Typy stali

Przez pojęcie stal nierdzewna należy rozumieć stopy na bazie żelaza, chromu i węgla, ewentualnie zawierające inne elementy, takie jak Ni, Mo, ​​Si itp., których główną cechą jest odporność na korozję. Ta cecha wynika z ich właściwości pasywacji w obecności środowiska utleniającego (a więc także w powietrzu). Pasywacja polega na tworzeniu niewidocznej warstwy tlenku (zmieniającej się, w zależności: od chemicznego składu stali, od obróbki termicznej i od rodzaju środowiska utleniającego), która stanowi barierę dla dalszego utlenienia, a zatem też dla korozji i, która – w przypadku usunięcia – samoistnie ponownie się formuje.  

Klasy, na które są podzielone:
• Stal Austenityczna
• Stal Martenzytyczna
• Stal Ferrytyczna
• Stal Duplex / Super Duplex


STALE AUSTENITYCZNE
Są to stale nierdzewne, które zawierają Cr (16-20%), Ni (7-18%) oraz w niektórych typach Mo (2-6%) o niskowęglowej zawartości – zazwyczaj mniejszej niż 0,08%; charakteryzują się obecnością elementów stabilizujących, przykładowo Ti, co dodatkowo poprawia odporność na korozję, w szczególności tę międzykrystaliczną, a jednocześnie zapewnia większą odporność na działanie wysokiej temperatury.

STALE MARTENZYTYCZNE
Jest to stal z samym chromem (11% - 18%), która ewentualnie może zawierać małe ilości pozostałych elementów. Zasadniczą cechą tej stali jest zdolność do poprawiania jej właściwości mechanicznych w wyniku obróbki cieplnej hartowania i wyżarzania odpuszczającego.

STALE FERRYTYCZNE
Są to stale zawierające chrom (12-27%) oraz węgiel – zwykle ≤ 0,20% z ewentualnymi niewielkimi dodatkami innych pierwiastków. Ich główną cechą jest to, że posiadają strukturę ferrytyczną w każdej temperaturze, a więc nie są podatne na zwiększanie właściwości mechanicznych poprzez obróbkę cieplną.



STAL DUPLEX / SUPER DUPLEX
Termin Dupleks wynika z faktu, że materiał ma dwufazową mikrostrukturę, utworzoną przez ziarna nierdzewnej stali ferrytycznej i austenitycznej włączone do tego samego materiału. Termin ten oznacza stal duplex o wysokiej wydajności opartej na dużej zawartości chromu, niklu i molibdenu w celu poprawy odporności na korozję.

KLASYFIKACJA STALI WĘGLOWYCH
Stal używana przez nas, objęta normą wykonalności dla złączek EN 10253-2, może być sklasyfikowana na dwa sposoby:

SKŁAD CHEMICZNY:

STALE WĘGLOWE: P235TR1, P235TR2, P235GH, P265GH, P265GH, P265NL, P355NH, P355NL1, L290NB, L360NB, L360QB, L415NB, L415QB, L450QB.

• STALE NISKOSTOPOWE, kiedy w swoim składzie chemicznym zawierają elementy ze stopów  (chrom, nikiel, molibden, itp.) w ilości mniejszej niż 5% - tak jako sumy elementów, jak i jako pojedynczej wartości, jeśli zawierają jeden element: 16Mo3, 13CrMo4-5.

• STALE WYSOKOSTOPOWE, kiedy w swoim składzie chemicznym zawierają pierwiastki ze stopów (chrom, nikiel, molibden, itp.) w ilości większej niż 5% - tak jako sumy elementów, jak i jako pojedynczej wartości, jeśli zawierają jeden element: X11CrMo9-1, X11CrMoVNb9-1.

WARUNKI STOSOWANIA:

• STAL DO STOSOWANIA PRZY WYSOKICH TEMPERATURACH: P235GH, P265GH, 16Mo3, 13CrMo4-5, P355NH.

STAL DO STOSOWANIA PRZY NISKICH TEMPERATURACH: P265NL, P355NL.

• STAL O WYSOKIEJ WYDAJNOŚCI: L290NB, L360NB, L415QB, L450QB.

