Међу четири главне породице нерђајућег челика, мартензитни нерђајући челик заузима јединствену и истакнуту позицију.
За разлику од аустенитних разреда, који се не могу очврснути топлотном обрадом, или феритних разреда, који нуде ограничену очвршћавање, мартензитни нерђајући челици се очвршћавају топлотном обрадом - способни да постигну високу тврдоћу, снага, и отпорност на хабање каљењем и каљењем.
Ова комбинација отпорности на корозију и механичких перформанси чини их изборним материјалом за апликације које захтевају и издржљивост и отпорност на агресивно окружење.
Од прибора за јело и хируршких инструмената до лопатица турбине и аутомобилских компоненти, мартензитни нерђајући челици су неопходни у безбројним индустријским и потрошачким апликацијама.
1. Шта је мартензитни нерђајући челик?
Мартензитски нерђајући челик је категорија нерђајућег челика која може да развије претежно мартензитна микроструктура кроз термичку обраду.
Генерално се класификује одвојено од аустенитног, феритни, дуплекс, и нерђајући челик који очвршћава преципитацијом јер се његов примарни механизам ојачања заснива на трансформацији аустенита у мартензит током хлађења, након чега следи каљење ради постизања потребне равнотеже механичких својстава.
Поједностављено речено, секвенца производње и термичке обраде прати трансформацију:
Жарена структура → Аустенитизација → Кашење → Мартензитна структура → Каљење → Завршна инжењерска својства
Процес почиње загревањем челика до одговарајућег нивоа Аустентилизација температура, где се микроструктура трансформише у аустенит и легирајући елементи се редистрибуирају према саставу и термичком циклусу.
Компонента се затим хлади довољно брзо да потисне формирање мекших равнотежних структура и промовише мартензитну трансформацију.
Добијени мартензит карактерише високо напрегнута кристална структура која садржи презасићени угљеник.
Ово производи високу тврдоћу и чврстоћу, али свеже каљени мартензит такође може имати ограничену жилавост и значајно заостало напрезање.
Сходно томе, компоненте од мартензитног нерђајућег челика су обично изложене ублажавање, што смањује ломљивост и омогућава инжењерима да прилагоде коначну тврдоћу и жилавост.
Мартензитна трансформација
Мартензитна трансформација је бездифузна, трансформација типа смицања која се јавља када аустенит (ФЦЦ) се брзо хлади испод почетне температуре мартензита (МС).
Трансформација је тренутна и не укључује дифузију атома угљеника - угљеник остаје заробљен у решетки, стварање презасићеног чврстог раствора.
| Позорница | Опис | Температура |
| Аустенизирање | Загревање на 950–1050°Ц да би се формирао аустенит. | 950-1050 ° Ц |
| Гашење | Брзо хлађење (уље, ваздушни, или воде) да трансформише аустенит у мартензит. | Испод гђе |
| Ублажавање | Поновно загревање на 150–650°Ц да би се смањио стрес и прилагодила својства. | 150-650 ° Ц |
2. Хемијски састав мартензитног нерђајућег челика
Пошто мартензитни нерђајући челик покрива широку породицу класа, Опсези испод су репрезентативни индустријски распони, а не захтеви за било који појединачни разред.
| Легирајући елемент | Типичан распон (вт%) | Примарна функција у мартензитном нерђајућем челику |
| Хром (ЦР) | 10.5-18,0% | Пружа основну отпорност на корозију и оксидацију нерђајућег челика и снажно утиче на фазну стабилност. |
| Угљеник (Ц) | 0.03-1.20% | Примарни елемент за очвршћивање и ојачање у конвенционалним мартензитним врстама. |
| Никл (У) | 0-3.0% | Побољшава жилавост, Очвршљивост, и фазну стабилност у одабраним разредима. |
| Молибден (Мо) | 0–1,5% | Повећава локализовану отпорност на корозију и доприноси отврдњавању и перформансама на повишеним температурама. |
| Манган (Мн) | 0–1,5% | Подржава деоксидацију и утиче на стабилност и очвршћавање аустенита. |
Силицијум (И) |
0-1,0% | Примарно делује као деоксидант током производње челика и може допринети отпорности на оксидацију. |
| Азот (Н) | 0-0.20% | Елемент за јачање и стабилизацију аустенита који се користи у одабраним савременим или специјализованим врстама. |
| Ванадијум (У) | 0-1,0%* | Снажан елемент за формирање карбида који се углавном користи у специјализованим мартензитним челицима са високим хабањем или алатима. |
| Ниобијум (Наклопити) | 0-1,0%* | Формира стабилне карбиде и може побољшати металуршку стабилност у одабраним класама. |
Угљеник: Примарни очврсни елемент
Угљеник има посебно важну улогу у мартензитном нерђајућем челику јер снажно утиче на структуру формирану током термичке обраде.
