citiem nerūsējošā tērauda veidiem, piemēram, Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 utt.
Augstā hroma satura dēļ tā izturība pret koroziju un oksidēšanās izturība ir relatīvi laba, taču tā mehāniskās īpašības un procesa īpašības ir sliktas. To galvenokārt izmanto skābes izturīgām konstrukcijām ar nelielu spriegumu un kā antioksidācijas tēraudu.
Šāda veida tērauds var izturēt atmosfēras, slāpekļskābes un sāls šķīduma koroziju, tam piemīt laba augstas temperatūras oksidācijas izturība un mazs termiskās izplešanās koeficients. To izmanto slāpekļskābes un pārtikas rūpnīcu iekārtās, kā arī var izmantot detaļu, kas darbojas augstā temperatūrā, piemēram, gāzes turbīnu detaļu u. c., ražošanai.
(3) Austenīta tērauds: satur vairāk nekā 18% hroma, aptuveni 8% niķeļa un nelielu daudzumu molibdēna, titāna, slāpekļa un citu elementu. Labas kopējās īpašības, izturīgs pret koroziju dažādās vidēs.
Parasti tiek izmantota šķīduma apstrāde, proti, tērauds tiek uzkarsēts līdz 1050–1150 °C un pēc tam atdzesēts ar ūdeni vai gaisu, lai iegūtu vienfāzes austenīta struktūru.
(4) Austenīta-ferīta (dupleksa) nerūsējošais tērauds: tam ir gan austenīta, gan ferīta nerūsējošā tērauda priekšrocības, un tam ir superplastiskums. Austenīts un ferīts katrs veido apmēram pusi no nerūsējošā tērauda.
Zema C satura gadījumā Cr saturs ir no 18% līdz 28%, bet Ni saturs ir no 3% līdz 10%. Daži tēraudi satur arī leģējošos elementus, piemēram, Mo, Cu, Si, Nb, Ti un N.
Šim tērauda veidam piemīt gan austenīta, gan ferīta nerūsējošā tērauda īpašības. Salīdzinot ar ferītu, tam ir augstāka plastiskums un izturība, nav istabas temperatūras trausluma, ievērojami uzlabota starpkristālu korozijas izturība un metināšanas veiktspēja, vienlaikus saglabājot dzelzs īpašības. Nerūsējošā tērauda pamatne ir trausla 475°C temperatūrā, tai ir augsta siltumvadītspēja un superplastiskuma īpašības.
Salīdzinot ar austenīta nerūsējošo tēraudu, tam ir augsta izturība un ievērojami uzlabota izturība pret starpkristālu koroziju un hlorīdu sprieguma koroziju. Dupleksa nerūsējošajam tēraudam ir lieliska izturība pret punktveida koroziju, un tas ir arī niķeli taupošs nerūsējošais tērauds.
(5) Nokrišņu sacietēšanas nerūsējošais tērauds: matrica ir austenīts vai martensīts, un visbiežāk izmantotās nokrišņu sacietēšanas nerūsējošā tērauda markas ir 04Cr13Ni8Mo2Al utt. Tas ir nerūsējošais tērauds, ko var sacietēt (pastiprināt) ar nokrišņu sacietēšanu (sauktu arī par vecuma sacietēšanu).
Pēc sastāva tas ir sadalīts hroma nerūsējošajā tēraudā, hroma-niķeļa nerūsējošajā tēraudā un hroma-mangāna slāpekļa nerūsējošajā tēraudā.
(1) Hroma nerūsējošajam tēraudam ir noteikta izturība pret koroziju (oksidējošām skābēm, organiskām skābēm, kavitāciju), karstumizturība un nodilumizturība, un to parasti izmanto kā iekārtu materiālu elektrostacijās, ķīmiskajās vielās un naftas rūpniecībā. Tomēr tā metināmība ir slikta, un jāpievērš uzmanība metināšanas procesam un termiskās apstrādes apstākļiem.
(2) Metināšanas laikā hroma-niķeļa nerūsējošais tērauds tiek atkārtoti karsēts, lai nogulsnētu karbīdus, kas samazinās izturību pret koroziju un mehāniskās īpašības.
(3) Hroma-mangāna nerūsējošā tērauda izturība, elastība, sīkstums, formējamība, metināmība, nodilumizturība un korozijas izturība ir laba.
Sarežģītas problēmas nerūsējošā tērauda metināšanā un ievads materiālu un iekārtu lietošanā
1. Kāpēc nerūsējošā tērauda metināšana ir sarežģīta?
Atbilde: (1) Nerūsējošā tērauda karstumjutīgums ir relatīvi spēcīgs, un tā uzturēšanās laiks temperatūras diapazonā no 450 līdz 850 °C ir nedaudz ilgāks, un metinājuma un karstuma skartās zonas korozijas izturība ievērojami samazināsies;
(2) pakļauti termiskām plaisām;
(3) Slikta aizsardzība un spēcīga oksidēšanās augstā temperatūrā;
(4) Lineārais izplešanās koeficients ir liels, un ir viegli radīt lielu metināšanas deformāciju.
