Stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo to kategoria stopów stali nierdzewnej, które poddawane są procesowi obróbki cieplnej zwanemu utwardzaniem wydzieleniowym w celu zwiększenia ich wytrzymałości i twardości. Proces ten polega na tworzeniu się drobnych wydzieleń (małych cząstek) w mikrostrukturze stali, które utrudniają ruch dyslokacyjny, prowadząc do wzrostu właściwości mechanicznych, takich jak wytrzymałość i twardość.
Kluczowe cechy stali nierdzewnych utwardzanych wydzieleniowo:
Wysoka wytrzymałość i odporność na korozję: Utwardzane wydzieleniowo stale nierdzewne zachowują typową dla stali nierdzewnych odporność na korozję, osiągając jednocześnie wysoką wytrzymałość w procesie obróbki cieplnej.
Proces obróbki cieplnej:
1. Obróbka cieplna w roztworze: Stal podgrzewa się do wysokiej temperatury (zwykle około 1000°C do 1100°C) w celu rozpuszczenia pierwiastków stopowych (takich jak aluminium, miedź lub niob) w stały roztwór.
2. Starzenie się: Po hartowaniu (szybkim schłodzeniu) stal starzeje się w niższej temperaturze (około 500°C do 700°C). Sprzyja to wytrącaniu się cząstek utwardzających, które utrudniają ruch dyslokacyjny, wzmacniając w ten sposób materiał.
3. Skład: Stale nierdzewne utwardzane wydzieleniowo są zwykle domieszkowane pierwiastkami takimi jak miedź, aluminium, niob, tytan lub molibden, które przyczyniają się do wytrącania twardych faz, które zwiększają wytrzymałość stali.
Stopnie: Dobrze znanym przykładem stali nierdzewnej utwardzanej wydzieleniowo jest stal nierdzewna 17-4 PH, która zawiera żelazo, chrom, nikiel i miedź. Inne gatunki, takie jak 15-5 PH i 13-8 Mo, są również powszechnie stosowane w zastosowaniach wymagających połączenia wysokiej wytrzymałości i odporności na korozję.
Aplikacje: Stale nierdzewne utwardzane wydzieleniowo są szeroko stosowane w gałęziach przemysłu, w których istotna jest zarówno wysoka wytrzymałość, jak i odporność na korozję, np. w:
1. Przemysł lotniczy: Elementy samolotów, łopatki turbin, elementy złączne.
2. Medyczne: Narzędzia chirurgiczne, implanty.
3. Obróbka chemiczna: Pompy, zawory i inne elementy narażone na działanie trudnych warunków.
4. Morskie: Komponenty narażone na działanie środowiska słonej wody.
1. Zalety:
Wysoka wytrzymałość porównywalna z niektórymi stalami narzędziowymi.
Doskonała odporność na korozję i utlenianie, szczególnie w środowiskach o wysokiej temperaturze i agresywnych.
Dobra odkształcalność i obrabialność w stanie po obróbce roztworowej.
2. Wady:
Może być droższy niż inne stale nierdzewne ze względu na dodatki stopowe i obróbkę.
Starzenie się w wysokich temperaturach przez długi czas może skutkować kruchością, jeśli nie jest dokładnie kontrolowane.
Przykładowe gatunki stali nierdzewnych utwardzanych wydzieleniowo:
1,17-4 PH (znany również jako 630): Zawiera około 17% chromu, 4% niklu i 4% miedzi. Gatunek ten jest jednym z najczęściej stosowanych i oferuje połączenie dobrych właściwości mechanicznych i odporności na korozję.
2,15-5 PH: Podobny do 17-4 PH, ale o nieco wyższej wytrzymałości i odporności na korozję, często stosowany w przemyśle lotniczym i chemicznym.
3.13-8 Pon.: Zawiera około 13% chromu, 8% niklu i molibdenu, co zapewnia doskonałą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe.
Podsumowując, stale nierdzewne utwardzane wydzieleniowo to bardzo wszechstronne materiały, które łączą zalety odporności stali nierdzewnej na korozję z ulepszonymi właściwościami mechanicznymi, takimi jak wysoka wytrzymałość, dzięki czemu nadają się do wymagających zastosowań w wielu gałęziach przemysłu.