У жареном стању, угљеник може постојати делом у чврстом раствору, а делом у карбидним фазама, зависно од степена и термичке историје.
Током аустенитизације и накнадног гашења, угљеник доприноси стварању тврдог мартензита.
Као општи инжењерски тренд:
- Нижи нивои угљеника фаворизују побољшану жилавост и умеренију тврдоћу.
- Средњи нивои угљеника обезбеђују равнотежу између тврдоће и механичке чврстоће.
- Висок ниво угљеника омогућавају веома високу тврдоћу и побољшану отпорност на хабање, али могу смањити жилавост и повећати ломљивост.
Због тога оцене унутар мартензитне породице могу имати драматично различите примене.
За вентиле се може користити релативно ниска класа угљеника, шахтови, и структурне компоненте, док се за ножеве може изабрати високоугљенична класа, алат за резање, и прецизни делови отпорни на хабање.
3. Главне врсте и класе мартензитног нерђајућег челика
Мартензитни нерђајући челик укључује неколико различитих група класа развијених да испуни различите захтеве за тврдоћом, снага, отпорност на корозију, отпорност на хабање, обрада, жилавост, и капитаљивост.
Стандардне мартензитне класе
Опсези састава испод су репрезентативне границе које се обично повезују са одговарајућим ознакама квалитета.
Тачне захтеве увек треба проверити у односу на применљиви АСТМ, У, Нас, Он је, или спецификација купца.
| Разреда | Америчка ознака | Приближна композиција | Типичне апликације |
| 410 | С41000 | ЦР: 11.5–13,5%; Ц: ≤0,15% | Вентили, Компоненте пумпе, шахтови, причвршћивачи, делови турбине, и опште индустријске компоненте. |
| 420 | С42000* | ЦР: 12-14%; Ц: 0.15–0,40% | Прибор за јело, Хируршки инструменти, сечива, калупи, и компоненте отпорне на хабање. |
| 420Ј2 | Обично се повезује са еквивалентима из породице С42000** | ЦР: 12-14%; Ц: 0.26–0,40% | Ножеви, маказе, маказе, потрошачки прибор за јело, и алати за сечење опште намене. |
| 431 | С43100 | ЦР: 15–17%; У: 1.25–2,50%; Ц: ≤0,20% | Осовине пумпе, Марине СХАФТС, Компоненте вентила, Авион Авионс, и механичких делова високе чврстоће. |
440А |
С44002 | ЦР: 16-18%; Ц: 0.60–0,75% | Прибор за јело, Компоненте вентила, лежајеви, Медицински инструменти, и делови отпорни на хабање. |
| 440Б | С44003 | ЦР: 16-18%; Ц: 0.75–0,95% | Алат за резање, прецизни инструменти, лежајеви, и носите компоненте. |
| 440Ц | С44004 | ЦР: 16-18%; Ц: 0.95-1.20% | Лежајеви високих перформанси, компоненте за прецизно хабање, врхунски прибор за јело, делови вентила, и хируршки инструменти. |
| 416 | С41600 | ЦР: 12-14%; Ц: ≤0,15%; С: 0.15–0,35% | Прецизно обрађени окови, шахтови, вијци, Компоненте вентила, причвршћивачи, и делови за аутоматске вијчане машине. |
Ливени мартензитни разреди
АСТМ систем означавања ливења идентификује неколико важних мартензитних разреда нерђајућег челика.
| АСТМ ливена класа | Америчка ознака | Приближна композиција | Типичне апликације |
| ЦА-15 | Ј91150 | ЦР: приближно 11.5-14,0%; Ц: обично ≤0,15% | Тела вентила и украси, Компоненте пумпе, делови турбине, хидраулична опрема, и индустријске машине. |
| ЦА-40 | Ј91151 | ЦР: приближно 11.5-14,0%; Ц: обично до 0.40% | Делови вентила отпорни на хабање, Индустријске машинерије, компоненте за парне услуге, и механички делови. |
ЦА-6НМ |
Ј91540 | ЦР: приближно 11.5-14,0%; У: приближно 3.5–4,5%; Мо: приближно 0.4-1,0%; Ц: ≤0,06% | Хидрауличне турбине, хидроелектрична опрема, велика радна кола пумпе, кућишта пумпе, и компоненте за руковање водом. |
| ЦБ-7Цу-1 | Ј92180 | ЦР: приближно 14–16%; У: приближно 4-6%; Цу: приближно 2.5-4.0%; Ц: ≤0,07% | Аероспаце компоненте, одливци високе чврстоће, пумпе, вентили, и захтевне индустријске опреме. |
4. Термичка обрада мартензитног нерђајућег челика
Топлотни третман је један од кључних аспеката мартензитног нерђајућег челика.
