Sadržaj ugljika u nehrđajućem čeliku igra ključnu ulogu u određivanju njegovih različitih svojstava, koja zauzvrat imaju dalekosežne implikacije na njegovu primjenu. Kao dobavljač nehrđajućeg čelika, svjedočio sam iz prve ruke kako različite razine ugljika mogu promijeniti karakteristike proizvoda od nehrđajućeg čelika. U ovom blogu istražit ćemo učinke sadržaja ugljika na svojstva nehrđajućeg čelika.
Snaga i tvrdoća
Jedan od najznačajnijih utjecaja sadržaja ugljika na nehrđajući čelik je na njegovu čvrstoću i tvrdoću. Ugljik je snažno sredstvo za stvrdnjavanje čelika. Kada se sadržaj ugljika u nehrđajućem čeliku poveća, čelik postaje jači i tvrđi. To je zato što atomi ugljika mogu stati u međuprostore u željeznoj rešetki nehrđajućeg čelika. Budući da atomi ugljika zauzimaju te prostore, oni sprječavaju kretanje dislokacija unutar kristalne strukture. Dislokacije su defekti u kristalnoj rešetki koji omogućuju deformaciju materijala pod naprezanjem. Ograničavajući njihovo kretanje, ugljik učinkovito otežava deformaciju čelika, čime se povećava njegova čvrstoća i tvrdoća.
Za nehrđajuće čelike s visokim udjelom ugljika često se koriste u primjenama gdje je otpornost na habanje ključna. Na primjer, u proizvodnji alata za rezanje kao što su noževi i oštrice pile, nehrđajući čelik s visokim udjelom ugljika može zadržati oštar rub dulje vrijeme zbog svoje povećane tvrdoće. NašeCijev u obliku slova U od nehrđajućeg čelika C12200može se konstruirati s relativno višim sadržajem ugljika ako primjena zahtijeva da izdrži značajan mehanički stres i abraziju.
Duktilnost i žilavost
Međutim, povećanje sadržaja ugljika ima svoju cijenu. Kako sadržaj ugljika raste, rastegljivost i žilavost nehrđajućeg čelika općenito se smanjuju. Duktilnost se odnosi na sposobnost materijala da se plastično deformira prije loma, dok je žilavost sposobnost materijala da apsorbira energiju i plastično se deformira bez loma.
Nehrđajući čelici s visokim udjelom ugljika krtiji su u usporedbi s niskim udjelom ugljika. To je zato što prisutnost većeg broja ugljikovih atoma može dovesti do stvaranja karbida, koji su tvrdi i krti spojevi. Ovi karbidi mogu djelovati kao koncentratori naprezanja, olakšavajući nastanak i širenje pukotina pod naprezanjem. Za primjene u kojima materijal treba proći kroz značajnu deformaciju bez loma, kao što je u proizvodnji komponenti složenog oblika kroz procese savijanja ili oblikovanja, poželjni su nehrđajući čelici s niskim sadržajem ugljika. NašeCijev od konoplje od nehrđajućeg čelikamože se proizvesti s nižim sadržajem ugljika kako bi se osigurala dobra rastezljivost tijekom procesa proizvodnje.
Otpornost na koroziju
Sadržaj ugljika također ima utjecaj na otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju. Nehrđajući čelik duguje svoja svojstva otpornosti na koroziju uglavnom prisutnosti kroma, koji tvori pasivni oksidni sloj na površini čelika. Međutim, ugljik može reagirati s kromom stvarajući kromove karbide. Kada se formiraju kromovi karbidi, lokalni sadržaj kroma u čeličnoj matrici u blizini karbida se smanjuje. Budući da je krom neophodan za stvaranje i održavanje sloja pasivnog oksida, smanjenje sadržaja kroma može dovesti do smanjenja otpornosti na koroziju.
U okruženjima gdje je korozija glavni problem, kao što je kemijska industrija ili pomorska primjena, često se koriste nehrđajući čelici s niskim udjelom ugljika. Ovi čelici imaju manje ugljika dostupnog za reakciju s kromom, čime se održava dosljedniji sadržaj kroma u cijelom materijalu i bolja otpornost na koroziju. NašeUnutarnja cijev s utorima od nehrđajućeg čelikamože se isporučiti sa specifikacijom niskog ugljika za primjenu u korozivnim okruženjima.
