Svi znaju za nehrđajući čelik, ali neprofesionalci uglavnom ne znaju da se nehrđajući čelik dijeli na različite vrste i čak stotine klasa.
"Nehrđajući čelik" vrlo je općenit pojam. Prema europskoj normi EN 10088, nehrđajući čelik se odnosi na kategoriju metalnih materijala s udjelom kroma (Cr) većim od 10,5% i antikorozivnom funkcijom. Ostali legirajući elementi također se mogu dodati zbog drugih karakteristika.
Općenito govoreći, nehrđajući čelik podijeljen je u pet kategorija: martenzitni nehrđajući čelik, feritni nehrđajući čelik, austenitni nehrđajući čelik, dvostruki nehrđajući čelik i nehrđajući čelik s taloženjem.
Kako bi se brzo razlikovalo ovih pet vrsta nehrđajućeg čelika, može se donijeti preliminarna prosudba na temelju sadržaja legure u materijalu.
Martenzitni nehrđajući čelik
Slika 1 Martenzitni nehrđajući čelik
Martenzitni nehrđajući čelik pripada leguri Fe-Cr-C-(Ni-Mo) - glavni legirajući elementi su željezo, krom i ugljik, a neke vrste sadrže nikal i molibden.
Karakteristika ove vrste materijala je da je sadržaj kroma (Cr) između 11,5~18%. U usporedbi s drugim vrstama nehrđajućeg čelika, njegov sadržaj ugljika (C) je vrlo visok, između 0.15~1.2%. Treba napomenuti da je sadržaj ugljika u općem legiranom čeliku kao što je Q355B samo oko 0.2%.
Ova vrsta materijala može se očvrsnuti toplinskom obradom kako bi se dobila veća čvrstoća i tvrdoća. Martenzitni nehrđajući čelik je u osnovi magnetski, a ova se značajka također može koristiti kao preliminarna metoda za procjenu vrste materijala.
Martenzitni nehrđajući čelik često se koristi za izradu proizvoda koji zahtijevaju veću tvrdoću, kao što su kuhinjski noževi, kirurški instrumenti ili ležajevi.
Feritni nehrđajući čelik
Slika 2 Feritni nehrđajući čelik
Feritni nehrđajući čelik pripada leguri Fe-Cr-(Mo) - glavni legirajući elementi su željezo i krom, a neke vrste sadrže molibden.
U usporedbi s martenzitom, feritni nehrđajući čelik ima niži sadržaj ugljika, općenito ispod 0.08%, ali mnogo širi raspon sadržaja kroma - 10.5~30%.
Ferit je također magnetski. Ovu vrstu materijala teško je stvrdnuti toplinskom obradom i općenito se koristi u situacijama u kojima žilavost nije visok zahtjev, ali je otpornost na pucanje uslijed korozije na kloridu visoka, kao što su automobilski ispušni sustavi, automobilske opreme, tornjevi za toplu vodu i druga oprema.
Austenitni nehrđajući čelik
Slika 3 Austenitni nehrđajući čelik
Austenitni nehrđajući čelik pripada legurama Fe-Cr-Ni (Mo) - glavni legirajući elementi su željezo, krom, nikal, a neke vrste sadrže molibden.
Slično feritu, austenitni nehrđajući čelik obično kontrolira sadržaj ugljika ispod 0.08%, sadržaj kroma je između 16 i 28%, a raspon sadržaja nikla mnogo je veći - 3.5 do 32% .
Sadržaj legura u ovim materijalima osigurava da uvijek održavaju austenitnu strukturu od niskih temperatura do tališta. Poput martenzita, austenit se također može očvrsnuti toplinskom obradom kako bi se promijenila njegova mehanička svojstva.
Treba napomenuti da je austenitni nehrđajući čelik općenito nemagnetičan, ali općenito će postati magnetičan ako se hladno obrađuje bez tretmana otopinom. Najveća značajka austenita je njegova izvrsna otpornost na koroziju, duktilnost i žilavost.
Na temelju svojih izvrsnih svojstava, austenit se općenito koristi za izradu kuhinjskog posuđa za hranu, kemijske industrijske opreme, građevinskih proizvoda itd.
Duplex nehrđajući čelik
Fiture 4 Duplex nehrđajući čelik
Duplex nehrđajući čelik pripada legurama Fe-Cr-Ni-(Mo)-N - glavni legirajući elementi su željezo, krom, nikal, dušik, a neke vrste sadrže molibden.
Takozvana "dvofazna" znači da struktura ferita i struktura austenita čine svaka 50%, a njegova izvedba također kombinira prednosti ferita i austenita u jednom - ima veću granicu tečenja i vlačnu čvrstoću od austenita i magnetski.
Može se reći da je sadržaj ugljika u duplex nehrđajućem čeliku najniži među svim nehrđajućim čelicima - manji od 0,03%. Donja granica sadržaja kroma viša je nego kod drugih nehrđajućih čelika - 21~26%. Sadržaj nikla je 3,5~8%. Neki pojedinačni razredi sadrže molibden, ali općenito neće prelaziti 4,5%.
Duplex nehrđajući čelik općenito se može koristiti u pomorskoj opremi, objektima petrokemijskih postrojenja, izmjenjivačima topline, opremi za proizvodnju papira itd.
Precipitacijski otvrdnjavajući nehrđajući čelik
Slika 5 Nehrđajući čelik koji otvrdnjava taloženjem
Nehrđajući čelik s precipitacijskim otvrdnjavanjem pripada leguri Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N - glavni legirajući elementi su željezo, krom, nikal i dušik, a neke vrste sadrže molibden, aluminij, bakar i niobij.
Ovu vrstu nehrđajućeg čelika karakterizira umjerena otpornost na koroziju, laka obrada i može proizvesti vrlo visoku čvrstoću nakon toplinske obrade na relativno niskim temperaturama (općenito 500~800 stupnjeva).
Nehrđajući čelik koji otvrdnjava taloženjem ima početnu mikrostrukturu austenita ili martenzita. Austenitni nehrđajući čelik može se toplinskom obradom pretvoriti u martenzit prije nego što dođe do taložnog otvrdnjavanja. Kada se martenzit temperira, rezultirajući tretman toplinskim starenjem uzrokovat će taloženje tvrdih intermetalnih spojeva iz rešetke, a zatim će doći do taložnog otvrdnjavanja.
Nakon toplinske obrade, ova vrsta materijala može postići granicu razvlačenja koja je 3 ili čak 4 puta veća od austenitnog nehrđajućeg čelika - 520MPa~1500MPa. Stoga se najviše koristi u zrakoplovnoj industriji i drugim područjima visoke tehnologije koja zahtijevaju visoku čvrstoću materijala.
