Proprietățile de tratament termic și caracteristicile de performanță ale oțelului inoxidabil feritic și martensitic
3. Oțel inoxidabil feritic
Oțelul inoxidabil feritic are ca element principal cromul, cu un conținut de 12% până la 30% Cr. Acest tip de oțel are o structură cu o singură-fază, fără tranziție de fază și proprietăți magnetice puternice. Calitatea obișnuită de oțel este 430. Oțelul inoxidabil mai ieftin de tip 409 a fost dezvoltat de Statele Unite în anii 1960 pentru a reduce costul oțelului inoxidabil. Este utilizat pe scară largă în tobe de eșapament și conducte de canalizare pentru automobile și motociclete și este, de asemenea, în categoria oțelului inoxidabil feritic.
Acest tip de oțel are o rezistență scăzută și, ca și oțelul austenitic, nu poate fi consolidat prin tratament termic. În plus, creșterea granulelor cauzată de tratamentul termic este mai rapidă decât cea a oțelului austenitic și dimensiunea granulelor este mai mare. Prin urmare, pentru a evita creșterea boabelor și transformarea fază a austenitei în timpul tratamentului termic, temperatura nu trebuie să fie prea ridicată. În general, temperatura maximă a tratamentului termic nu depășește 850 de grade. Tabelul 4 prezintă intervalul de temperatură al oțelurilor inoxidabile feritice.
Tabelul 4: Intervalele de temperatură ale oțelurilor inoxidabile feritice
Când se prelucrează oțelul inoxidabil feritic, este necesar să se mențină timpul de păstrare la o temperatură de 370 până la 550 de grade, în special oțelul inoxidabil feritic cu-crom ridicat. Dacă materialul este menținut la o temperatură de 370 până la 550 de grade pentru o lungă perioadă de timp, este ușor să se dezvolte o fractură de 475 de grade, adică duritatea crește, alungirea scade semnificativ sau devine zero, iar rezistența la coroziune a materialului scade și ea. Experimentele au arătat că, după ce oțelul 27Cr este încălzit la 475 de grade timp de 100 de ore, rezistența la tracțiune a materialului la temperatura camerei crește cu 50%, limita de curgere crește cu 150% și alungirea devine zero. În plus, performanța de sudare a acestui oțel nu este bună (granulele din zona afectată de căldură-sudură sunt impresionante și fragile).
4. Oțel inoxidabil martensitic
Caracteristicile oțelului inoxidabil martensitic sunt foarte diferite de primele două tipuri de oțel inoxidabil. Acest tip de oțel inoxidabil are un punct de transformare de fază diferit și poate fi întărit prin călire. În plus, datorită conținutului său ridicat de crom și durității bune, rezistența și duritatea sa pot fi ajustate într-un interval larg în timpul călirii. Prin urmare, oțelul inoxidabil martensitic poate fi utilizat ca oțel de structură și oțel pentru scule.
Când oțelul inoxidabil martensitic este utilizat ca oțel pentru scule, acesta este în stare de călire. Pentru călire, temperatura trebuie ridicată peste punctul critic, astfel încât carburile să poată fi transformate în austenită. Când temperaturile sunt ridicate pentru a topi carburile, viteza de difuzie a carbonului încetinește. Pentru a obține o structură uniformă a austenitei, temperatura de încălzire este de obicei cu 50 de grade mai mare decât temperatura critică și este necesar un anumit timp de menținere pentru a permite carburilor să se topească complet și uniform. Desigur, încălzirea pentru prea mult timp sau la o temperatură prea mare va cauza formarea neuniformă a martensitei și va crește structura reziduală a austenitei, generând astfel tensiuni interne în material datorită diferenței de expansiune. Oțelul martensitic este un tip de oțel care este sensibil la fisurarea termică. Are un transfer de căldură scăzut la temperaturi scăzute și este foarte predispus la crăpare când este încălzit rapid. Prin urmare, atunci când se folosesc materiale cu piese mari, ar trebui să fie preîncălzit și apoi răcit rapid. Tabelul 5 prezintă temperaturile de revenire a oțelurilor inoxidabile martensitice.
Tabel 5: Temperaturi de revenire a oțelurilor inoxidabile martensitice
Când este utilizat ca oțel structural, călirea (călirea și recoacere) trebuie efectuată în conformitate cu călirea. Oțelul inoxidabil martensitic are fragilitate, iar temperatura nu trebuie să fie mai mică de 580 de grade. Când se răcește de la temperaturile de revenire, călirea uleiului este adesea folosită pentru a evita căldura fragilă; Trebuie remarcat faptul că oțelul inoxidabil martensitic trebuie recoapt imediat după călire.
5. Oțel inoxidabil întărit-la intemperii
Deși oțelurile inoxidabile austenitice, feritice și martensitice sunt utilizate pe scară largă, ele întâmpină totuși unele dificultăți în a fi utilizate ca oțeluri de structură. Oțelul inoxidabil austenitic are o limită de curgere scăzută de numai aproximativ 200 N/mm2 și nu este încă potrivit pentru utilizare ca oțel structural. Deși oțelul inoxidabil martensitic poate obține o limită de curgere ridicată prin tratament termic, cum ar fi recoacere și revenire, rezistența sa la coroziune este slabă. Pentru aplicațiile care necesită rezistență ridicată la coroziune și rezistență ridicată, a fost dezvoltat un nou tip de oțel inoxidabil Cr-Ni - oțel inoxidabil care durează-la intemperii (numit și oțel inoxidabil PH).
Tratamentul termic al noului tip de oțel inoxidabil include recoacere, recoacere completă, recoacere în soluție, recoacere cu îmbătrânire și călire prin transformare. Proprietățile sale sunt:
• Este moale la maturitate și poate fi reluat cu ușurință.
• Proprietățile necesare pot fi obținute printr-un tratament adecvat de îmbătrânire.
• Are aceeași rezistență la coroziune ca și oțelurile inoxidabile similare, cu rezistență îmbunătățită la fisurarea coroziunii prin tensiuni.
• Călirea prin transformare este procesul de călire sub o anumită temperatură. Cel mai frecvent utilizat oțel inoxidabil pentru călirea prin precipitare este martensitic, iar oțelul său de calitate este 631 (0Crl7Ni7A1). Călirea acestui tip de oțel implică mai întâi utilizarea unei soluții, încălzirea materialului la 1000-1100 de grade și apoi răcirea lui rapidă, apoi efectuarea tratamentului de îmbătrânire la diferite temperaturi în funcție de diferitele cerințe ale mașinii-unelte, cum ar fi îmbătrânirea la 621 de grade, 565 de grade și 510 de grade.
Din analiza de mai sus, se poate observa că recoacerea oțelului inoxidabil este complexă. Ar trebui utilizate diferite metode de recoacere în funcție de caracteristicile diferitelor clase de oțel pentru a satisface cerințele diferite ale utilizatorilor.
