24 minut

Co to jest stal nierdzewna?

Stal nierdzewna: Wszystko, co chciałbyś wiedzieć!

Co to jest stal nierdzewna? Jak jest wykonana? Jaki jest najlepszy gatunek stali nierdzewnej dla mojego projektu? Oto przykład na to, co musisz wiedzieć, jeśli chodzi o wybór odpowiedniej stali nierdzewnej – ale tylko wtedy, gdy potrzebujesz  poszerzyć swoją wiedzę. 

Jeśli zaś potrzebujesz wykonać na zamówienie elementy ze stali nierdzewnej – jesteś w najlepszym miejscu.  Portal Produkcyjny LaserTrade to miejsce, gdzie stal nierdzewna jest jednym z podstawowych materiałów wykorzystywanych do obróbki laserowej. 

Wiemy o niej prawie wszystko i dziś podzielimy się z Tobą tą wiedzą. 😉 

Prawie każdy słyszał o stali nierdzewnej lub używał jej w jakiś sposób, przez całe swoje życie, ale nie każdy wie, co to jest, jak jest wykonana, jak jest używana i jakie są zalety jej wyboru w stosunku do innych rodzajów materiałów. 

Istnieje wiele unikalnych korzyści związanych z wykorzystaniem stali nierdzewnej w wielu różnych projektach i zastosowaniach. Niestety, wielu wykonawców i projektantów pomija te zalety ze względu na wyższy koszt stali nierdzewnej w porównaniu do innych materiałów. Jednakże, jeśli szukasz materiału, który zwiększy żywotność Twojego projektu, stal nierdzewna będzie ostatecznie najlepszą wartością w dłuższej perspektywie.

Co to jest stal nierdzewna?

Stal nierdzewna jest stopem żelaza o zawartości minimum 10,5% chromu. Chrom wytwarza na powierzchni stali cienką warstwę tlenku, znaną jako „pasywna warstwa”. Zapobiega to dalszej korozji powierzchni. Zwiększenie ilości chromu daje zwiększoną odporność na korozję.

Stal nierdzewna zawiera również różne ilości węgla, krzemu i manganu. Inne elementy, takie jak nikiel i molibden, mogą być dodawane w celu nadania innych przydatnych właściwości, takich jak: zwiększona formowalność i zwiększona odporność na korozję.

Jedną z najbardziej unikalnych zdolności stali nierdzewnej jest jej zdolność do samouzdrawiania się. Zawartość chromu pozwala na tworzenie się na powierzchni stali niewidocznej warstwy tlenku chromu. Jeśli uszkodzona stal nierdzewna jest narażona na działanie tlenu – nawet w małych ilościach – stanie się samouzdrawiającą się, nawet w przypadku uszkodzeń mechanicznych i chemicznych.

Kiedy podczas procesu produkcyjnego dodawane są inne pierwiastki, takie jak nikiel, azot i molibden, te odporne na korozję właściwości są zwiększone. Chociaż obecnie dostępnych jest ponad 60 różnych gatunków stali nierdzewnej do wyboru, wszystkie one należą do pięciu różnych klas, które są identyfikowane przez elementy stopu, dodawane w celu zwiększenia lub wzmocnienia ich właściwości.

Kiedy odkryto stal nierdzewną?

Istnieje szeroko rozpowszechniony pogląd, że stal nierdzewna została odkryta w 1913 roku przez hutnika Sheffielda Harry’ego Brearleya. Eksperymentował z różnymi rodzajami stali na broń i zauważył, że 13% stal chromowa nie skorodowała po kilku miesiącach. 

Korzyści z wyboru materiałów ze stali nierdzewnej

Istnieją różne właściwości antykorozyjne związane z różnymi gatunkami stali nierdzewnej. Ze względu na niewidoczną warstwę tlenku chromu, która chroni materiały ze stali nierdzewnej, czyniąc je odpornymi na plamy i korozję, stal nierdzewna jest również idealnym wyborem dla szpitali i innych warunków higienicznych.

Inną istotną zaletą stosowania materiałów ze stali nierdzewnej jest znaczna przewaga wytrzymałości na ciężar nad innymi opcjami materiałowymi. Ze względu na wyjątkową odporność stali nierdzewnej na korozję, uszkodzenia termiczne i chemiczne, wysokowytrzymałe gatunki stali duplex zapewniają dodatkową wytrzymałość, pozwalając na zmniejszenie grubości materiału, dając przy tym przewagę kosztową nad konwencjonalnymi gatunkami stali nierdzewnej.

