Roostevabast terasest plaadil, mis on tänapäevastes tööstus- ja tsiviilrakendustes laialdaselt kasutatav alusmaterjal, on omadused ja rakendused, mis sõltuvad suuresti selle esmase materjali keemilisest koostisest ja mikrostruktuurist. Roostevabast terasest plaadi südamikumaterjal on raud. Legeerelementide, nagu kroom (Cr), nikkel (Ni) ja molübdeen (Mo) lisamine loob korrosioonikindla -passiveerimiskile, mille tulemuseks on suurepärane korrosioonikindlus, tugevus ja töödeldavus. Sulami koostise ja jõudluse erinevuste põhjal võib roostevabast terasest plaadid jagada nelja põhitüüpi: austeniit-, ferriit-, martensiit- ja dupleks-roostevaba teras. Iga tüüp on mõeldud konkreetsete rakenduste jaoks.
Austeniitse roostevaba teras: kõrge korrosioonikindluse ja vormitavuse esindaja
Austeniitset roostevaba teras on enim toodetud ja laialdasemalt kasutatav roostevaba terasplaadi tüüp, mida tavaliselt esindavad seeriad 304 (06Cr19Ni10) ja 316 (06Cr17Ni12Mo2). Selle põhiomadused on kroomisisaldus 16%-26% ja niklisisaldus 8%-12% (316 sisaldab 2%-3% molübdeeni), mille tulemusena moodustuvad lahuse töötlemisel näokesksed kuupmeetrilised (FCC) austeniitsed terad. Nikli lisamine suurendab oluliselt materjali sitkust, säilitades suurepärase elastsuse vahemikus -196 kraadi kuni 800 kraadi. Kroom ja molübdeen moodustavad sünergistlikult tiheda Cr₂O₃ passiveerimiskile, mis tagab tugeva korrosioonikindluse õhule, veeaurule ning nõrgale happelisele ja leelisele keskkonnale. 304. Roostevaba terast kasutatakse laialdaselt toiduseadmetes, arhitektuursetes kaunistustes ja kemikaalide mahutites tänu oma taskukohasele hinnale ja suurepärasele vastupidavusele üldisele korrosioonile. Molübdeeni lisamine suurendab veelgi 316 vastupidavust kloriidioonide täppide tekkele, muutes selle eelistatud valikuks meretehnika, meditsiiniseadmete ja tipptasemel keemiaseadmete jaoks. Lisaks on austeniitsest roostevaba teras mittemagnetiline ja sellel on tugev kalduvus külmtöötlemise tõttu kõvastuda, võimaldades sellest vormida keerulisi kujundeid selliste protsesside abil nagu stantsimine ja painutamine, et vastata erinevatele disaininõuetele.
Ferriitne roostevaba teras: odava hinna ja pingekorrosioonikindluse jaoks parim valik.
Ferriitse roostevaba teras sisaldab peamise legeeriva elemendina kroomi (10,5%-30%), tüüpiliste klasside hulka kuuluvad 430 (10Cr17) ja 444 (00Cr18Mo2). Selle mikrostruktuur koosneb kehakeskse kuubiku (BCC) struktuuriga ferriidi teradest. Kuna see ei sisalda niklit või sisaldab seda ainult vähesel määral (tavaliselt<0.5%), its cost is significantly lower than that of austenitic stainless steel. The greatest advantage of ferritic stainless steel is its excellent resistance to stress corrosion cracking, particularly in hot water environments containing chloride ions (such as water heaters and heat exchangers). Furthermore, its high thermal conductivity (approximately twice that of austenite) and low coefficient of thermal expansion make it suitable for temperature-sensitive industrial components. However, ferritic stainless steel has relatively low strength and toughness, is prone to embrittlement during cold working (especially embrittlement at 475°C and sigma phase precipitation), and has poor formability. Therefore, it is typically used to manufacture components with high corrosion resistance requirements but simple shapes, such as building curtain walls, automotive exhaust pipes, and kitchen appliances.
Martensiitsest roostevaba teras: suurepärane näide suurest tugevusest ja kulumiskindlusest.
Martensiitsest roostevaba teras moodustab suure süsinikusisaldusega (0,1%-1,2%) ja kroomi (11% -18%) kombinatsiooni tõttu pärast karastamist kõva, kuid rabeda martensiitstruktuuri. Tüüpilised klassid on 410 (12Cr13) ja 440C (11Cr17Mo). Selle põhiomadused on kõrge tugevus (tõmbetugevus võib ulatuda 800–1500 MPa), kõrge kõvadus (Rockwelli kõvadus 45–60 HRC) ja suurepärane kulumiskindlus, mistõttu see sobib kasutamiseks suure koormuse või hõõrdumise korral. Kui kroomisisaldus on piisav põhilise korrosioonikindla kile moodustamiseks, siis liigsed süsinikulisandid vähendavad passiivse kile stabiilsust. Seetõttu on martensiitsest roostevabast terasest nõrgem korrosioonikindlus kui austeniidil ja ferriidil. Seda kasutatakse peamiselt rakendustes, kus nõutakse kõrgeid mehaanilisi omadusi, kuid korrosioonikindlus ei ole nõutav, näiteks lõikeriistad, laagrid, ventiilid ja mehaanilised komponendid. Väärib märkimist, et mõned martensiitsetest roostevabad terased (nt 420J2) suudavad saavutada tasakaalu tugevuse ja korrosioonikindluse vahel, kohandades süsinikusisaldust ja kuumtöötlusprotsesse, laiendades nende rakendust lauanõudele ja kergelt söövitavale keskkonnale.
Dupleks roostevaba teras: läbimurre kõikehõlmavas jõudluses
Roostevaba dupleksteras (nagu 2205 või 00Cr22Ni5Mo3N) on komposiitkonstruktsioon, mis koosneb austeniidist ja ferriidist, millest igaüks koosneb ligikaudu 50% igast faasist. Selle omadusi täiendab täpne kroomi (22%-26%), nikli (4%-7%), molübdeeni (2%-3%) ja lämmastiku (0,1%-0,3%) tasakaal. See ühendab austeniidi kõrge sitkuse ja ferriidi kõrge korrosioonikindluse, saavutades punktide tekitamise ekvivalentväärtuse (PREN), mis ületab 30, mis ületab oluliselt kas austeniit- või ferriitmaterjalide oma. See pakub erakordset vastupidavust mereveele, peitsimislahustele ja kloori sisaldavatele ainetele. Roostevaba dupleksteras on ligikaudu kaks korda tugevam kui tavaline austeniitse roostevaba teras ja see pakub suurepärast keevitatavust, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt karmides keskkondades, nagu naftakeemiatööstus, paberitootmisseadmed ja avamereplatvormid. Vaatamata oma kõrgematele kuludele on dupleksroostevaba teras muutunud asendamatuks valikuks tipptasemel rakenduste jaoks, mis nõuavad tasakaalu tugevuse, korrosioonikindluse ja taskukohasuse vahel.
Järeldus
Roostevabast terasest plaatides kasutatavad esmased materjalid saavutavad korrosioonikindluse, tugevuse, maksumuse ja töödeldavuse täpse vastavuse sulami erikujundusega. Erinevatest materjalidest roostevabast terasest plaadid pakuvad ainulaadseid eeliseid, mis vastavad erinevatele tööstus- ja tsiviilvajadustele, alates igapäevastest asjadest kuni tipptasemel-seadmeteni. Seoses materjaliteaduse edusammudega nihutab uute üliroostevabade teraste (nagu lämmastik-legeeritud dupleksterased ja kõrge-molübdeenisisaldusega austeniitterased) väljatöötamine veelgi roostevaba terase kasutamise piire ekstreemsetes keskkondades, pakkudes kaasaegsele tootmisele jätkuvalt kriitilist tuge.
