U metalurgiji, nehrđajući čelik je legura čelika s najmanje 10,5% kroma sa ili bez drugih legirajućih elemenata i najviše 1,2% ugljika po masi.Nehrđajući čelici, također poznati kao inox čelici ili inox od francuskog inoxidable (neoksidirajući), sulegure čelikakoji su vrlo poznati po svojoj otpornosti na koroziju, koja raste s povećanjem sadržaja kroma.Otpornost na koroziju također se može povećati dodatkom nikla i molibdena.Otpornost ovih metalnih legura na kemijske učinke korozivnih sredstava temelji se na pasivizaciji.Da bi se pasivizacija dogodila i ostala stabilna, legura Fe-Cr mora imati minimalni udio kroma od oko 10,5% masenog udjela, iznad kojeg se može pojaviti pasivnost, a ispod je nemoguće.Krom se može koristiti kao element za stvrdnjavanje i često se koristi s elementom za stvrdnjavanje kao što je nikal za postizanje vrhunskih mehaničkih svojstava.

Duplex nehrđajući čelik

Kao što im ime kaže, Duplex nehrđajući čelici su kombinacija dviju glavnih vrsta legura.Imaju mješovitu mikrostrukturu austenita i ferita, a cilj je obično proizvesti mješavinu 50/50, iako u komercijalnim legurama omjer može biti 40/60.Njihova otpornost na koroziju slična je njihovim austenitnim parnjacima, ali njihova otpornost na naponsku koroziju (osobito na pucanje uzrokovano kloridnom naponskom korozijom), vlačna čvrstoća i granice razvlačenja (otprilike dvostruko veće od granice razvlačenja austenitnih nehrđajućih čelika) općenito su superiornije od onih austenitnih ocjene.U duplex nehrđajućem čeliku, ugljik se održava na vrlo niskim razinama (C<0,03%).Sadržaj kroma je u rasponu od 21,00 do 26,00%, sadržaj nikla u rasponu od 3,50 do 8,00%, a ove legure mogu sadržavati molibden (do 4,50%).Žilavost i duktilnost općenito su između austenitnih i feritnih stupnjeva.Duplex kvalitete obično se dijele u tri podskupine na temelju njihove otpornosti na koroziju: lean duplex, standardni duplex i superduplex.Superduplex čelici imaju povećanu čvrstoću i otpornost na sve oblike korozije u usporedbi sa standardnim austenitnim čelicima.Uobičajena uporaba uključuje pomorske primjene, petrokemijska postrojenja, postrojenja za desalinizaciju, izmjenjivače topline i industriju proizvodnje papira.Danas je industrija nafte i plina najveći korisnik te se zalagala za više klasa otpornih na koroziju, što je dovelo do razvoja superduplex čelika.

Otpornost nehrđajućeg čelika na kemijske učinke korozivnih sredstava temelji se na pasivizaciji.Da bi se pasivizacija dogodila i ostala stabilna, legura Fe-Cr mora imati minimalni udio kroma od oko 10,5% masenog udjela, iznad kojeg se može pojaviti pasivnost, a ispod je nemoguće.Krom se može koristiti kao element za stvrdnjavanje i često se koristi s elementom za stvrdnjavanje kao što je nikal za postizanje vrhunskih mehaničkih svojstava.

Duplex nehrđajući čelici – SAF 2205 – 1.4462

Uobičajeni dupleks nehrđajući čelik je SAF 2205 (zaštitni znak u vlasništvu Sandvika za 22Cr dupleks (feritno-austenitni) nehrđajući čelik), koji obično sadrži 22% kroma i 5% nikla.Ima izvrsnu otpornost na koroziju i veliku čvrstoću, 2205 je najčešće korišten duplex nehrđajući čelik.Primjena SAF 2205 je u sljedećim industrijama:

• Transport, skladištenje i kemijska obrada
• Oprema za obradu
• Okruženje s visokim sadržajem klorida i morsko okruženje
• Istraživanje nafte i plina
• Strojevi za papir

Svojstva Duplex nehrđajućeg čelika

Svojstva materijala su intenzivna svojstva, što znači da su neovisna o količini mase i mogu varirati od mjesta do mjesta unutar sustava u bilo kojem trenutku.Znanost o materijalima uključuje proučavanje strukture materijala i njihovo povezivanje s njihovim svojstvima (mehaničkim, električnim, itd.).Nakon što znanstvenici za materijale saznaju za ovu korelaciju strukture i svojstava, mogu nastaviti proučavati relativne performanse materijala u određenoj primjeni.Glavne odrednice strukture materijala, a time i njegovih svojstava, su njegovi sastavni kemijski elementi i način na koji je prerađen u svoj konačni oblik.