Stal nierdzewna nadaje się w 100 procentach do recyklingu. W dzisiejszym świadomym ekologicznie świecie, te korzyści sprawiają, że stal nierdzewna jest pożądanym wyborem dla projektów budowlanych przyjaznych dla środowiska.

Komercyjne wykorzystanie materiałów ze stali nierdzewnej

Stal nierdzewna zapewnia niski poziom konserwacji, odporność na korozję i dobrze wyglądający materiał, który jest preferowany w wielu zastosowaniach komercyjnych. Stop może być wykonany z płyt ze stali nierdzewnej, prętów, drutu, blach i rur, co czyni go idealnym do stosowania w produkcji narzędzi chirurgicznych, urządzeń, sprzętu, naczyń kuchennych i sztućców, materiałów budowlanych dla dużych budynków i wieżowców, sprzętu przemysłowego i wielu innych.

Kuchnie, zakłady przetwórstwa spożywczego, szpitale, biura medyczne, centra chirurgiczne i inne gałęzie przemysłu w dużym stopniu polegają na stali nierdzewnej – w celu łatwego czyszczenia i sterylizacji. Również w przemyśle lotniczym stosuje się różne gatunki stali nierdzewnej, ze względu na ich zdolność do zwiększania wytrzymałości bez dodawania dużej ilości masy, jak w przypadku innych materiałów.

  • Domowe – sztućce, zlewy, rondle, bębny do pralek, wkładki do kuchenek mikrofalowych, żyletki do golenia;
  • Architektura/technika budowlana – okładziny, poręcze, okucia drzwiowe i okienne, meble uliczne, kształtowniki konstrukcyjne, pręt zbrojeniowy, słupy oświetleniowe, nadproża, podpory murowane;
  • Transport – układy wydechowe, przegródki samochodowe/krosna, cysterny samochodowe, kontenery okrętowe, statki chemikaliowce, śmieciarki;
  • Chemiczno-farmaceutyczne – zbiorniki ciśnieniowe, rurociągi technologiczne;
  • Ropa naftowa i gaz ziemny – pomieszczenia dla platform, korytka kablowe, rurociągi podwodne;
  • Medyczne – narzędzia chirurgiczne, implanty chirurgiczne, skanery MRI;
  • Żywność i napoje – sprzęt gastronomiczny, browarnictwo, destylacja, przetwórstwo spożywcze;
  • Woda – uzdatnianie wody i ścieków, rury wodociągowe, zbiorniki ciepłej wody;
  • Ogólne – sprężyny, elementy złączne (śruby, nakrętki i podkładki), druty.

Różne rodzaje materiałów ze stali nierdzewnej

Gatunki, które mają niższe stopy, będą odporne na korozję w czystej wodzie lub w środowisku atmosferycznym. Gatunki, które mają wyższy stop, mają odporność na korozję w roztworach zasadowych lub kwaśnych, jak również w środowiskach łożyskowych chloru, takich jak zakłady przetwórcze i inne obiekty przemysłowe.

Materiały ze stali nierdzewnej, które mają bardzo wysoki poziom chromu, jak również gatunki stali nierdzewnej, które zawierają nikiel, mają zdolność do opierania się skalowaniu. Ten wysoki poziom stopu niklu może również zachować swoją wytrzymałość nawet w bardzo wysokich temperaturach. Mangan może być też dodawany w znacznych ilościach do składu stali nierdzewnej dla podobnych wyników jak stopy niklu, ale przy znacznie niższych kosztach.

Węgiel jest dodawany do niektórych rodzajów materiałów ze stali nierdzewnej, aby zwiększyć twardość i wytrzymałość. Kiedy materiały te są poddawane obróbce cieplnej, stal może być wzmocniona i szlifowana do stosowania w tworzeniu narzędzi, sztućców i żyletek.

Martenzytyczna stal nierdzewna była pierwszą stalą nierdzewną opracowaną komercyjnie (jako sztućce) i ma stosunkowo wysoką zawartość węgla (0,1 – 1,2%) w porównaniu z innymi stalami nierdzewnymi. Są to zwykłe stale chromowe zawierające od 12 do 18% chromu.

Podstawowe właściwości:

  • umiarkowana odporność na korozję,
  • mogą być hartowane przez obróbkę cieplną, dzięki czemu można osiągnąć wysoki poziom wytrzymałości i twardości,
  • słaba spawalność,
  • magnetyczność.

Powszechne zastosowania:

  • ostrza noża,
  • narzędzia chirurgiczne,
  • wały,
  • wrzeciona,
  • szpilki.