За разлику од аустенитних нерђајућих челика, који се генерално не може значајно ојачати конвенционалним гашењем и каљењем,
мартензитне класе су посебно дизајниране за развој различитих комбинација тврдоћа, снага, жилавост, отпорност на хабање, и димензионална стабилност кроз контролисану термичку обраду.
Враголовање
Жарење се обично користи за омекшавање мартензитног нерђајућег челика пре обраде, формирање, или накнадну топлотну обраду.
У зависности од разреда и спецификације, челик се загрева у одговарајућем температурном опсегу и хлади под контролисаним условима да би се произвела мекша и обрадива микроструктура.
Примарни циљеви жарења укључују:
- Смањење тврдоће
- Ослобађање унутрашњег стреса
- Побољшање обрадивости
- Побољшање стабилности димензија
- Стварање уједначеније микроструктуре пре коначног очвршћавања
За многе компоненте, груба обрада се изводи у жареном стању јер потпуно очврсли мартензитни нерђајући челик може бити тежак и скуп за машинску обраду.
Компонента се затим термички обрађује, а затим завршно обрађује или бруси како би се постигле потребне коначне димензије.
Који се заварава
Аустенитизација је фаза у којој се челик загрева да би се формирао аустенит пре гашења. Потребна температура у великој мери зависи од врсте.
За обичне мартензитне нерђајуће челике, типичне температуре аустенитизације могу пасти приближно унутар следећих опсега:
| Породица разреда | Типични опсег аустенитизације* | Примарни циљ |
| 410 / нискоугљеничне мартензитне класе | Приближно 925–1,010°Ц | Развити аустенитну структуру погодну за накнадно очвршћавање. |
| 420 / средње-угљеничне класе | Приближно 980–1,065°Ц | Растворите одговарајућу количину угљеника и легирајућих елемената пре гашења. |
| 440-серија високоугљеничних разреда | Приближно 1,010-1,120 ° Ц | Развијте висок потенцијал тврдоће док контролишете растварање карбида и раст зрна. |
| 431 и класе које садрже никл | Приближно 980–1,070°Ц | Развијте одговарајућу равнотежу очвршћавања, снага, и жилавост. |
* Ови распони су само репрезентативни. Стварне температуре термичке обраде и времена држања треба изабрати у складу са важећом спецификацијом материјала, Величина секције, услови пећи, и потребна коначна својства.
Аустенитизација се мора пажљиво контролисати. Ако је температура прениска, недовољна трансформација или растварање карбида могу ограничити достижну тврдоћу.
Превише високе температуре или прекомерно време држања могу подстаћи раст зрна и повећати количину задржаног аустенита, потенцијално смањење жилавости и стабилности димензија.
Гашење
После аустенитизације, компонента се хлади брзином довољном да подстакне трансформацију аустенита у мартензит.
У зависности од разреда и геометрије компоненте, гашење може укључивати:
- Ваздушно хлађење
- Гашење уља
- Гашење полимера
- Гашење гасом под притиском
- Друге контролисане методе хлађења
Избор медијума за гашење је баланс између постизања довољног хлађења за очвршћавање и минимизирања топлотног напрезања.
Ублажавање
Свеже каљени мартензит може имати веома високу тврдоћу, али и висок унутрашњи напон и ограничену жилавост.
Каљење је стога суштински корак за већину инжењерских апликација.
Током каљења, челик се поново загрева до контролисане температуре испод опсега аустенитизације и држи одговарајући период.
Процес омогућава стабилизацију мартензитне структуре и смањује заостала напрезања док прилагођава равнотежу између тврдоће и жилавости.
Уопште:
- Ниже температуре каљења имају тенденцију да задрже већу тврдоћу и отпорност на хабање.
- Више температуре каљења генерално смањују тврдоћу уз побољшање жилавости и стабилности напрезања.
Прецизан однос зависи од степена. Неки мартензитни нерђајући челици такође могу да испоље нежељену кртост или промене у понашању корозије унутар одређених опсега каљења.
Стога, температура каљења треба да буде изабрана у складу са релевантном спецификацијом квалитета и потребним својствима сервисирања, а не само на основу општег циља тврдоће.