2. Kādus efektīvus tehnoloģiskos pasākumus var veikt austenīta nerūsējošā tērauda metināšanai?
Atbilde: (1) Stingri izvēlieties metināšanas materiālus atbilstoši pamatmetāla ķīmiskajam sastāvam;
(2) Ātra metināšana ar mazu strāvu un mazu līnijas enerģiju samazina siltuma padevi;
(3) Plāna diametra metināšanas stieple, metināšanas stienis, bez šūpošanās, daudzslāņu daudzcauruļu metināšana;
(4) Metinājuma šuves un termiski ietekmētās zonas piespiedu dzesēšana, lai samazinātu uzturēšanās laiku 450–850 °C temperatūrā;
(5) Argona aizsardzība TIG metinājuma aizmugurē;
(6) Metinājuma šuves, kas nonāk saskarē ar korozīvo vidi, beidzot tiek sametinātas;
(7) Metinājuma šuves un termiski ietekmētās zonas pasivācijas apstrāde.
3. Kāpēc austenīta nerūsējošā tērauda, oglekļa tērauda un mazleģētā tērauda (atšķirīgu tēraudu metināšanas) metināšanai vajadzētu izvēlēties 25-13 sērijas metināšanas stiepli un elektrodu?
Atbilde: Metinot dažādu tēraudu metinātos savienojumus, kas savieno austenīta nerūsējošo tēraudu ar oglekļa tēraudu un mazleģēto tēraudu, metinājuma metālam jāizmanto 25-13 sērijas metināšanas stieple (309, 309L) un metināšanas stienis (austenīta 312, austenīta 307 utt.).
Ja tiek izmantoti citi nerūsējošā tērauda metināšanas materiāli, oglekļa tērauda un mazleģētā tērauda pusē kušanas līnijā parādīsies martensītiska struktūra un aukstuma plaisas.
4. Kāpēc cieto nerūsējošā tērauda metināšanas stiepļu metināšanai tiek izmantota 98 %Ar+2 %O2 aizsarggāze?
Atbilde: Ja MIG metināšanas laikā tiek izmantota cieta nerūsējošā tērauda stieple, ja ekranēšanai tiek izmantota tīra argona gāze, izkausētās šuves virsmas spraigums ir augsts, un metinājuma šuve ir slikti veidota, iegūstot "kuprveida" metinājuma formu. Pievienojot 1–2 % skābekļa, var samazināt izkausētās šuves virsmas spraigumu, un metinājuma šuve ir gluda un skaista.
5. Kāpēc cieta nerūsējošā tērauda metināšanas stieples MIG metināšanas virsma kļūst melna? Kā atrisināt šo problēmu?
Atbilde: Cieta nerūsējošā tērauda metināšanas stieples MIG metināšanas ātrums ir relatīvi liels (30–60 cm/min). Kad aizsarggāzes sprausla ir sasniegusi priekšējo izkausētās gāzes zonu, metinājuma šuve joprojām ir sarkanīgi karstā augstas temperatūras stāvoklī, ko gaiss viegli oksidē, un uz virsmas veidojas oksīdi. Metinājuma šuves ir melnas. Kodināšanas un pasivācijas metode var noņemt melno slāni un atjaunot nerūsējošā tērauda sākotnējo virsmas krāsu.
6. Kāpēc metināšanas stieplei ar cietu nerūsējošo tēraudu ir jāizmanto impulsa barošanas avots, lai panāktu strūklas pāreju un metināšanu bez šļakatām?
Atbilde: Metinot cietu nerūsējošā tērauda stiepli MIG metināšanā, φ1.2 metināšanas stieple, ja strāva I ≥ 260 ~ 280A, var panākt strūklas pāreju; piliens ir īsslēguma pārejas vērtība, kas ir mazāka par šo, un šļakatas ir lielas, parasti nav ieteicamas.
Tikai izmantojot MIG barošanas bloku ar impulsu, impulsa pilienu pāreja no mazas specifikācijas uz lielu specifikāciju (izvēlieties minimālo vai maksimālo vērtību atbilstoši stieples diametram) ir iespējama bez šļakatām.
7. Kāpēc nerūsējošā tērauda metināšanas stieple ar fluksa serdi ir aizsargāta ar CO2 gāzi, nevis impulsa barošanas avotu?
Atbilde: Pašlaik plaši izmantotajā nerūsējošā tērauda metināšanas stieplē ar kušņa serdi (piemēram, 308, 309 utt.) metināšanas stieples metināšanas kušņa formula tiek izstrādāta saskaņā ar metināšanas ķīmisko metalurģisko reakciju CO2 gāzes aizsardzībā, tāpēc parasti nav nepieciešams impulsa loka metināšanas barošanas avots (impulsa barošanas avotam pamatā ir jāizmanto jaukta gāze). Ja vēlaties iepriekš ievadīt pilienu pāreju, varat izmantot arī impulsa barošanas avotu vai parasto gāzes ekranēšanas metināšanas modeli ar jauktas gāzes metināšanu.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 24. marts