Są też zwykłe stale nierdzewne chromowe o różnej zawartości chromu – od 12 do 18% – ale o niskiej zawartości węgla.

Podstawowe właściwości:

  • umiarkowana (aż do dobrej) odporność na korozję, rosnąca wraz z zawartością chromu,
  • nieutwardzana przez obróbkę cieplną i zawsze używana w stanie wyżarzonym,
  • magnetyczność,
  • spawalność jest słaba,
  • formowalność nie jest tak dobra jak w przypadku innych gatunków.

Powszechne zastosowania:

  • elementy wykończenia samochodowego,
  • samochodowe układy wydechowe,
  • sprzęt kolczasty,
  • zbiorniki na ciepłą wodę.

Stale nierdzewne zawierające stosunkowo wysoki poziom chromu (między 18 a 28%) i umiarkowaną ilość niklu (między 4,5 a 8%)

Zawartość niklu jest niewystarczająca do wytworzenia w pełni austenitycznej struktury, a wynikowa kombinacja struktur ferrytowych i austenitycznych nazywana jest dupleksem. Większość stali duplex zawiera molibden w zakresie od 2,5 do 4%.

Podstawowe właściwości:

  • wysoka odporność na pękanie w wyniku korozji naprężeniowej,
  • zwiększona odporność na atak jonów chlorkowych,
  • wyższa wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności niż w przypadku stali austenitycznych lub ferrytycznych,
  • dobra spawalność i formowalność.

Powszechne zastosowania:

  • zastosowania morskie, w szczególności w lekko podwyższonych temperaturach,
  • wymienniki ciepła,
  • petrochemia.

Kiedy nikiel jest dodawany do stali nierdzewnej w wystarczających ilościach, struktura krystaliczna zmienia się na “austenit”. Podstawowy skład austenitycznych stali nierdzewnych wynosi 18% chromu i 8% niklu. 

Gatunki austenityczne są najczęściej stosowanymi gatunkami stali nierdzewnych, stanowiącymi ponad 70% produkcji (typ 304 jest zdecydowanie najczęściej występującym gatunkiem).

Podstawowe właściwości:

  • doskonała odporność na korozję,
  • doskonała spawalność (wszystkie procesy),
  • doskonała formowalność, zdolność do wytwarzania i plastyczność,
  • doskonałe właściwości czyszczące i higieniczne,
  • wysokie i doskonałe właściwości w niskich temperaturach,
  • niemagnetyczne (w przypadku wyżarzania),
  • hartowalne tylko przez pracę na zimno.

Powszechne zastosowania: 

  • sprężyny klawiszy klawiatury komputerowej,
  • zlewozmywaki kuchenne,
  • urządzenia do przetwarzania żywności,
  • zastosowania architektoniczne,
  • instalacje i urządzenia chemiczne.

Dlaczego stal nierdzewna nie rdzewieje?

Stal nierdzewna pozostaje nierdzewna lub nie rdzewieje z powodu wzajemnego oddziaływania jej pierwiastków stopowych i środowiska. Stal nierdzewna zawiera żelazo, chrom, mangan, krzem, węgiel i – w wielu przypadkach – znaczne ilości niklu i molibdenu. Elementy te reagują z tlenem z wody i powietrza, tworząc bardzo cienką, stabilną warstwę, która składa się z takich produktów korozji, jak tlenki metali i wodorotlenki. Chrom odgrywa dominującą rolę w reakcji z tlenem, aby utworzyć tę warstwę produktu korozji. W rzeczywistości, wszystkie stale nierdzewne z definicji zawierają co najmniej 10 procent chromu.

Obecność stabilnej warstwy zapobiega dodatkowej korozji, działając jako bariera, która ogranicza dostęp tlenu i wody do powierzchni metalu. Ponieważ folia tworzy się tak łatwo i szczelnie, nawet kilka warstw atomowych zmniejsza szybkość korozji do bardzo niskich poziomów. Fakt, że folia jest znacznie cieńsza od długości fali światła, sprawia, że trudno ją dostrzec bez pomocy nowoczesnych instrumentów. Tak więc, chociaż stal jest skorodowana na poziomie atomowym, to wydaje się nierdzewna. Natomiast zwykła, niedroga stal reaguje z tlenem z wody, tworząc stosunkowo niestabilną warstwę tlenku żelaza/wodorotlenku, która z czasem i pod wpływem wody i powietrza nadal rośnie. Folia ta, nazywana inaczej rdzą, osiąga grubość wystarczającą do tego, aby można ją było łatwo zauważyć wkrótce po wystawieniu na działanie wody i powietrza.