Двоструко каљење и стабилизација димензија
Можда ће бити потребни мартензитни нерђајући челици са високим садржајем угљеника и високим перформансама више циклуса каљења за побољшање стабилности структуре и смањење ефеката задржаног аустенита.
Двоструко каљење може пружити неколико предности:
- Побољшана стабилност димензија
- Уједначеније механичке особине
- Смањен резидуални стрес
- Стабилизација трансформисаног задржаног аустенита
- Побољшан баланс између тврдоће и жилавости
У прецизним апликацијама, могу се користити додатни стабилизацијски третмани пре завршног брушења или завршне обраде.
Ово је посебно важно за лежајеве, алат за резање, прецизне компоненте вентила, и други делови где мале промене димензија могу утицати на функционалне перформансе.
5. Типични распони механичких својстава мартензитног нерђајућег челика
Следеће вредности дају репрезентативне инжењерске опсеге за најчешће коришћене мартензитне нерђајуће челике.
Стварна својства варирају у зависности од облика производа, дебљина секције, топлотни третман, стање каљења, и важећи стандард.
| Разреда | Типично стање | Снага приноса, РП0.2 (МПА) | Затезна чврстоћа, Рм (МПА) | Елонгација А (%) | Тврдоћа |
| 410 | Очврснуо & каљено | 550-1,000 | 700-1,200 | 10-20 | Приближно. 25-45 ХРЦ |
| 416 | Очврснуо & каљено | 550-1,000 | 700-1,200 | 10-20 | Приближно. 25-45 ХРЦ |
| 420 | Очврснуо & каљено | 700–1.300 | 900–1.600 | 8-18 | Приближно. 45-55 ХРЦ |
| 431 | Очврснуо & каљено | 700-1,000 | 900-1,200 | 10-20 | Приближно. 28-45 ХРЦ |
| 440А | Очврснуо & каљено | 1,000–1.500 | 1,500–1.900 | 5-12 | Приближно. 54–58 ХРЦ |
| 440Б | Очврснуо & каљено | 1,100–1.500 | 1,600–1.950 | 4-10 | Приближно. 56–59 ХРЦ |
| 440Ц | Очврснуо & каљено | 1,200–1.600 | 1,800–2.000+ | 2-8 | Приближно. 56–60 ХРЦ |
| ЦА-15 | Лишити, топлота третирана | ≥450 | ≥620 | ≥18 | Типично ~180–230 ХБ |
6. Карактеристике мартензитног челика
Отпорност на корозију
Као и сви нехрђајући челици, мартензитне класе пружају заштиту од корозије од танке, самозарастајући пасивни филм од хром-оксида.
Међутим, њихов учинак је испод оног код аустенитних разреда:
- Пружају добру отпорност на руралну и лагану урбану атмосферу, неутрална слатка вода, благе органске киселине и већина прехрамбених средина.
- Њихов нижи садржај хрома (12–14% за стандардне оцене) и таложење хром карбида резултира лошијом отпорношћу на точење и општом отпорношћу на корозију у поређењу са 18/8 аустенитних челика.
- Неприкладни су за продужено излагање морској води, јаке минералне киселине, раствори са високим садржајем хлорида или тешке индустријске атмосфере.
- Виши разреди хрома као што је 440Ц нуде боље перформансе корозије од нижег хрома 410 и 420, упркос већем садржају угљеника.
Магнетна својства
Мартензитни нерђајући челици су јако магнетни у свим условима топлотне обраде.
Ово је директна последица њихове тетрагоналне кристалне структуре усредсређене на тело, који подржава спонтано магнетно уређење од неспарених електронских спинова.
Уобичајена заблуда је да магнетни одзив указује на неквалитетни нерђајући челик.
У стварности, магнетизам је структурно својство, није показатељ квалитета: сви мартензитни и феритни нерђајући челици су природно магнетни, укључујући оцене високих перформанси као што је 440Ц.
Отпорност на хабање и тврдоћу
Одлична отпорност на хабање је главна предност мартензитних класа са високим садржајем угљеника.
Када се очврсне да 55+ ХРЦ, они надмашују аустенитне и феритне нерђајуће челике за фактор 5-10 и у абразивним и у адхезивним апликацијама хабања.
Комбинација тврде мартензитне матрице и диспергованих честица хром карбида ствара материјал који задржава свој облик и површинску завршну обраду под поновним клизним контактом.
Ово чини мартензитни нерђајући челик једином одрживом опцијом од нерђајућег челика за сечење ивица, носиве површине и компоненте клизних контаката.
