У металургії нержавіюча сталь — це сталевий сплав, що містить щонайменше 10,5% хрому з іншими легуючими елементами або без них і максимум 1,2% вуглецю за масою.Нержавіючі сталі, також відомі як нержавіючі сталі або нержавіючі сталі від французького inoxydable (неокислювані), єсталеві сплавиякі добре відомі своєю стійкістю до корозії, яка зростає зі збільшенням вмісту хрому.Корозійну стійкість також можна підвищити за рахунок додавання нікелю та молібдену.Стійкість цих металевих сплавів до хімічної дії корозійних агентів заснована на пасивації.Щоб пасивація відбулася та залишалася стабільною, сплав Fe-Cr повинен мати мінімальний вміст хрому приблизно 10,5% за вагою, вище якого можлива пасивність, а нижче неможлива.Хром можна використовувати як зміцнювальний елемент і часто використовують із зміцнювальним елементом, таким як нікель, для досягнення чудових механічних властивостей.

Дуплекс з нержавіючої сталі

Як вказує їх назва, дуплексна нержавіюча сталь є комбінацією двох основних типів сплавів.Вони мають змішану мікроструктуру аустеніту та фериту; зазвичай метою є отримання суміші 50/50, хоча в промислових сплавах співвідношення може бути 40/60.Їх стійкість до корозії подібна до аустенітних аналогів, але їх стійкість до корозії під напругою (особливо до хлоридного корозійного розтріскування), межа міцності та межа текучості (приблизно вдвічі більша за межу текучості аустенітної нержавіючої сталі) загалом перевершує аустенітну. оцінки.У дуплексній нержавіючій сталі вуглець зберігається на дуже низькому рівні (C<0,03%).Вміст хрому коливається від 21,00 до 26,00%, вміст нікелю коливається від 3,50 до 8,00%, ці сплави можуть містити молібден (до 4,50%).В'язкість і пластичність, як правило, знаходяться між показниками аустенітного та феритного класів.Сорти дуплексу зазвичай поділяються на три підгрупи на основі їх корозійної стійкості: худий дуплекс, стандартний дуплекс і супердуплекс.Супердуплексні сталі мають підвищену міцність і стійкість до всіх форм корозії порівняно зі стандартними аустенітними сталями.Загальне використання включає морські програми, нафтохімічні заводи, опріснювальні заводи, теплообмінники та паперову промисловість.Сьогодні нафтогазова промисловість є найбільшим споживачем і наполягає на більш стійких до корозії марках, що призвело до розробки супердуплексних сталей.

Стійкість нержавіючої сталі до хімічного впливу корозійних агентів заснована на пасивації.Щоб пасивація відбулася та залишалася стабільною, сплав Fe-Cr повинен мати мінімальний вміст хрому приблизно 10,5% за вагою, вище якого можлива пасивність, а нижче неможлива.Хром можна використовувати як зміцнювальний елемент і часто використовують із зміцнювальним елементом, таким як нікель, для досягнення чудових механічних властивостей.

Дуплексна нержавіюча сталь – SAF 2205 – 1.4462

Поширеною дуплексною нержавіючої сталі є SAF 2205 (торгова марка 22Cr дуплексної (ферритно-аустенітної) нержавіючої сталі, що належить Sandvik), яка зазвичай містить 22% хрому та 5% нікелю.Він має чудову стійкість до корозії та високу міцність, 2205 є найбільш широко використовуваною дуплексною нержавіючої сталі.Застосування SAF 2205 в таких галузях:

• Транспортування, зберігання та хімічна обробка
• Обладнання для обробки
• Середовища з високим вмістом хлоридів і морське середовище
• Розвідка нафти і газу
• Папероробні машини

Властивості дуплексної нержавіючої сталі

Властивості матеріалу є інтенсивними властивостями, що означає, що вони не залежать від кількості маси і можуть змінюватися від місця до місця в системі в будь-який момент.Матеріалознавство передбачає вивчення структури матеріалів і зв’язок між ними та їхніми властивостями (механічними, електричними тощо).Після того, як матеріалознавці дізнаються про цю кореляцію між структурою та властивостями, вони можуть продовжити вивчення відносної продуктивності матеріалу в певному застосуванні.Основними визначальними факторами структури матеріалу і, отже, його властивостей є хімічні елементи, що входять до його складу, і те, як він був перероблений у свою остаточну форму.