Podsumowując, stal nierdzewna nie rdzewieje, ponieważ jest wystarczająco reaktywna, aby chronić się przed dalszym atakiem, tworząc pasywną warstwę produktu korozji. (Inne ważne metale, takie jak tytan i aluminium, również opierają się na pasywnym tworzeniu się powłoki antykorozyjnej.) Ze względu na swoją trwałość i estetyczny wygląd, stal nierdzewna jest stosowana w wielu różnych produktach. 

Jakie formy korozji mogą wystąpić w stalach nierdzewnych?

Najczęstszymi formami korozji w stali nierdzewnej są:

  • Korozja wżerowa

Pasywna warstwa na stali nierdzewnej może być atakowana przez niektóre gatunki chemiczne. Jon chlorkowy Cl– jest najczęstszym z nich i znajduje się w codziennych materiałach, takich jak sól i wybielacz. Korozja wżerowa jest unikana poprzez upewnienie się, że stal nierdzewna nie wchodzi w długotrwały kontakt ze szkodliwymi substancjami chemicznymi lub poprzez wybór gatunku stali, który jest bardziej odporny na atak. Odporność na korozję wżerową można ocenić za pomocą liczby ekwiwalentnej oporności na wżery, obliczonej na podstawie zawartości stopu.

  • Korozja szczelinowa

Stal nierdzewna wymaga dopływu tlenu, aby upewnić się, że pasywna warstwa może tworzyć się na powierzchni. W bardzo ciasnych szczelinach nie zawsze jest możliwe, aby tlen uzyskał dostęp do powierzchni stali nierdzewnej, powodując tym samym, że jest ona podatna na atak. Korozji szczelinowej można uniknąć poprzez uszczelnienie szczelin elastycznym uszczelniaczem lub poprzez zastosowanie bardziej odpornego na korozję gatunku.

  • Korozja ogólna

Zazwyczaj stal nierdzewna nie koroduje równomiernie, tak jak zwykłe stale węglowe i stopowe. Jednakże, w przypadku niektórych substancji chemicznych, zwłaszcza kwasów, pasywna warstwa może być atakowana równomiernie w zależności od stężenia i temperatury, a straty metalu są rozłożone na całej powierzchni stali. Kwas solny i siarkowy w niektórych stężeniach są szczególnie agresywne wobec stali nierdzewnej.

  • Pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC)

Jest to stosunkowo rzadka forma korozji, która wymaga bardzo specyficznej kombinacji naprężeń rozciągających, temperatury i gatunków korozyjnych, często jonów chlorkowych, do jego wystąpienia. Typowe zastosowania, gdzie SCC może wystąpić, to zbiorniki z gorącą wodą i baseny. Inna forma, znana jako siarczkowe naprężeniowe pękanie korozyjne (SSCC), jest związana z siarkowodorem w poszukiwaniach i produkcji ropy naftowej i gazu.

  • Korozja międzykrystaliczna

Jest to obecnie dość rzadka forma korozji. Jeśli poziom węgla w stali jest zbyt wysoki, chrom może łączyć się z węglem, aby utworzyć węglik chromu. Dzieje się tak w temperaturach pomiędzy około 450-850 stopni C. Proces ten jest również nazywany uczuleniem i zazwyczaj występuje podczas spawania. Chrom dostępny w celu utworzenia pasywnej warstwy jest skutecznie zredukowany i może wystąpić korozja. Unika się tego poprzez wybór gatunku niskowęglowego (tzw. gatunku „L”) lub poprzez zastosowanie stali z dodatkiem tytanu lub niobu, która preferencyjnie łączy się z węglem.

  • Korozja galwaniczna

Jeżeli dwa różne metale stykają się ze sobą i z elektrolitem, np. wodą lub innym roztworem, możliwe jest utworzenie ogniwa galwanicznego. Jest to raczej akumulator i może przyspieszyć korozję mniej „szlachetnego” metalu. Można jej uniknąć poprzez oddzielenie metali za pomocą niemetalicznego izolatora, takiego jak guma.

Ile jest rodzajów stali nierdzewnej?