OBRÓBKA CIEPLNA
Pojęciem obróbki cieplnej definiuje się działanie lub ciąg działań w przypadku złożonej obróbki, w trakcie którego stal zostaje poddana jednemu lub większej liczbie cykli cieplnych, to znaczy zmianom w określonych granicach temperatury w zależności od czasu. Zwykle cykl termiczny obejmuje ogrzanie do danej temperatury, utrzymanie jej przez pewien czas, i w końcu ochłodzenie do temperatury pokojowej, na różne sposoby w odniesieniu do pożądanych efektów.

NORMALIZACJA
Polega na ogrzewaniu do tempertury przekraczającej AC3 (= temperatury, przy której w trakcie ogrzewania zaczyna się wytwarzać austenit), przez okres czasu wystarczający do całkowitego zaustenityzowania materiału, po którym w spokojnych warunkach powietrznych następuje ochłodzenie lub też poruszenie. Odbywa się ona zazwyczaj na surowych elementach obrabianych na gorąco celem wykończenia i ujednolicenia ziarna z zamiarem przygotowania stali w najlepszy sposób do kolejnych zabiegów cieplnych.

WYŻARZANIE
Celem wyżarzania jest zmiękczenie stali, aby uczynić ją podatną na obróbki mechaniczne i/lub plastyczne, celem jest też wyeliminowanie pozostałych naprężeń i zniszczenie skutków odkształcania plastycznego, spoin lub poprzedniej obróbki cieplnej. Istnieje kilka cykli wyżarzania (nadkrytyczne, izotermiczne), których wyboru dokonuje się w odniesieniu do twardości i struktur potrzebnych do określonego rodzaju obróbki.



HARTOWANIE
Obróbka hartująca obejmuje ogrzewanie austenityzacji, a następnie ochłodzenie do temperatury niższej niż MS (= temperatura, przy której podczas chłodzenia, rozpoczyna sie przemiana austenitu w martenzyt), dostatecznie gwałtowne, aby umożliwić przekształcenie w martenzyt: strukturę o wysokiej twardość i kruchości.

WYŻARZANIE ODPUSZCZAJĄCE
W stanie zahartowanym stal ma wysoką twardość i niską odporność na obciążenia dynamiczne. Należy więc odnieść się do dalszej obróbki, która zmodyfikuje jej mniej lub bardziej głęboko hartowaną strukturę martenzytyczną, anulując napięcia i kruchość. Ta obróbka, nazywana wyżarzaniem odpuszczającym, obejmuje ogrzewanie do temperatury niższej niż AC1 (temperatura, przy której, w trakcie ogrzewania, zaczyna się tworzyć austenit), utrzymywanie przez pewien czas tej temperatury, a w końcu ochłodzenie we właściwym ośrodku, aż do temperatury pokojowej.



PRZESYCANIE
Polega ono na ogrzaniu do temperatury pomiędzy 1000 a 1100° C, z przewodnością magnetyczną przy tej temperaturze wystarczającą do wyeliminowania zmian strukturalnych wywołanych przez poprzednie obróbki i do wykonania “przesycenia” uzupełnionego w miarę możliwości o węgliki z austenitu; następujące potem ochłodzenie powietrzem lub wodą, musi być powierzchniowo szybkie, aby zapobiec wytrącaniu węglików, które - przy powolnym chłodzeniu - na ogół ma miejsce w przybliżeniu w zakresie od 450 do 850°C.
Z taką obróbką uzyskuje się maksymalne zmiękczenie austenitycznych stali nierdzewnych.

ULEPSZANIE IZOTERMICZNE
Ulepszanie izometryczne przeprowadza się przy ogrzewaniu do normalnej temperatury hartowania, a następnie przez szybkie chłodzenie w kąpieli solnej w temperaturze około 10°C-30°C powyżej MS aż do całkowitego przekształcenia austenitu.

WYŻARZANIE ODPRĘŻAJĄCE
W przypadku stali do spajania lub samohartujących, w celu zmniejszenia i ewentualnie anulowania pozostałych naprężeń spowodowanych hartowaniem, z zachowaniem wysokich wartości twardości, należy przejść się do obróbki odprężającej, która polega na ogrzewaniu do temperatur niższych niż 250°C. W tym przypadku nie ma dostrzegalnych zmian strukturalnych.