Заварљивост мартензитног нерђајућег челика
Заварљивост се генерално сматра најзначајнијим ограничењем обраде мартензитних нерђајућих челика:
- Висока отврдљивост легуре значи да се метал шава и зоне захваћене топлотом брзо стврдњавају након хлађења, стварање високог заосталог затезног напона и високог ризика од хладног пуцања.
- Стандардни поступци заваривања захтевају претходно загревање на 200–300°Ц, контролисану међупролазну температуру и обавезно каљење након заваривања одмах након заваривања како би се спречио квар.
- Нискоугљенична класа 410 има најбољу заварљивост у оквиру породице; 440Ц са високим садржајем угљеника се генерално не препоручује за заваривање фузијом.
- За критичне апликације, одговарајући мартензитни метали пунила или аустенит 309/310 пунила се користе за смањење ризика од пуцања.
Обрадивост и могућност обликовања
- Обрада јако варира са тврдоћом. У потпуно жареном стању, мартензитни нерђајући челици имају добру обрадивост, генерално боље од аустенитног 304 због мањег степена каљења.
У очврслом стању, обрадивост је веома лоша; скоро сва завршна обрада треба да се заврши у меком жареном стању пре очвршћавања.
Квалитет слободне обраде 416 нуди значајно побољшано ломљење струготине и век трајања алата за производњу вијчаних машина великог обима. - Обликавост је умерен у жареном стању, погодан за савијање, операције обликовања ваљака и плитког извлачења.
Мартензитне класе не могу да се подударају са дубоким извлачењем аустенитних челика, а хладно обликовање се увек мора извршити пре очвршћавања.
7. Производни процеси за компоненте од мартензитног нерђајућег челика
Мартензитни нерђајући челик се може обрадити кроз широк спектар производних путева, укључујући ЦНЦ обрада, Инвестициони ливење, ливење песка, ковање, и металургија праха.
Одговарајући процес зависи од геометрије компоненте, Димензионални захтеви, Јачина производње, механичко-својствени захтеви, искоришћеност материјала, и да ли ће компонента бити подвргнута накнадном очвршћавању и каљењу.
ЦНЦ обрада
ЦНЦ обрада је субтрактиван производни процес у коме се мартензитни нерђајући челик уклања са шипке, плоча, ковање, или друге полупроизводе помоћу компјутерски контролисаних алата за сечење.
Уобичајене операције укључују окретање, глодање, бушење, навојница, досадан, млевење, и вишеосна обрада.
Мартензитни нерђајући челик се често машински обрађује у жареном или омекшаном стању пре коначног очвршћавања.
Након грубе обраде може следити гашење и каљење, са завршном обрадом или брушењем који се користи за постизање коначних захтева за димензије и површину.
Инвестиционо ливење
Инвестициони ливење, такође познат и као Изгубљени ливење воска, производи компоненте од мартензитног нерђајућег челика креирањем детаљног узорка воска, формирајући керамичку шкољку око шаре, уклањање воска, и уливање растопљеног нерђајућег челика у насталу шупљину.
Процес је посебно користан за компоненте са сложене геометрије, танки одељци, Унутрашње одломаке, интегрисани шефови, и профили који се тешко обрађују.
Ливење песка
Ливење песка користи пешчани калуп за формирање шупљине у коју се сипа растопљени мартензитни нерђајући челик.
У поређењу са инвестиционим ливењем, ливење у песак обезбеђује већу флексибилност за веће компоненте и релативно једноставне или умерено сложене геометрије.
Широко се користи за индустријске компоненте где је структурални интегритет, величина компоненте, а економика производње је важнија од изузетно финих површинских детаља.
Ковање
Ковање формира мартензитни нерђајући челик контролисаном пластичном деформацијом, нормално на повишеној температури.
Материјал се компресује између калупа или других алата да би се произвела потребна геометрија.
Ковање може да генерише префињену и усмерену микроструктуру уз истовремено смањење унутрашње порозности и побољшање интегритета структуре.
Због тога се често бира за компоненте које су изложене Висока механичка оптерећења, утицај, притисак, или циклична напрезања.
Типичне коване компоненте укључују осовине, Стабљике вентила, Осовине пумпе, причвршћивачи, фитинги, и механичке компоненте високе чврстоће.
Металургија у праху
Металургија у праху производи мартензитне класе са високим садржајем угљеника као што је 440Ц са изузетно уједначеном дистрибуцијом карбида и фином структуром зрна, бољи од кованог материјала у отпорности на хабање и стабилности димензија.
Процес је идеалан за мале, сложене компоненте високог хабања где би конвенционална машинска обрада била изузетно скупа.