Stal nierdzewna jest zazwyczaj podzielona na 5 typów:

  • Ferrytyczna

Stale te są oparte na chromie z niewielkimi ilościami węgla (zwykle mniej niż 0,10%). Stale te mają podobną mikrostrukturę do stali węglowych i niskostopowych. Są one zazwyczaj ograniczone w użyciu do stosunkowo cienkich profili z powodu braku wytrzymałości na zgrzewy. Jednak tam, gdzie spawanie nie jest wymagane, oferują one szeroki zakres zastosowań. Nie mogą być hartowane przez obróbkę cieplną. Stale o wysokiej zawartości chromu z dodatkiem molibdenu mogą być używane w dość agresywnych warunkach, takich jak woda morska. Stale ferrytyczne są również wybierane ze względu na ich odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe. Nie są one tak formowalne, jak austenityczne stale nierdzewne. Są one magnetyczne.

  • Austenityczna

Te stale są najbardziej powszechne. Ich mikrostruktura pochodzi z dodatku niklu, manganu i azotu. Jest to ta sama struktura, która występuje w zwykłych stalach w znacznie wyższych temperaturach. Ta struktura nadaje tym stalom charakterystyczną kombinację spawalności i formowalności. Odporność na korozję może być zwiększona przez dodanie chromu, molibdenu i azotu. Nie mogą one być hartowane przez obróbkę cieplną, ale mają użyteczną właściwość bycia w stanie pracować hartowane do wysokiego poziomu wytrzymałości, zachowując jednocześnie użyteczny poziom ciągliwości i wytrzymałości. Standardowe stale austenityczne są podatne na korozję naprężeniową pęknięć. Wyższe gatunki stali austenitycznych niklowych mają zwiększoną odporność na korozję naprężeniową. Są one nominalnie niemagnetyczne, ale zazwyczaj wykazują pewną reakcję magnetyczną w zależności od składu i hartowania stali.

  • Martenzytyczna

Stale te są podobne do stali ferrytycznych, w oparciu o chrom, ale mają wyższy poziom węgla – aż do 1%. Pozwala to na ich hartowanie i odpuszczanie, podobnie jak stali węglowych i niskostopowych. Są one stosowane tam, gdzie wymagana jest wysoka wytrzymałość i umiarkowana odporność na korozję. Są one bardziej powszechne w długich produktach niż w formie arkuszy i płyt. Ogólnie rzecz biorąc, mają one niską spawalność i formowalność. Są one magnetyczne.

  • Duplex

Stale te mają mikrostrukturę, która jest w około 50% ferrytyczna i w 50% austenityczna. To daje im większą wytrzymałość niż stali ferrytycznych lub austenitycznych. Są one odporne na korozję naprężeniową. Tak zwane stale „lean duplex” są tak sformułowane, aby mieć porównywalną odporność na korozję do standardowych stali austenitycznych, ale o zwiększonej wytrzymałości i odporności na korozję naprężeniową. Stale „Superduplex” mają zwiększoną wytrzymałość i odporność na wszystkie formy korozji w porównaniu do standardowych stali austenitycznych. Nadają się one do spawania, ale wymagają staranności w doborze materiałów spawalniczych i energii liniowej. Posiadają umiarkowaną formowalność. Są magnetyczne, ale nie tak bardzo, jak gatunki ferrytyczne, martenzytyczne i PH z powodu 50% fazy austenitycznej.

  • Hartowane wytrąceniowe (PH)

Stale te mogą uzyskać bardzo wysoką wytrzymałość poprzez dodanie do stali takich elementów jak miedź, niob i aluminium. Dzięki odpowiedniej obróbce cieplnej „starzejącej się”, w matrycy stali tworzą się bardzo drobne cząstki, które nadają jej wytrzymałość. Stale te mogą być obrabiane do dość skomplikowanych kształtów, wymagających dobrej tolerancji przed końcową obróbką starzenia, ponieważ istnieje minimalne odkształcenie od końcowej obróbki. Jest to w przeciwieństwie do konwencjonalnego hartowania i odpuszczania w martenzytycznych stalach, gdzie zniekształcenia są większym problemem. Odporność na korozję jest porównywalna ze standardowymi stalami austenitycznymi, takimi jak 1.4301 (304). 

Jaka jest różnica między stalą nierdzewną 304 i 316?

To pytanie jest częstym pytaniem, jeśli chodzi o wybór gatunku stali nierdzewnej. Wśród najczęściej używanych stali nierdzewnych te dwa gatunki są podobne, ale z niewielkimi różnicami.

304  – ta stal nierdzewna jest najczęściej używanym gatunkiem, najbardziej obecnym w zastosowaniach przemysłowych i przy produkcji sprzętu kuchennego. Jest to wysoce żaroodporny gatunek stali nierdzewnej i oferuje dobrą odporność na korozję wielu korodentów chemicznych, jak również atmosfery przemysłowej. Z dobrą formowalnością,  stal nierdzewna w gatunku 304 może być łatwo spawana przez zastosowanie wszystkich powszechnie stosowanych metod.

