Aliajele feroase sau metalele sunt metale care constau în cea mai mare parte din fier (Fe). Oțelul este un aliaj pe bază de fier care conține de obicei mai puțin de 1% carbon, în timp ce fierul conține frecvent 2% sau mai mult carbon. Fierul și oțelul sunt disponibile pe scară largă, sunt rezistente, ieftine și pot fi modelate prin turnare. Proprietățile aliajelor feroase pot fi îmbunătățite prin tratare termică și, în cazul oțelurilor, prin prelucrare (de exemplu, laminare sau forjare). Oțelurile inoxidabile au fost dezvoltate pentru a rezista la coroziune și, în general, conțin 12% sau mai mult crom și pot conține nichel în orice cantitate până la sau chiar peste conținutul de crom, în funcție de proprietățile mecanice dorite și de aplicație.

Există mai multe tipuri de oțeluri inoxidabile. Atunci când se iau în considerare aceste aliaje pentru a fi utilizate într-un mediu coroziv, cea mai utilizată metodă de selecție inițială este compararea ratingurilor PREn (numărul echivalent de rezistență la înțepături) între materiale. Aceasta se calculează folosind procentul în greutate al elementelor cheie de aliere prezente în orice tip de oțel inoxidabil. Formula este:

PREn = % Cr + (3,3 x % Mo) + (16 x % N)

Evident, se consideră că aliajele care conțin cele mai mari cantități de crom, molibden și azot posedă o rezistență mai bună la coroziunea prin înțepare. Acest lucru poate fi însoțit de o creștere corespunzătoare a rezistenței la tracțiune și a limitei de curgere.

Oțeluri inoxidabile feritice

Oțelurile inoxidabile își datorează capacitatea de a rezista la coroziune în primul rând prezenței unei pelicule pasive pe suprafața lor. Cromul este principalul responsabil pentru formarea acestei pelicule pasive. Fierul încetează să ruginească la un conținut de aproximativ 12% de crom. Rezistența la corozivi oxidanți crește rapid odată cu conținutul de crom până la aproximativ 20%. Dincolo de acest nivel, însă, rezistența crește într-un ritm mai treptat și în scădere. În consecință, foarte puține aliaje inoxidabile conțin mai mult de 27% crom. Aceste aliaje sunt compuse în principal din crom și fier, cu un conținut redus de carbon. Aliajele sunt adesea clasificate în funcție de structura lor cristalină, care este influențată de chimie și prelucrare, inclusiv de tratarea termică. Oțelurile inoxidabile feritice au o structură cristalină care este în principal ferită.

Oțeluri inoxidabile martensitice

Adaptarea unei cantități suficiente de carbon la aliajele de crom și fier duce la obținerea unor aliaje care pot fi călite și revenite. Rezistența la coroziune este oarecum redusă de nivelul de carbon, dar reducerea este minimizată atunci când aceste aliaje sunt complet călite și revenite. În consecință, aliajele cu conținut ridicat de carbon (peste 0,15% C) sunt utilizate în mod normal numai în stare complet călit și revenit. Structura lor la răcirea rapidă de la temperaturi de peste 1600°F / 870°C este în principal martensitică.

Nivelurile martensitice comune includ: MTEK 410, MTEK 416, MTEK 420, MTEK 431 și MTEK 440.

Oțeluri inoxidabile austenitice

Dintre toate elementele adăugate la aliajul de bază de crom și fier, nichelul este cel mai important. Acesta nu numai că îmbunătățește rezistența la coroziune, dar modifică și structura și proprietățile mecanice ale aliajului. Pe măsură ce nichelul este adăugat în cantități din ce în ce mai mari la un aliaj ferit de fier/cromo, structura aliajului se schimbă de la ferită, trecând prin amestec de ferită și austenită, la austenită în esență numai austenită. Cele mai multe „calități 18-8” (o descriere obișnuită a inoxului 304 care este alcătuit din aproximativ 18% crom și 8% nichel) sunt realizate cu cantități controlate de ferită pentru îmbunătățirea caracteristicilor de sudare și o rezistență mai mare. Schimbarea structurii este însoțită de o creștere accentuată a ductilității și tenacității. Aliajele inoxidabile, cu structură predominant austenitică, alcătuiesc o familie de oțeluri inoxidabile care sunt de departe cele mai utilizate dintre toate tipurile.

Oțeluri inoxidabile super austenitice

În anumite condiții agresive, clasele generale de oțeluri inoxidabile austenitice sunt mai susceptibile la fisuri, la coroziunea în crăpături și la fisurarea prin coroziune sub tensiune. Acest lucru a dus la dezvoltarea și adăugarea de adaosuri la familia austenitelor, denumite oțeluri inoxidabile super austenitice.

Utilizarea oțelurilor super austenitice este în creștere rapidă datorită condițiilor în schimbare din industriile de procesare actuale. Se adoptă o abordare de tipul „montează-l și uită-l” pentru a utiliza aliaje care nu necesită o înlocuire constantă și regulată în condiții cum ar fi apa de mare adâncime și instalațiile de proces cu circuit închis la temperaturi ridicate.

Oțelurile inoxidabile super austenitice conțin niveluri ridicate de crom și nichel împreună cu adaosuri semnificative de molibden și azot. Rezultatul este o serie de austenitici. Acestea sunt cu până la 30% mai rezistente decât oțelurile inoxidabile convenționale din seria 300 și oferă o rezistență superioară la fisurare, la coroziunea în crăpături și la fisurarea prin coroziune sub tensiune. Un oțel inoxidabil austenitic este considerat super austenitic atunci când PREn-ul său depășește 40.

Cele mai comune clase super austenitice includ: MTEK 20, MTEK 20M, MTEK 6XN și 254SMO®.

Oțeluri inoxidabile duplex

Oțelurile inoxidabile duplex sunt aliaje cu structuri considerate în general ca fiind formate din părți aproximativ egale de austenită și ferită, cu o distribuție a fazelor 60/40, 40/60 fiind plicul considerat pe scară largă ca fiind acceptabil.

Combinația austenită/ferită produce aliaje cu o rezistență de două ori mai mare decât cea a oțelurilor inoxidabile austenitice convenționale.

Oțelurile inoxidabile duplex sunt practic imune la fisurarea prin coroziune sub tensiune (călcâiul lui Ahile al oțelurilor inoxidabile austenitice obișnuite) și sunt foarte rezistente la coroziunea prin înțepare și la coroziunea în crăpături. Posedând aceste caracteristici, nu este surprinzător să constatăm că majoritatea aplicațiilor (dar în niciun caz toate) sunt legate de apa de mare. Oțelurile inoxidabile duplex au multe utilizări în producția de petrol și gaze offshore și în echipamentele navale, în special în subteran.

Cele mai comune clase duplex sunt: MTEK 2205, MTEK 29MN / CD4MCuN, Ferralium® 255, Zeron® 100

Oțeluri inoxidabile de călire prin precipitare (călite prin îmbătrânire)

Nevoia de oțeluri inoxidabile care să combine rezistența excelentă la coroziune a tipurilor austenitice cu capacitatea de a fi călite prin tratament termic a dus la dezvoltarea unei familii de oțeluri inoxidabile cunoscute sub numele de tipuri PH. Aceștia pot fi căliți prin precipitare (îmbătrânire) la temperaturi scăzute (900°F / 480°C), reducând la minimum distorsiunile.

Cele mai comune sunt: MTEK 17-4PH®, MTEK 15-5PH®, MTEK și 14-4PH®.

Aveți întrebări? Contactați experții în metale acum.