Zavarljivost
Zavarljivost je još jedno važno svojstvo na koje utječe sadržaj ugljika. Nehrđajuće čelike s visokim udjelom ugljika općenito je teže zavarivati u usporedbi s onima s niskim udjelom ugljika. Tijekom procesa zavarivanja, veliki unos topline može uzrokovati stvaranje martenzita, tvrde i lomljive faze, u zoni utjecaja topline (HAZ) nehrđajućeg čelika s visokim udjelom ugljika. Prisutnost martenzita može dovesti do pucanja u ZUT-u, smanjujući cjelovitost zavarenog spoja.
Osim toga, stvaranje kromovih karbida tijekom zavarivanja također može smanjiti otpornost područja zavara na koroziju. Za primjene koje zahtijevaju opsežno zavarivanje, kao što je izgradnja velikih konstrukcija od nehrđajućeg čelika, nehrđajući čelici s niskim sadržajem ugljika bolji su izbor. Manje su skloni stvaranju martenzita i krom karbida tijekom zavarivanja, što rezultira čvršćim i otpornijim na koroziju zavarenim spojevima.
Obradivost
Na obradivost nehrđajućeg čelika također utječe sadržaj ugljika. Općenito, nehrđajući čelici s niskim udjelom ugljika lakše se obrađuju od onih s visokim udjelom ugljika. Nehrđajući čelici s visokim sadržajem ugljika tvrđi su i lomljiviji, što može uzrokovati prekomjerno trošenje alata tijekom operacija strojne obrade. Strugotina proizvedena tijekom strojne obrade nehrđajućeg čelika s visokim udjelom ugljika često je dugačka i žilava, koju je teško slomiti i ukloniti s područja rezanja, što dovodi do loše završne obrade površine i smanjene učinkovitosti strojne obrade.
S druge strane, nehrđajući čelici s niskim sadržajem ugljika imaju bolja svojstva lomljenja strugotine, a alati za rezanje manje se troše. To ih čini prikladnijima za operacije strojne obrade velikog volumena gdje su produktivnost i isplativost važni čimbenici.
Reakcija na toplinsku obradu
Sadržaj ugljika značajno utječe na reakciju toplinske obrade nehrđajućeg čelika. Toplinska obrada je proces koji se koristi za modificiranje mikrostrukture i svojstava nehrđajućeg čelika. Nehrđajući čelici s visokim udjelom ugljika mogu se učinkovitije očvrsnuti postupcima toplinske obrade kao što su kaljenje i popuštanje. Tijekom kaljenja, visokougljični čelik se brzo hladi od visoke temperature, što rezultira stvaranjem martenzita, vrlo tvrde faze. Zatim se provodi kaljenje kako bi se smanjila lomljivost martenzita i poboljšala žilavost čelika.
Nehrđajući čelici s niskim sadržajem ugljika, s druge strane, ne reagiraju tako dobro na ove toplinske tretmane kaljenja. Često se koriste u svom - valjanom ili žarenom stanju, gdje imaju dobru duktilnost i otpornost na koroziju.
Zaključak
U zaključku, sadržaj ugljika u nehrđajućem čeliku ima dubok utjecaj na njegovu čvrstoću, tvrdoću, rastegljivost, žilavost, otpornost na koroziju, zavarljivost, obradivost i reakciju na toplinsku obradu. Kao dobavljač nehrđajućeg čelika, razumijemo važnost pažljivog kontroliranja sadržaja ugljika kako bismo zadovoljili specifične zahtjeve različitih primjena. Bez obzira trebate li nehrđajući čelik visoke čvrstoće, otporan na habanje ili otporan na koroziju, lako zavarljiv, možemo vam pružiti pravi proizvod.
Ako ste zainteresirani za naše proizvode od nehrđajućeg čelika i želite razgovarati o svojim specifičnim potrebama, potičemo vas da nas kontaktirate radi nabave i daljnjih pregovora. Imamo tim stručnjaka koji je spreman pomoći vam u odabiru najprikladnijeg nehrđajućeg čelika s optimalnim sadržajem ugljika za vašu primjenu.
Reference
- Priručnik ASM, svezak 1: Svojstva i odabir: željezo, čelici i legure visokih performansi. ASM International.
- Metals Handbook Desk Edition, treće izdanje. ASM International.
- Metalurgija zavarivanja i zavarljivost nehrđajućih čelika. John C. Lippold, David J. Kotecki.
