Varmebehandlingsegenskaber og ydeevnekarakteristika af ferritisk og martensitisk rustfrit stål
3. Ferritisk rustfrit stål
Ferritisk rustfrit stål har krom som hovedelementet med et indhold på 12% til 30% Cr. Denne type stål har en enkeltfasestruktur, ingen faseovergang og stærke magnetiske egenskaber. Dens almindelige stålkvalitet er 430. Den billigere rustfri stål type 409 blev udviklet af USA i 1960'erne for at reducere prisen på rustfrit stål. Det er meget udbredt i lyddæmpere og kloakrør til biler og motorcykler, og er også i kategorien ferritisk rustfrit stål.
Denne type stål har lav styrke og kan ligesom austenitisk stål ikke forstærkes ved varmebehandling. Derudover er kornvæksten forårsaget af varmebehandling hurtigere end austenitisk stål, og kornstørrelsen er større. For at undgå kornvækst og austenitfasetransformation under varmebehandlingen bør temperaturen derfor ikke være for høj. Generelt overstiger varmebehandlingens maksimale temperatur ikke 850 grader. Tabel 4 viser temperaturområdet for ferritiske rustfrie stål.
Tabel 4: Temperaturområder for ferritisk rustfrit stål
Når ferritisk rustfrit stål behandles, er det nødvendigt at holde opholdstiden ved en temperatur på 370 til 550 grader, især ferritisk rustfrit stål med højt-chromindhold. Hvis materialet holdes i et temperaturområde på 370 til 550 grader i lang tid, er det let at udvikle en 475 graders brud, det vil sige, at hårdheden øges, forlængelsen falder betydeligt eller bliver nul, og materialets korrosionsbestandighed falder også. Eksperimenter har vist, at efter at 27Cr stål er opvarmet til 475 grader i 100 timer, øges trækstyrken af materialet ved stuetemperatur med 50%, flydespændingen øges med 150%, og forlængelsen bliver nul. Derudover er dette ståls svejseydelse ikke god (kornene i den svejsevarme{14}}berørte zone er imponerende og sprøde).
4. Martensitisk rustfrit stål
Karakteristikaene for martensitisk rustfrit stål er meget forskellige fra de to første typer rustfrit stål. Denne type rustfrit stål har et andet fasetransformationspunkt og kan hærdes ved bratkøling. På grund af dets høje kromindhold og gode sejhed kan dens styrke og sejhed desuden justeres inden for et bredt område under anløbning. Derfor kan martensitisk rustfrit stål bruges som konstruktionsstål og værktøjsstål.
Når martensitisk rustfrit stål anvendes som værktøjsstål, er det i bratkølende tilstand. Til bratkøling skal temperaturen hæves over det kritiske punkt, så karbiderne kan omdannes til austenit. Når temperaturen hæves for at smelte karbider, sænkes hastigheden af kulstofdiffusion. For at opnå en ensartet austenitstruktur er opvarmningstemperaturen normalt 50 grader højere end den kritiske temperatur, og der kræves en vis holdetid for at lade karbiderne smelte fuldstændigt og jævnt. Selvfølgelig vil opvarmning i for lang tid eller ved for høj temperatur forårsage ujævn martensitdannelse og øge den resterende austenitstruktur, hvorved der genereres indre spændinger i materialet på grund af forskellen i ekspansion. Martensitisk stål er en type stål, der er følsom over for termisk revnedannelse. Den har lav varmeoverførsel ved lave temperaturer og er meget tilbøjelig til at revne, når den opvarmes hurtigt. Derfor, når du bruger materialer med store dele, skal det forvarmes og derefter afkøles hurtigt. Tabel 5 viser anløbningstemperaturerne for martensitiske rustfrie stål.
Tabel 5: Anløbstemperaturer af martensitisk rustfrit stål
Når det anvendes som konstruktionsstål, bør anløbning (hærdning og udglødning) udføres i overensstemmelse med hærdning. Martensitisk rustfrit stål har tempereret skørhed, og temperaturen bør ikke være lavere end 580 grader. Ved afkøling fra tempereringstemperaturer anvendes ofte oliequenching for at undgå skør varme; Det skal bemærkes, at martensitisk rustfrit stål skal udglødes hurtigt efter bratkøling.
5. Forvitrings-hærdende rustfrit stål
Selvom austenitisk, ferritisk og martensitisk rustfrit stål er meget udbredt, har de stadig nogle vanskeligheder ved at blive brugt som konstruktionsstål. Austenitisk rustfrit stål har en lav flydespænding på kun omkring 200N/mm2 og er endnu ikke egnet til brug som konstruktionsstål. Selvom martensitisk rustfrit stål kan opnå høj flydespænding ved varmebehandling, såsom udglødning og anløbning, er dets korrosionsbestandighed dårlig. Til applikationer, der kræver høj korrosionsbestandighed og høj styrke, er der udviklet en ny type Cr-Ni rustfrit stål - vejrbestandigt-hærdende rustfrit stål (også kaldet PH rustfrit stål).
Varmebehandlingen af den nye type rustfrit stål omfatter udglødning, fuldglødning, opløsningsglødning, ældningsglødning og transformationshærdning. Dens egenskaber er:
• Den er blød, når den er moden og kan let omarbejdes.
• De nødvendige egenskaber kan opnås ved passende ældningsbehandling.
• Det har samme korrosionsbestandighed som lignende rustfrit stål, med forbedret modstand mod spændingskorrosionsrevner.
• Transformation quenching er processen med quenching under en bestemt temperatur. Det mest almindeligt anvendte rustfri stål til udfældningshærdning er martensitisk, og dets stålkvalitet er 631 (0Crl7Ni7A1). Hærdningen af denne type stål involverer først brugen af en løsning, opvarmning af materialet til 1000-1100 grader og derefter afkøling af det hurtigt, og derefter udførelse af ældningsbehandling ved forskellige temperaturer i henhold til de forskellige krav til maskinværktøjet, såsom 621 grader, 565 grader og 510 graders aldring.
Ud fra ovenstående analyse kan det ses, at udglødning af rustfrit stål er kompleks. Forskellige udglødningsmetoder bør anvendes i henhold til egenskaberne for forskellige stålkvaliteter for at opfylde brugernes forskellige krav.