Механічні властивості дуплексної нержавіючої сталі

Матеріали часто вибирають для різних застосувань, оскільки вони мають бажані комбінації механічних характеристик.Для конструкційних застосувань властивості матеріалу є вирішальними, і інженери повинні їх враховувати.

Міцність дуплексної нержавіючої сталі

У механіці матеріалів, вміцність матеріалуце його здатність витримувати прикладене навантаження без руйнування або пластичної деформації.Міцність матеріалів розглядає взаємозв’язок між зовнішніми навантаженнями, прикладеними до матеріалу, та результуючою деформацією або зміною розмірів матеріалу.Міцність матеріалу - це його здатність витримувати прикладене навантаження без руйнування або пластичної деформації.

Межа міцності на розрив

Межа міцності на розрив дуплексної нержавіючої сталі SAF 2205 становить 620 МПа.

Theмежа міцності на розривє максимальним по техніцікрива напруження-деформації.Це відповідає максимальній напрузі, яку витримує конструкція в розтягнутому стані.Межа міцності на розрив часто скорочується до «межа міцності» або «гранична».Якщо це навантаження прикладається і підтримується, це призведе до перелому.Часто це значення значно перевищує межу текучості (на 50–60 відсотків більше, ніж текучість для деяких типів металів).Коли пластичний матеріал досягає своєї кінцевої міцності, він зазнає згинання, де площа поперечного перерізу локально зменшується.Крива напруга-деформація не містить напруги, що перевищує межу міцності.Незважаючи на те, що деформації можуть продовжувати зростати, напруга зазвичай зменшується після досягнення граничної міцності.Це інтенсивна властивість;тому його значення не залежить від розміру досліджуваного зразка.Однак це залежить від інших факторів, таких як підготовка зразка, наявність або відсутність поверхневих дефектів, температура випробувального середовища та матеріалу.Межа міцності на розрив коливається від 50 МПа для алюмінію до 3000 МПа для дуже високоміцної сталі.

Межа текучості

Межа текучості дуплексної нержавіючої сталі – SAF 2205 становить 440 МПа.

Theмежа текучостіце точка на aкрива напруження-деформаціїщо вказує на межу пружності та початок пластичності.Межа текучості або межа текучості — властивість матеріалу, яка визначається як напруга, при якій матеріал починає пластично деформуватися.І навпаки, межа текучості — це точка, де починається нелінійна (пружна + пластична) деформація.Перед межею текучості матеріал пружно деформується і повертається до початкової форми, коли прикладене напруження знімається.Після досягнення межі текучості деяка частина деформації буде постійною та незворотною.Деякі сталі та інші матеріали демонструють поведінку, яка називається явищем межі текучості.Межа текучості коливається від 35 МПа для низькоміцного алюмінію до понад 1400 МПа для високоміцної сталі.

Модуль пружності Юнга

Модуль пружності дуплексної нержавіючої сталі – SAF 2205 становить 200 ГПа.

Модуль пружності Юнгає модулем пружності для напруги розтягування та стиску в лінійному режимі пружності одноосьової деформації та зазвичай оцінюється за допомогою випробувань на розтяг.До граничного напруження тіло зможе відновити свої розміри при знятті навантаження.Прикладені напруги змушують атоми в кристалі рухатися з положення рівноваги, і всеатомівзміщуються на однакову величину та зберігають свою відносну геометрію.Коли напруги знімаються, усі атоми повертаються у вихідні положення, і не відбувається остаточної деформації.Відповідно доЗакон Гука, напруга пропорційна деформації (в пружній області), а нахил є модулем Юнга.Модуль Юнга дорівнює поздовжньому напруженню, поділеному на деформацію.

Твердість дуплексної нержавіючої сталі

Твердість за Брінеллем дуплексних нержавіючих сталей – SAF 2205 становить приблизно 217 МПа.