Stal nierdzewna 304L jest to extra niskoemisyjna odmiana, która zapobiega szkodliwym opadom spawania. Ta odmiana oferuje taką samą odporność na korozję jak 304, ale z nieco niższymi właściwościami mechanicznymi.

Jeśli chodzi o stal nierdzewną 316, można oczekiwać tutaj lepszej odporności na korozję i wżery niż w gatunku 304 oraz wyższego poziomu wytrzymałości w podwyższonych temperaturach. Wynika to częściowo z dodania molibdenu. 

To właśnie czyni go idealnym gatunkiem stali nierdzewnej do takich zastosowań jak: pompy, zawory, sprzęt tekstylny i chemiczny, celulozowo-papierniczy i do zastosowań morskich. 

Stal nierdzewna 316L jest bardzo niską wersją węglową stali nierdzewnej 316, która pomaga uniknąć wytrącania z powodu spawania.

Teraz pytanie: 304 vs 316? 

Podczas gdy oba gatunki są dobre, jeśli chodzi o odporności na korozję, wytrzymałość, spawanie oraz odporność na ciepło, to stal nierdzewna w gatunku 316 dostaje niewielką wyższą ocenę w tych kategoriach ze względu na zmienność pierwiastków stopowych.

Poza stalą nierdzewną 304 i 316 bardziej powszechnie stosowane gatunki obejmują:

  • Typ 410 jest gatunkiem stali nierdzewnej obrabianym cieplnie, który idealnie nadaje się do stosowania w środowiskach, w których korozja nie jest poważna. Obejmuje ona: powietrze, słodką wodę oraz niektóre chemikalia i kwasy spożywcze. 

Hartowana i podwójnie ulepszona cieplnie odmiana jest używana do części w obsłudze siarczku wodoru.

  • Typ 409 wykazuje dobrą odporność na utlenianie i korozję oraz stwarza możliwości ekonomicznej poprawy wydajności szerokiego zakresu części, gdzie wygląd powierzchni nie ma znaczenia. Duża formowalność i spawalność pozwalają na stosowanie jej w wielu aplikacjach, takich jak na przykład układy wydechowe samochodów.
  • Typ 17-4/630 to gatunek stali nierdzewnej, który jest powszechnie stosowany na pokładach helikopterów, platform, przemysłu papierniczego, łopatek turbin i pojemników na odpady jądrowe. 17-4 stal nierdzewna wchodzi w skład rodziny hartowniczej, łączącej wysoką wytrzymałość i twardość z odpornością na korozję. Niskotemperaturowa obróbka cieplna eliminuje osadzanie się kamienia i zapobiega nadmiernemu odkształceniu.
  • Typ 17-4 to podwójnie starzona stal nierdzewna H1150, która charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i doskonałą odpornością na korozję, co czyni ten stop niezwykle wszechstronnym. Najczęściej spotykany jest w: pistoletach pneumatycznych, głowicach kijów golfowych, wałach śmigłowych i tłumikach.
  • Typ 201 to stal nierdzewna, która została pierwotnie opracowana do zastosowań w temperaturach poniżej zera. Z biegiem lat stała się ona również odpowiednia do wielu zastosowań konstrukcyjnych w temperaturach otoczenia. Należą do nich: przyczepy samochodowe, kolejowe wagony towarowe, urządzenia do przeładunku węgla i inne urządzenia transportowe, w których wymagana jest dobra odporność na korozję, wytrzymałość i tolerancja. Blacha ze stali nierdzewnej 201 jest tak sformułowana, aby mieć niższe i bardziej stabilne koszty, ze względu na zastąpienie tańszego manganu i azotu na część niklu znalezionego w stopach serii 300. Gatunek ten posiada pożądane połączenie ekonomii plus dobre właściwości mechaniczne i korozyjne.
  • Typ 430 to gatunek stali nierdzewnej będący częścią ferrytycznej rodziny stali nierdzewnej i stosowany w produktach przemysłowych i konsumpcyjnych, takich jak: płyty lodówek, wkładki kominowe, wykładziny zmywarek i wykończenia samochodowe. Gatunek ten łączy w sobie dobrą odporność na korozję i ciepło z dobrymi właściwościami mechanicznymi. Posiada również doskonałą odporność na korozję naprężeniową, a także odporność na działanie kwasów organicznych i kwasu azotowego.