Mehanička svojstva Duplex nehrđajućeg čelika

Materijali se često biraju za različite primjene jer imaju poželjne kombinacije mehaničkih karakteristika.Za konstrukcijske primjene svojstva materijala su ključna i inženjeri ih moraju uzeti u obzir.

Čvrstoća Duplex nehrđajućeg čelika

U mehanici materijala,čvrstoća materijalaje njegova sposobnost da izdrži primijenjeno opterećenje bez kvara ili plastične deformacije.Čvrstoća materijala razmatra odnos između vanjskih opterećenja primijenjenih na materijal i rezultirajuće deformacije ili promjene dimenzija materijala.Čvrstoća materijala je njegova sposobnost da izdrži ovo primijenjeno opterećenje bez kvara ili plastične deformacije.

Krajnja vlačna čvrstoća

Granična vlačna čvrstoća duplex nehrđajućeg čelika – SAF 2205 je 620 MPa.

Thekrajnja vlačna čvrstoćaje maksimum na inženjerstvukrivulja naprezanje-deformacija.To odgovara maksimalnom naprezanju koje podnosi struktura u napetosti.Krajnja vlačna čvrstoća često se skraćuje na "vlačna čvrstoća" ili "krajnja".Ako se ovaj stres primjenjuje i održava, doći će do prijeloma.Često je ta vrijednost znatno veća od granice tečenja (čak 50 do 60 posto više od tečenja za neke vrste metala).Kada duktilni materijal postigne svoju krajnju čvrstoću, dolazi do grla gdje se površina poprečnog presjeka lokalno smanjuje.Krivulja naprezanje-deformacija ne sadrži veće naprezanje od krajnje čvrstoće.Iako se deformacije mogu nastaviti povećavati, naprezanje se obično smanjuje nakon postizanja krajnje čvrstoće.To je intenzivno svojstvo;stoga njegova vrijednost ne ovisi o veličini ispitnog uzorka.Međutim, to ovisi o drugim čimbenicima, kao što je priprema uzorka, prisutnost ili nedostatak površinskih defekata, te temperatura okoline i materijala za ispitivanje.Krajnje vlačne čvrstoće variraju od 50 MPa za aluminij do čak 3000 MPa za čelik vrlo visoke čvrstoće.

Čvrstoća popuštanja

Granica razvlačenja duplex nehrđajućeg čelika – SAF 2205 je 440 MPa.

Thegranica razvlačenjaje točka na akrivulja naprezanje-deformacijakoji označava granicu elastičnog ponašanja i početak plastičnog ponašanja.Granica tečenja ili granica tečenja je svojstvo materijala definirano kao naprezanje pri kojem se materijal počinje plastično deformirati.Nasuprot tome, granica tečenja je točka gdje počinje nelinearna (elastična + plastična) deformacija.Prije granice popuštanja, materijal će se elastično deformirati i vratiti u svoj izvorni oblik kada se primijenjeno naprezanje ukloni.Nakon što se prijeđe granica tečenja, dio deformacije bit će trajan i nepovratan.Neki čelici i drugi materijali pokazuju ponašanje koje se naziva fenomenom granice razvlačenja.Granice razvlačenja variraju od 35 MPa za aluminij niske čvrstoće do više od 1400 MPa za čelik visoke čvrstoće.

Youngov modul elastičnosti

Youngov modul elastičnosti duplex nehrđajućeg čelika – SAF 2205 je 200 GPa.

Youngov modul elastičnostije modul elastičnosti za vlačno i tlačno naprezanje u linearnom režimu elastičnosti jednoosne deformacije i obično se procjenjuje vlačnim ispitivanjima.Do graničnog naprezanja, tijelo će moći povratiti svoje dimenzije uklanjanjem opterećenja.Primijenjena naprezanja uzrokuju pomicanje atoma u kristalu iz svog ravnotežnog položaja i sveatomipomiču se jednako i zadržavaju svoju relativnu geometriju.Kada se naprezanja uklone, svi se atomi vraćaju u svoje prvobitne položaje i ne dolazi do trajne deformacije.PremaHookeov zakon, naprezanje je proporcionalno deformaciji (u elastičnom području), a nagib je Youngov modul.Youngov modul jednak je uzdužnom naprezanju podijeljenom s deformacijom.