У матеріалознавстві,твердістьце здатність протистояти вдавленню поверхні (локалізована пластична деформація) і подряпинам.Твердість, мабуть, є найбільш погано визначеною властивістю матеріалу, оскільки вона може вказувати на стійкість до подряпин, стирання, вдавлення або навіть стійкість до формування чи локальної пластичної деформації.Твердість важлива з інженерної точки зору, оскільки стійкість до зношування через тертя або ерозію парою, маслом і водою зазвичай зростає разом із твердістю.

Випробування на твердість за Брінеллемє одним із тестів на твердість вдавлення, розроблених для тестування на твердість.У випробуваннях Брінелля жорсткий сферичний індентор вдавлюється під певним навантаженням у поверхню металу, що перевіряється.У типовому тесті використовується загартована сталева кулька діаметром 10 мм (0,39 дюйма) як індентор із силою 3000 кгс (29,42 кН; 6614 фунт-сила).Навантаження підтримується постійним протягом заданого часу (від 10 до 30 с).Для м'яких матеріалів використовується менша сила;для більш твердих матеріалів сталеву кульку замінюють кулькою з карбіду вольфраму.

Тест надає числові результати для кількісного визначення твердості матеріалу, яка виражається числом твердості за Брінеллем – HB.Число твердості за Брінеллем позначається найбільш часто використовуваними стандартами тестування (ASTM E10-14[2] та ISO 6506–1:2005) як HBW (H від твердості, B від Брінелля, а W від матеріалу індентора, вольфраму). (вольфрам) карбід).У попередніх стандартах HB або HBS використовувалися для позначення вимірювань, зроблених сталевими інденторами.

Число твердості за Брінеллем (HB) — це навантаження, поділене на площу поверхні вдавлення.Діаметр відбитка вимірюють за допомогою мікроскопа з накладеною шкалою.Твердість за Брінеллем обчислюється за формулою:

Існують різні методи тестування, які широко використовуються (наприклад, Брінелля,Кнуп,Вікерс, іРоквелл).Існують таблиці, які співвідносять значення твердості з різних методів випробування, де кореляція застосовна.У всіх шкалах високе число твердості означає твердий метал.

Термічні властивості дуплексної нержавіючої сталі

Теплові властивості матеріалів відносяться до реакції матеріалів на зміни в нихтемператураі застосуваннятепло.Як тверда речовина вбираєенергіїу вигляді тепла його температура підвищується, а розміри збільшуються.Але різні матеріали по-різному реагують на нагрівання.

Теплоємність,теплове розширення, ітеплопровідністьчасто критичні для практичного використання твердих тіл.

Температура плавлення дуплексної нержавіючої сталі

Точка плавлення дуплексної нержавіючої сталі – сталі SAF 2205 становить близько 1450°C.

Загалом плавлення — це фазовий перехід речовини з твердої фази в рідку.Theточка плавленняречовини – це температура, при якій відбувається ця фазова зміна.Точка плавлення також визначає стан, коли тверда речовина і рідина можуть перебувати в рівновазі.

Теплопровідність дуплексної нержавіючої сталі

Теплопровідність дуплексних нержавіючих сталей – SAF 2205 становить 19 Вт/(м. К).

Характеристики теплопередачі твердого матеріалу вимірюються властивістю, яка називаєтьсятеплопровідність, k (або λ), вимірюється у Вт/мК. Вимірює здатність речовини передавати тепло через матеріалпровідність.Зауважте, щоЗакон Фур'єзастосовується до будь-якої речовини, незалежно від її стану (твердий, рідкий або газоподібний).Тому він також визначений для рідин і газів.

Theтеплопровідністьбільшості рідин і твердих речовин залежить від температури, а для парів також залежить від тиску.В загальному:

Більшість матеріалів є майже однорідними, тому ми зазвичай пишемо k = k (T).Подібні визначення пов’язані з теплопровідністю в напрямках y та z (ky, kz), але для ізотропного матеріалу теплопровідність не залежить від напрямку перенесення, kx = ky = kz = k.