Czy stal nierdzewna jest niemagnetyczna?

Powszechnie mówi się, że „stal nierdzewna jest niemagnetyczna”. Nie jest to ścisła prawda, a rzeczywista sytuacja jest raczej bardziej skomplikowana. Stopień reakcji magnetycznej lub przepuszczalności magnetycznej wynika z mikrostruktury stali. Całkowicie niemagnetyczny materiał ma względną przepuszczalność magnetyczną 1. Struktury austenityczne są całkowicie niemagnetyczne i tak 100% austenityczna stal nierdzewna miałaby przepuszczalność 1. W praktyce nie jest to osiągnięte. Zawsze jest niewielka ilość ferrytu i/lub martenzytu w stali, a więc wartości przepuszczalności są zawsze powyżej 1. Typowe wartości dla standardowych austenitycznych stali nierdzewnych mogą być rzędu 1,05 – 1,1. 

Istnieje możliwość zmiany przepuszczalności magnetycznej stali austenitycznych podczas obróbki. Na przykład, praca na zimno i spawanie mogą zwiększyć ilość martenzytu i ferrytu odpowiednio w stali. Znanym przykładem jest zlewozmywak ze stali nierdzewnej, w którym płaski ociekacz ma niewielką reakcję magnetyczną, podczas gdy wyciskana komora ma większą reakcję z powodu tworzenia się martenzytu, szczególnie w narożnikach.

W praktyce, austenityczne stale nierdzewne są używane do zastosowań „niemagnetycznych”, na przykład obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI). W tych przypadkach często konieczne jest uzgodnienie maksymalnej przepuszczalności magnetycznej między klientem a dostawcą. Może ona być już od 1,004.

Magnetyczne są stale martenzytyczne, ferrytyczne, dupleksowe i wytrąceniowe hartownicze.

Czy mogę używać stali nierdzewnej w niskich temperaturach?

Austenityczne stale nierdzewne są szeroko stosowane do obsługi tak niskich temperatur, jak płynny hel (-269 stopni C). Wynika to w dużej mierze z braku jasno określonego przejścia od stali ciągliwej do kruchego pękania w badaniach udarności.

Pomiaru twardości dokonuje się poprzez uderzenie małej próbki młotkiem wahadłowym. Odległość, w jakiej młot kołysze się po uderzeniu, jest miarą udarności. Im krótsza jest ta odległość, tym twardsza jest stal, ponieważ energia młotka jest pochłaniana przez próbkę. Udarność mierzona jest w dżulach (J). Minimalne wartości udarności są określone dla różnych zastosowań. Wartość 40 J jest uważana za rozsądną dla większości warunków pracy.

Stale o strukturze ferrytycznej lub martenzytycznej wykazują nagłą zmianę z ciągliwej (bezpiecznej) na kruchą (niebezpieczną) – pęknięcia przy małej różnicy temperatur. Nawet najlepsze z tych stali wykazują takie zachowanie w temperaturach wyższych niż -100 stopni C, a w wielu przypadkach tylko nieco poniżej zera.

Natomiast stale austenityczne wykazują tylko stopniowy spadek wartości udarności i nadal są znacznie powyżej 100 J w temperaturze -196 stopni C. 

Innym czynnikiem wpływającym na wybór stali w niskiej temperaturze jest zdolność do opierania się przemianie z austenitu na martenzyt. 

Czy mogę używać stali nierdzewnej w wysokich temperaturach?

Różne rodzaje stali nierdzewnej są stosowane w całym zakresie temperatur, od otoczenia do 1100 stopni C. Wybór gatunku zależy od kilku czynników:

  • maksymalna temperatura pracy,
  • czas w temperaturze, cykliczny charakter procesu,
  • rodzaj atmosfery (utleniająca, redukująca, siarczyzująca, nawęglana),
  • wymagania wytrzymałościowe.

W normach europejskich rozróżnia się pomiędzy stalami nierdzewnymi a żaroodpornymi, jednakże rozróżnienie to jest często zamazane i warto traktować je jako jedną grupę stali.

Coraz większe ilości chromu i krzemu nadają większą odporność na utlenianie. Coraz większe ilości niklu nadają większą odporność na nawęglanie.

Jak wybrać stal nierdzewną, która ma być użyta?

Większość decyzji o tym, jakiej stali użyć, opiera się na kombinacji następujących czynników:

  • Jakie jest środowisko korozyjne?

Atmosfera, woda, stężenie poszczególnych substancji chemicznych, zawartość chlorków, obecność kwasów.