Tvrdoća Duplex nehrđajućeg čelika

Tvrdoća po Brinellu duplex nehrđajućeg čelika – SAF 2205 je približno 217 MPa.

U znanosti o materijalima,tvrdoćaje sposobnost da izdrži površinsko udubljenje (lokalizirana plastična deformacija) i grebanje.Tvrdoća je vjerojatno najloše definirano svojstvo materijala jer može ukazivati ​​na otpornost na grebanje, abraziju, udubljenje ili čak otpornost na oblikovanje ili lokaliziranu plastičnu deformaciju.Tvrdoća je važna s inženjerskog stajališta jer otpornost na trošenje trenjem ili erozijom parom, uljem i vodom općenito raste s tvrdoćom.

Ispitivanje tvrdoće po Brinelluje jedan od testova tvrdoće utiskivanja razvijen za ispitivanje tvrdoće.U Brinellovim testovima, tvrdi, sferni utiskivač se pod određenim opterećenjem gura u površinu metala koji se ispituje.Tipično ispitivanje koristi kuglicu od kaljenog čelika promjera 10 mm (0,39 inča) kao utiskivač sa silom od 3000 kgf (29,42 kN; 6614 lbf).Opterećenje se održava konstantnim određeno vrijeme (između 10 i 30 s).Za mekše materijale koristi se manja sila;za tvrđe materijale kuglica od volfram karbida zamjenjuje se čeličnom kuglicom.

Test daje numeričke rezultate za kvantificiranje tvrdoće materijala, koja se izražava Brinellovim brojem tvrdoće – HB.Broj tvrdoće po Brinellu najčešće korišteni standardi ispitivanja (ASTM E10-14[2] i ISO 6506–1:2005) označavaju kao HBW (H od tvrdoće, B od Brinella, a W od materijala utiskivača, volframa (wolfram) karbid).U prijašnjim standardima, HB ili HBS su se koristili za označavanje mjerenja obavljenih čeličnim utiskivačima.

Broj tvrdoće po Brinellu (HB) je opterećenje podijeljeno s površinom udubljenja.Promjer otiska se mjeri mikroskopom sa superponiranom skalom.Broj tvrdoće po Brinellu izračunava se iz jednadžbe:

Postoje različite ispitne metode u uobičajenoj upotrebi (npr. Brinell,Knoop,Vickers, iRockwell).Dostupne su tablice koje koreliraju brojeve tvrdoće iz različitih ispitnih metoda gdje je korelacija primjenjiva.U svim ljestvicama, visok broj tvrdoće predstavlja tvrdi metal.

Toplinska svojstva Duplex nehrđajućeg čelika

Toplinska svojstva materijala odnose se na reakciju materijala na promjene u njihovimtemperaturai primjenatoplina.Kao krutina upijaenergijeu obliku topline, temperatura mu raste, a dimenzije se povećavaju.Ali različiti materijali različito reagiraju na primjenu topline.

Toplinski kapacitet,toplinsko širenje, itoplinska vodljivostčesto su kritični u praktičnoj uporabi čvrstih tvari.

Talište dupleks nehrđajućeg čelika

Talište duplex nehrđajućeg čelika – SAF 2205 čelika je oko 1450°C.

Općenito, taljenje je fazna promjena tvari iz krute u tekuću fazu.Thetalištetvari je temperatura na kojoj se ta fazna promjena događa.Talište također definira stanje u kojem krutina i tekućina mogu postojati u ravnoteži.

Toplinska vodljivost Duplex nehrđajućeg čelika

Toplinska vodljivost duplex nehrđajućeg čelika – SAF 2205 je 19 W/(m. K).

Karakteristike prijenosa topline čvrstog materijala mjere se svojstvom koje se nazivatoplinska vodljivost, k (ili λ), mjereno u W/mK Mjeri sposobnost tvari da prenosi toplinu kroz materijalkondukcija.Imajte na umu daFourierov zakonodnosi se na sve tvari, bez obzira na njihovo stanje (kruto, tekuće ili plinovito).Stoga je definiran i za tekućine i plinove.

Thetoplinska vodljivostvećine tekućina i krutina varira s temperaturom, a za pare također ovisi o tlaku.Općenito:

Većina materijala je gotovo homogena, stoga obično možemo napisati k = k (T).Slične definicije povezane su s toplinskom vodljivošću u y- i z-smjerovima (ky, kz), ali za izotropni materijal, toplinska vodljivost je neovisna o smjeru prijenosa, kx = ky = kz = k.