8. Завршне обраде површина и инжењеринг површина
Мартензитни нерђајући челици су компатибилни са читавим спектром завршне обраде и инжењерских третмана за побољшање изгледа, отпорност на корозију и перформансе хабања:
- Завршна обрада млина: Стандардна ваљана или кована површина за индустријске структурне делове
- Механички полирање / огледало: Високоугљеничне класе могу се полирати до оптичких површина огледала, чинећи их стандардом за хируршке инструменте и врхунски прибор за јело
- Четкан / сатенски завршетак: Завршна обрада са усмереном текстуром за ручне алате и декоративни хардвер
- Пасивација: Хемијски третман за уклањање слободног гвожђа и побољшање слоја пасивног оксида, Побољшање отпорности на корозију
- Електрополирање: Ултра-гладак, Завршна обрада површине отпорна на корозију за медицинске компоненте и компоненте које су у контакту са храном
- Тврди премази: ДЛЦ, Превлаке од ТиН и хром-карбида додатно повећавају површинску тврдоћу и смањују трење за тешке хабање лежајева и апликација за сечење
9. Примене мартензитног нерђајућег челика
Мартензитни нерђајући челик се широко користи тамо где компонента захтева комбинацију високе чврстоће, тврдоћа, отпорност на хабање, Умерено отпорност на корозију, и димензионална стабилност.
Вентили и опрема за контролу течности
Мартензитни нерђајући челик се широко користи за Стабљике вентила, вентил трим, седишта, шахтови, и друге унутрашње компоненте.
Његова висока тврдоћа помаже у отпорности на ерозију, абразија, и поновљени механички контакт, док његова отпорност на корозију пружа заштиту у многим водама, паром, и индустријско-течно окружење.
Типичне компоненте укључују:
- Стабљике вентила
- Куглице вентила и трим
- Седишта
- Осовине пумпе
- Подметач
- Чашица
- Носите прстење
Прибор за јело и алати за сечење
Високоугљеничне мартензитне класе су посебно важне за ножеве и апликације за сечење.
420 се широко користи за сечива опште намене, док 440А, 440Б, и 440Ц може обезбедити већу тврдоћу и отпорност на хабање.
Кључне предности су:
- Високо задржавање ивица
- Велика тврдоћа
- Отпорност на деформације
- Добра отпорност на хабање
- Разумна отпорност на корозију у поређењу са конвенционалним угљеничним алатним челицима
Лежајеви и компоненте за прецизно хабање
Високоугљенични мартензитни нерђајући челици, посебно 440Ц, користе се за компоненте лежајева отпорних на корозију.
Типичне апликације укључују:
- Куглице лежаја
- Трке лежајева
- Прецизни ваљци
- Чашица
- Носите прстење
- Лежајеви инструмената
Медицински и хируршки инструменти
Мартензитни нерђајући челици се широко користе у хируршким инструментима јер се могу комбиновати тврдоћа, задржавање ивица, снага, отпорност на корозију, и способност стерилизације.
Апликације укључују:
- Хируршке маказе
- Хируршке сечиве
- Форцепс
- Стеге
- Стоматолошки инструменти
- Резни инструменти
Аутомобилске компоненте
Мартензитни нерђајући челик се може користити у аутомобилским компонентама изложеним механичким оптерећењима, топлота, носити, и корозивно окружење.
Апликације укључују:
- Шахтови
- Компоненте вентила
- Компоненте пумпе
- Причвршћивачи
- Компоненте везане за издувне гасове
- Механички актуатори
- Компоненте отпорне на хабање
Ваздухопловство и компоненте турбина
Одабрани мартензитни нерђајући челици се користе у ваздухопловној и енергетској опреми где је потребна висока чврстоћа и стабилност димензија.
Апликације могу укључивати:
- Компоненте турбине
- Шахтови
- Причвршћивачи
- Компоненте пумпе
- Компоненте за активирање
- Механички делови високе чврстоће
Енергија, Пумпа, и Хидроелектрична опрема
Мартензитни нерђајући челици су такође важни у опреми за производњу енергије и воду.
Оцена глумца ЦА-6НМ, на пример, је нискоугљенични мартензитни нерђајући челик који садржи никл и молибден и широко је повезан са хидрауличне турбине, Компоненте пумпе, и опрему за руковање водом.
10. Предности и ограничења мартензитног нерђајућег челика
Мартензитни нерђајући челик се разликује од других породица нерђајућег челика по својој способности да се развија висока чврстоћа и тврдоћа кроз гашење и каљење.
То га чини посебно погодним за компоненте изложене хабању, механичко оптерећење, сечење, утицај, и поновљени контакт.