  • Jaka jest temperatura pracy?

Wysokie temperatury zwykle przyspieszają tempo korozji i dlatego wskazują na wyższy gatunek. Niskie temperatury wymagają twardej stali austenitycznej.

  • Jaka wytrzymałość jest wymagana?

Wyższą wytrzymałość można uzyskać z wykorzystaniem stali austenitycznych, dupleksowych, martenzytycznych i PH. Inne procesy, takie jak spawanie i formowanie, często wpływają na to, który z nich jest najbardziej odpowiedni. Na przykład, wysokowytrzymałe stale austenityczne, produkowane w procesie hartowania, nie byłyby odpowiednie tam, gdzie spawanie jest konieczne, ponieważ proces ten spowodowałby zmiękczenie stali.

  • Jakie spawanie zostanie przeprowadzone?

Stale austenityczne są na ogół bardziej spawalne niż pozostałe rodzaje. Stale ferrytyczne nadają się do spawania w cienkich przekrojach. Stale dupleksowe wymagają większej staranności niż stale austenityczne, ale obecnie są uważane za w pełni spawalne. Gatunki martenzytyczne i PH są mniej spawalne.

  • Jaki stopień formowania jest wymagany do wykonania danego elementu?

Stale austenityczne są najbardziej formowalne ze wszystkich typów, które mogą być poddawane głębokiemu tłoczeniu lub rozciąganiu. Ogólnie rzecz biorąc, stale ferrytyczne nie są tak formowalne, ale nadal mogą być zdolne do wytwarzania dość skomplikowanych kształtów. Gatunki stali duplex, martenzytycznej i PH nie są szczególnie formowalne.

  • Jaka forma produktu jest wymagana?

Nie wszystkie gatunki są dostępne we wszystkich formach i rozmiarach produktów, na przykład arkusze, pręty, rury. Ogólnie rzecz biorąc, stale austenityczne są dostępne we wszystkich formach produktów w szerokim zakresie wymiarów. Ferrytyki częściej występują w postaci arkuszy niż prętów. W przypadku stali martenzytycznych jest odwrotnie.

  • Jakie są oczekiwania klienta co do właściwości materiału?

Jest to ważna kwestia, często pomijana w procesie selekcji. W szczególności: jakie są wymagania estetyczne w porównaniu z wymaganiami konstrukcyjnymi? Czasami określa się trwałość projektu, ale jest ona bardzo trudna do zagwarantowania.

Mogą również istnieć specjalne wymagania, takie jak właściwości niemagnetyczne, które należy wziąć pod uwagę.

Należy też pamiętać, że sam typ stali nie jest jedynym czynnikiem w procesie doboru materiału. Wykończenie powierzchni jest co najmniej tak samo ważne w wielu zastosowaniach, szczególnie tam, gdzie istnieje silny komponent estetyczny. 

  • Dostępność

Może istnieć idealnie prawidłowy wybór techniczny materiału, który nie może być wdrożony, ponieważ nie jest dostępny w wymaganym czasie.

  • Koszt

Czasami prawidłowa opcja techniczna nie jest ostatecznie wybrana tylko ze względu na koszty. Ważne jest jednak, aby oszacować koszt na właściwej podstawie. Wiele zastosowań stali nierdzewnej okazuje się korzystnymi, na podstawie kosztów cyklu życia, a nie kosztów początkowych. 

Ostateczny wybór będzie prawie na pewno w rękach specjalisty, ale zadanie może być prostsze poprzez zebranie jak największej ilości informacji na temat powyższych czynników. Brak informacji jest czasem różnicą pomiędzy udanym a nieudanym zastosowaniem. 

Co to jest „wielokrotna certyfikacja”?

Jest to sytuacja, w której partia stali spełnia więcej niż jedną specyfikację lub gatunek. Jest to sposób na bardziej efektywną produkcję stali nierdzewnej przez ograniczenie liczby różnych rodzajów stali w hutach. Skład chemiczny i właściwości mechaniczne stali mogą odpowiadać więcej niż jednemu gatunkowi w ramach tej samej normy lub wielu norm. Pozwala to również akcjonariuszom na zminimalizowanie poziomu zapasów.

Na przykład, często zdarza się, że 1.4401 i 1.4404 (316 i 316L) posiadają podwójny certyfikat – to znaczy, że zawartość węgla jest mniejsza niż 0,030%. Powszechne jest również stosowanie stali certyfikowanej zgodnie z normami europejskimi i amerykańskimi.

Sponsorzy generalni

Odsłon: 110

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *