เหล็กประเภทใดที่ไม่สามารถรับความร้อนได้?

ในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรมการรักษาความร้อนเป็นกระบวนการทั่วไปที่ใช้ในการปรับคุณสมบัติเชิงกลของเหล็กเช่นความแข็งแรงความแข็งและความเหนียว ด้วยการควบคุมอัตราการทำความร้อนและการระบายความร้อนโครงสร้างจุลภาคของเหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันเฉพาะ อย่างไรก็ตามเหล็กทุกประเภทไม่ตอบสนองต่อการรักษาความร้อน ในบรรดาหมวดหมู่เหล็กต่าง ๆ สแตนเลสออสเทนนิติกมักจะถือว่าเป็นประเภทที่ไม่สามารถเสริมสร้างความเข้มแข็งได้ด้วยวิธีการบำบัดความร้อนแบบดั้งเดิมเช่นการดับและการแบ่งเบาอารมณ์ ข่าวประชาสัมพันธ์นี้จะสำรวจเหตุผลที่อยู่เบื้องหลังลักษณะของสแตนเลสออสเทนนิติกและการใช้งานจริง

เหตุใดสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกจึงไม่สามารถรับความร้อนได้เพื่อเสริมสร้างความเข้มแข็ง

เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกจึงไม่สามารถรับความร้อนได้จึงจำเป็นต้องชี้แจงหลักการของการเสริมสร้างความร้อนก่อน สำหรับเหล็กส่วนใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอยด์บางอย่างการบำบัดความร้อนทำงานโดยการเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาค ตัวอย่างเช่นอุณหภูมิสูง - อุณหภูมิ austenitization ตามด้วยการดับอย่างรวดเร็วสามารถแปลงโครงสร้างจุลภาคเป็น Martensite ซึ่งยากและเปราะ การแบ่งเบาชายที่ตามมาสามารถปรับคุณสมบัติเพื่อให้เกิดความสมดุลของความแข็งแรงและความทนทาน กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถของเหล็กในการผ่านการแปลงเฟสภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

อย่างไรก็ตามสแตนเลสออสเทนนิติกมีโครงสร้างจุลภาคออสเทนนิติกที่มีความเสถียรที่อุณหภูมิห้อง องค์ประกอบการผสมหลักของมันคือโครเมียม (16-26%) และนิกเกิล (8-24%) ซึ่งทำให้เฟสออสเทนนิติกมั่นคงแม้ที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งแตกต่างจากเหล็กอื่น ๆ สแตนเลสออสเทนนิติกไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงเฟสเป็นมาร์เทนไซต์ในระหว่างการดับ เมื่อร้อนถึงอุณหภูมิสูง (เช่น 1,000-1100 องศา) จากนั้นทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วโครงสร้างจุลภาคของมันยังคงเป็นออสเทนนิติกและไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในความแข็งหรือความแข็งแรง ดังนั้นกระบวนการดับแบบดั้งเดิมและกระบวนการแบ่งเบาเบี้ยจึงไม่สามารถเสริมสร้างความแข็งแกร่งได้

ควรสังเกตว่าสแตนเลสออสเทนนิติกสามารถผ่านกระบวนการ "การหลอมโซลูชัน" ได้ แต่นี่ไม่ใช่การรักษาความร้อนที่เสริมสร้างความเข้มแข็ง การหลอมโซลูชันเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่เหล็กถึง 1,000-1150 องศาเพื่อละลายคาร์ไบด์เข้าไปในเมทริกซ์ออสเทนนิติกตามด้วยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันการตกตะกอนของคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเมล็ดข้าว กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนโดยการลดปริมาณการตกตะกอนของคาร์ไบด์ แต่ไม่เพิ่มความแข็งแรง ในความเป็นจริงมันอาจลดความแข็งเล็กน้อยเนื่องจากการกำจัดของ precipitates ที่มีอยู่

ลักษณะของสแตนเลสออสเทนนิติก

แม้ว่าสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกไม่สามารถเสริมสร้างความร้อนได้ แต่ก็มีชุดคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ที่ทำให้มันใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ:

ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม: ปริมาณโครเมียมสูงก่อให้เกิดฟิล์มโครเมียมออกไซด์หนาแน่นบนพื้นผิวซึ่งผ่านเหล็กกล้าและป้องกันการกัดกร่อนต่อไป สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ชื้นกรดหรือน้ำเกลือ

ความเหนียวและความสามารถในการก่อตัวที่ดี: โครงสร้างจุลภาคของออสเทนนิติกให้ความเหนียวสูงช่วยให้การประมวลผลง่ายเช่นการดัดการปั๊มและการเชื่อม สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการผลิตส่วนประกอบรูปทรง -

สูง - ความเสถียรของอุณหภูมิ: มันรักษาโครงสร้างออสเทนนิติกไว้ที่อุณหภูมิสูงต่อต้านการเกิดออกซิเดชันและการรักษาคุณสมบัติเชิงกล สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานอุณหภูมิสูง - เช่นชิ้นส่วนเตาเผาและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ไม่ใช่ - คุณสมบัติแม่เหล็ก: สแตนเลสสตีลออสเทนนิติกส่วนใหญ่ไม่ใช่ - แม่เหล็กในสถานะอบอ่อนซึ่งเป็นประโยชน์ในการใช้งานที่จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการรบกวนแม่เหล็กเช่นในอุปกรณ์ทางการแพทย์และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์

วิธีเพิ่มความแข็งแกร่งของสแตนเลสออสเทนนิติก

เนื่องจากสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกไม่สามารถเสริมสร้างความร้อนได้โดยการรักษาความร้อนผู้ผลิตมักใช้การทำงานเย็นเพื่อปรับปรุงความแข็งแรง กระบวนการทำงานเย็นเช่นการกลิ้งการวาดหรือการปั๊มทำให้เสียรูปเหล็กที่อุณหภูมิห้องทำให้เกิดการสะสมของความคลาดเคลื่อนและทำงานให้แข็งในโครงสร้างจุลภาค สิ่งนี้จะเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุแม้ว่ามันอาจลดความเหนียว

ตัวอย่างเช่น 304 สแตนเลสสตีลสแตนเลสออสเทนนิติกทั่วไปมีความต้านทานแรงดึงประมาณ 515 MPa ในสถานะอบอ่อน หลังจากทำงานเย็นความต้านทานแรงดึงของมันสามารถเข้าถึง 860 MPa หรือสูงกว่า วิธีนี้ช่วยให้สแตนเลสสตีลออสเทนนิติกตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงในการใช้งานเฉพาะโดยไม่ต้องพึ่งพาการบำบัดความร้อน นอกจากนี้สเตนเลสสตีลสเตนเลสบางแห่งสามารถเสริมสร้างความเข้มแข็งได้โดยการเพิ่มไนโตรเจนซึ่งเป็นสารละลายที่เป็นของแข็งด้วยเมทริกซ์ออสเทนนิติกเพื่อปรับปรุงความแข็งแรง แต่นี่เป็นมาตรการผสมมากกว่าการบำบัดความร้อน

ประเภททั่วไปและการใช้งานของสแตนเลสออสเทนนิติก

สแตนเลสออสเทนนิติกมีระดับ - เกรดที่รู้จักเช่น 304, 316, 321 และ 310 แต่ละรายการมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันเล็กน้อยและสถานการณ์การใช้งาน:

304 สแตนเลส: สแตนเลสสตีลออสเทนนิติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดซึ่งมีโครเมี่ยม 18% และนิกเกิล 8% เหมาะสำหรับอุปกรณ์แปรรูปอาหารเครื่องใช้ในครัวและการตกแต่งสถาปัตยกรรมเนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนและการก่อตัวที่ดี

316 สแตนเลส: เพิ่มโมลิบดีนัมเป็น 304 ปรับปรุงความต้านทานต่อการกัดกร่อนหลุมในสภาพแวดล้อมคลอไรด์ มันถูกใช้ในอุปกรณ์ทางทะเลถังเก็บสารเคมีและอุปกรณ์การแพทย์

310 สแตนเลส: มีเนื้อหาโครเมียมและนิกเกิลสูงกว่า (25% Cr, 20% Ni) ซึ่งมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของอุณหภูมิสูง - มันถูกใช้ในเตาเผาอุตสาหกรรมอุปกรณ์บำบัดความร้อนและระบบไอเสีย

แอพพลิเคชั่นเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกการเกิดขึ้นและสูง - ความเสถียรของอุณหภูมิ - คุณสมบัติที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการบำบัดความร้อน แม้จะไม่มีความร้อน - การเสริมสร้างความเข้มแข็ง แต่ลักษณะโดยธรรมชาติของมันก็ทำให้ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในหลาย ๆ สาขา

เปรียบเทียบกับเหล็กอื่น ๆ ที่สามารถรับความร้อนได้

เพื่อเน้นความเป็นเอกลักษณ์ของสแตนเลสออสเทนนิติกสามารถนำมาเปรียบเทียบกับเหล็กที่ตอบสนองต่อการรักษาความร้อนได้ดี:

เหล็กกล้าคาร์บอน: ตัวอย่างเช่นเหล็กกล้าคาร์บอน 1,045 สามารถดับและอารมณ์เพื่อเพิ่มความแข็งจาก 197 HB เป็นมากกว่า 500 HB ทำให้เหมาะสำหรับเพลาและเกียร์

Martensitic Stainless Steel: เช่น 440C ซึ่งสามารถสร้าง Martensite ผ่านการดับความแข็งสูง (สูงสุด 58 ชั่วโมง) สำหรับการตัดเครื่องมือและตลับลูกปืน

โลหะผสมเหล็ก: เช่น 4140 ซึ่งรวมความแข็งแรงและความทนทานสูงหลังการรักษาความร้อนใช้ในชิ้นส่วนยานยนต์และส่วนประกอบโครงสร้าง

ในทางตรงกันข้ามสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกที่จะได้รับการรักษาด้วยความร้อนเพื่อเสริมสร้างความเข้มแข็งนั้นได้รับการชดเชยด้วยการต้านทานการกัดกร่อนและการก่อตัวทำให้เป็นวัสดุเสริมในการใช้งานอุตสาหกรรม

ข้อสรุป

สแตนเลสสตีลออสเทนนิติกโดดเด่นเป็นเหล็กชนิดหนึ่งที่ไม่สามารถเสริมความแข็งแรงได้ผ่านการบำบัดความร้อนแบบดั้งเดิม โครงสร้างจุลภาคออสเทนนิติกที่มีความเสถียรซึ่งต่อต้านการเปลี่ยนแปลงเฟสในระหว่างการทำความร้อนและการทำความเย็นเป็นเหตุผลสำคัญ แทนที่จะพึ่งพาการบำบัดความร้อนมันจะได้รับความแข็งแรงผ่านการทำงานเย็นและตอบสนองความต้องการทางอุตสาหกรรมด้วยความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมการเกิดขึ้นและความเสถียรของอุณหภูมิ - สูง

การทำความเข้าใจลักษณะของสแตนเลสออสเทนนิติกช่วยให้วิศวกรและผู้ผลิตเลือกวัสดุที่เหมาะสม ในการใช้งานที่ต้องการทั้งความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงปานกลางเช่นการแปรรูปอาหารและอุปกรณ์เคมีสแตนเลสออสเทนนิติกเป็นตัวเลือกที่เหมาะ ในฐานะที่เป็นความก้าวหน้าของเทคโนโลยีวัสดุเกรดสแตนเลสออสเทนนิติกใหม่อาจปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานต่อไปผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพโลหะผสม แต่ลักษณะพื้นฐานของพวกเขาที่ไม่ได้เป็นความร้อน - รักษาได้เพื่อการเสริมความแข็งแกร่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

สำหรับผู้ที่มองหาเหล็กที่สามารถปรับได้ผ่านการบำบัดความร้อนเหล็กกล้าคาร์บอนเหล็กอัลลอยหรือสแตนเลสมาร์เทนซิติกเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า อย่างไรก็ตามเมื่อความต้านทานการกัดกร่อนและการก่อตัวได้รับการจัดลำดับความสำคัญสแตนเลสออสเทนนิติกยังคงไม่มีใครเทียบได้แม้จะไม่สามารถรักษาความร้อนได้