Међутим, исте металуршке карактеристике које обезбеђују високу тврдоћу могу смањити дуктилност, жилавост, отпорност на корозију, и заваривост.
Кључне предности
- Једина породица од нерђајућег челика која се очвршћава топлотном обрадом, са подесивом тврдоћом од 20 ХРЦ то 62 ХРЦ
- Одлична отпорност на хабање и површинска тврдоћа, 5–10 пута бољи од аустенитног нерђајућег челика
- 2–3 пута већа чврстоћа од стандардних аустенитних класа у очврслом стању
- Умерено отпорност на корозију, знатно бољи од обичног угљеничног челика
- Природно магнетна, погодан за апликације магнетних компоненти
- Одлична могућност полирања до завршне обраде огледала високог сјаја
- Нижа цена од високолегираних аустенитних и дуплекс нерђајућих челика за еквивалентне нивое чврстоће
Инхерентна ограничења
- Нижа општа отпорност и отпорност на корозију у поређењу са 304/316 Аустенитнице; неприкладан за средине са високим садржајем хлорида и јаких киселина
- Лоша заварљивост која захтева предгревање и каљење након заваривања да би се избегло пуцање
- Захтева топлотну обраду да би се постигла оптимална својства, додајући трошкове обраде и време испоруке
- Нижа дуктилност и жилавост од аустенитних нерђајућих челика у каљеном стању
- Подложан ломљивости у одређеним температурним опсегима
- Ограничена способност дубоког извлачења и хладног обликовања
11. Мартензитна вс. Аустенит вс. Феритни од нехрђајућег челика
Три главне породице нерђајућег челика разликују се првенствено по микроструктури, одговор на топлотну обраду, снага, отпорност на корозију, дуктилност, магнетно понашање, и заваривост.
Следећа табела се фокусира на инжењерске карактеристике које су најрелевантније за избор материјала.
| Имовина | Мартензитни од нехрђајућег челика | Аустенитни од нехрђајућег челика | Феритни од нехрђајућег челика |
| Типичне оцене | 410, 420, 431, 440А/440Ц | 304, 304Л, 316, 316Л, 321 | 409, 430, 439, 441, 444 |
| Кристална структура | БЦТ мартензит након очвршћавања | ФЦЦ Аустенит | БЦЦ Феррите |
| Типичан садржај Цр | ~11,5–18 теж.% | ~16–26 теж.% | ~10,5–30 теж.% |
| Очвршћавање термичком обрадом | Одличан; угашена и умрла | Не очвршћава конвенционалним гашењем | Не очвршћава конвенционалним гашењем |
| Снага | Висок до врло висок | Умерен; већа чврстоћа која се постиже хладном обрадом | Умерен |
| Тврдоћа | Високо, обично ~20–60+ ХРЦ у зависности од степена и стања | Генерално ниже у жареном стању | Генерално умерено |
| Дуктилност & Жилавост | Умерено до ниско када је високо очвршћено | Одличан | Умерен |
| Отпорност на корозију | Умерен до доброг | Одлично до веома добро | Добро за многа атмосферска окружења |
| Отпорност на хабање | Одлично када се очврсне | Умерен | Умерен |
| Магнетна својства | Магнетни | Генерално немагнетно када се жари | Магнетни |
| Завабилност | Умерено до лоше; може бити потребна контрола термичке обраде | Одличан, посебно нискоугљеничне класе | Добро до умерено |
| Обликавост | Умерен; ограничено тешко формирање | Одличан, укључујући дубоко цртање | Добро до умерено |
Обрада |
Добро када се жари; тешко након очвршћавања | Умерен; очвршћавање при раду може да закомпликује машинску обраду | Генерално добро до умерено |
| Перформансе при ниским температурама | Зависно од разреда; високоугљеничне класе могу имати ограничену жилавост | Одличан | Ограниченији због прелаза од дуктилног до кртог |
| Типичне апликације | Ножеви, шахтови, вентили, пумпе, лежајеви, Хируршки инструменти, носите делове | Хемијска опрема, опрема за прехрамбене хране, под притиском, цевовод, Архитектонске компоненте | Аутомобилски испушни системи, Уређаји, архитектонски панели, Измењивачи топлоте |
| Главна предност | Велика снага, тврдоћа, и отпорност на хабање | Врхунски отпорност на корозију, дуктилност, жилавост, и заваривост | Добра отпорност на корозију, ниско топлотно ширење, Магнетна својства, и економичност |
| Главно ограничење | Мања отпорност на корозију и заварљивост | Мања тврдоћа у жареном стању; Класе које садрже Ни могу бити скупље | Нижа жилавост и способност обликовања од аустенитних разреда |
12. Прилагођени делови од мартензитног нерђајућег челика компаније ЛангХе
Лангхе пружа прилагођена производна решења за компоненте од мартензитног нерђајућег челика, комбиновање одабира материјала, прецизно ливење, ЦНЦ обрада, топлотни третман, и површинска обрада за производњу компоненти прилагођених специфичним механичким и димензионалним захтевима.
| Способност | Детаљи |
| Мартензитни нерђајући челик | 410, 420, 431, 440А, 440Б, 440Ц и одабране ливене мартензитне класе |
| Производни процеси | Инвестициони ливење, ливење песка, ЦНЦ се окреће, ЦНЦ глодање, бушење, млевење и сродне секундарне операције |
| Топлотни третман | Враголовање, очвршћавање, каљење и каљење према степену и потребним механичким својствима |
| Обрада | ЦНЦ се окреће, глодање, бушење, навојница, досадан, брушење и прецизна дорада |
Површинска обрада |
Полирање, млевење, пасивизације и одабраних функционалних површинских третмана |
| Типови компоненти | Компоненте вентила, Делови пумпе, шахтови, чашица, хабајућих компоненти, механичке арматуре, алата и прецизних индустријских делова |
| Контрола квалитета | ИСО 9001:2015 сертификован; 100% НДТ и инспекција димензија. |
| Прилагођавање | Израда по цртежима купаца, 3Д ЦАД модели, спецификације, узорци или захтеви за апликацију |
13. Закључак
Мартензитни нерђајући челик заузима јединствену и незаменљиву позицију у породици нерђајућег челика.
Као једини нерђајући челик који се може очврснути топлотном обрадом како би се постигла висока чврстоћа и одлична отпорност на хабање, испуњава критични јаз у перформансама између обичног угљеничног алатног челика и аустенитног нерђајућег челика отпорног на корозију.
Његова отпорност на корозију је нижа од отпорности на корозију 304 и 316 Аустенитнице, али пружа снагу и перформансе хабања којима се не може мерити ниједан аустенит или ферит.
Од свакодневног прибора за јело до прецизних хируршких инструмената, од индустријских вентила до лопатица турбина за производњу енергије, мартензитни нерђајући челици дају циљане перформансе где умерена отпорност на корозију мора бити комбинована са високом чврстоћом и издржљивошћу на хабање.
Како дизајн легуре и технологија топлотне обраде настављају да напредују, ново пооштрено, мартензитни разреди високе чистоће и отврднути на падавинама ће наставити да проширују обим примене породице материјала, јачајући свој статус суштинске гране глобалног екосистема од нерђајућег челика.
Често постављана питања
Која је разлика између мартензитног и аустенитног нерђајућег челика?
Мартензитни нерђајући челик се очвршћава топлотном обрадом, магнетни, и има умерену отпорност на корозију.
Аустенитни нерђајући челик се не очвршћава топлотном обрадом, неагнетнички, и има одличну отпорност на корозију.
Мартензитне класе се користе за прибор за јело, вентили, и лежајеви; аустенитне класе се користе за хемијске, храна, and marine applications.
Може ли се заварити мартензитни нерђајући челик?
Да, али са пажњом. Претходно загревање и термичка обрада након заваривања су потребни да би се спречило пуцање и повратила механичка својства.
Да ли је магнетни мартензитни нерђајући челик?
Да. Сви мартензитни нерђајући челици су феромагнетни (снажно привучени магнетима).
Да ли мартензитни нерђајући челик рђа?
Мартензитни нерђајући челик може запрљати и кородирати у агресивним условима.
Отпоран је на рђу у нормалним атмосферским и слатководним срединама, али ће развити површинске мрље и рупице у високом садржају соли, јаке киселине или тешке индустријске средине.
Није погодан за продужено урањање у морску воду или континуирано излагање хлоридима.
Може ли се мартензитни нерђајући челик термички обрађивати?
Да. Топлотна обрада је једна од карактеристика ове породице нерђајућег челика.
У зависности од разреда, очвршћавање праћено темперацијом може значајно повећати тврдоћу, затезна чврстоћа, и отпорност на хабање.
Који је мартензитни нерђајући челик најтежи?
Међу уобичајеним мартензитним нерђајућим челицима, 440Ц је један од највиших класа угљеника и може постићи веома високу тврдоћу након одговарајуће топлотне обраде.
Његова висока тврдоћа га чини посебно погодним за лежајеве, алат за резање, хабајућих компоненти, и врхунске оштрице.
