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Definición de acero inoxidable

Un acero de alta aleación que puede resistir la corrosión en el aire o en medios químicamente corrosivos. El acero inoxidable tiene una superficie hermosa y buena resistencia a la corrosión, y no necesita serlo. Chapado Es un tipo de acero que se utiliza en muchos aspectos y se utiliza en muchos aspectos para resaltar las propiedades superficiales inherentes del acero inoxidable. Generalmente se llama acero inoxidable. Los rendimientos representativos incluyen acero con 13 cromo, acero con 18 cromo-níquel y otros aceros de alta aleación.

Desde una perspectiva metalográfica, debido a que el acero inoxidable contiene cromo, se forma una película de cromo muy delgada en la superficie. Esta película aísla el oxígeno que penetra en el acero y desempeña un papel en la resistencia a la corrosión.

Para mantener la resistencia a la corrosión inherente del acero inoxidable, el acero debe contener más del 12% de cromo.

Tipos de acero inoxidable:

El acero inoxidable se puede clasificar a grandes rasgos según su uso, composición química y estructura metalográfica.

El acero austenítico se compone básicamente de un 18% de cromo y un 8% de níquel. La cantidad de adición de cada elemento cambia y se desarrollan tipos de acero para diversos fines.

Clasificados por composición química:

①. Serie CR: serie ferrita, serie martensita

②. Serie CR-NI: serie austenítica, serie anormal, serie de endurecimiento por precipitación.

Clasificación en función de la estructura metalográfica:

①. Acero inoxidable austenítico

②． Acero inoxidable ferrítico

③. Acero inoxidable martensítico

④. Acero inoxidable dúplex

⑤. Acero inoxidable endurecido por precipitación

Método de identificación del acero inoxidable

Método de numeración y representación del acero

① Utilice el símbolo internacional del elemento químico y el símbolo nacional para indicar el composición química. Se utilizan letras árabes para representar el contenido del ingrediente:

Por ejemplo: China, Rusia 12CrNi3A

②Utilice números de dígitos fijos para representar series de acero o números como: Estados Unidos; , Japón, serie 300, serie 400, serie 200;

③ Utilice letras latinas y secuencia para formar el número de serie, que solo indica el propósito.

reglas de numeración de mi país

①Usar símbolos de elementos

②Propósito, pinyin chino, acero de hogar abierto: P, acero hirviendo: F, acero calmado: B, Acero clase A: A, T8: Especial 8,

GCr15: Bolas

◆Acero combinado, acero para resortes, como por ejemplo: 20CrMnTi 60SiMn, (contenido de C expresado en partes por diez mil )

◆Acero inoxidable y acero aleado para herramientas (contenido de C expresado en milésimas), como: 1Cr18Ni9 milésima (es decir,

0,1% C), acero inoxidable C≤0,08% como 0Cr18Ni9, carbono ultrabajo C≤0,03 % como 0Cr17Ni13Mo

Método internacional de etiquetado de acero inoxidable

El Instituto Americano del Hierro y el Acero utiliza tres dígitos para etiquetar varios grados estándar de acero inoxidable maleable . Entre ellos:

①El acero inoxidable austenítico está representado por números de serie 200 y 300,

②La ferrita y el acero inoxidable martensítico están representados por números de serie 400. Por ejemplo, algunos de los aceros inoxidables austeníticos más comunes están marcados con 201, 304, 316 y 310.

③ Los aceros inoxidables ferríticos están marcados con 430 y 446. El acero inoxidable martensítico está marcado con 410, 420 y 440C, y tiene dos fases (austenita-ferrita).

④ Acero inoxidable, acero inoxidable de endurecimiento por precipitación y acero inoxidable que contiene hierro. Las aleaciones altas con un contenido inferior al 50% suelen denominarse con nombres patentados o marcas registradas.

4). Clasificación y clasificación de estándares

Clasificación 4-1:

①Estándar nacional GB

②Estándar de la industria YB

③Estándar local

④Estándar empresarial Q/CB

4-2 Categoría:

①Estándar de producto

②Estándar de embalaje

③Estándares de método

④Estándares Básicos

4-3 Nivel Estándar (dividido en tres niveles):

Nivel Y: Nivel Avanzado Internacional

Nivel I: general internacional nivel

Nivel H: nivel avanzado nacional

estándar nacional 4-4

Barra de acero inoxidable GB1220-84 (nivel I)

GB4241-84 Disco de soldadura inoxidable (Grado H)

GB4356-84 Disco de soldadura inoxidable (Grado I)

GB1270-80 Tuberías de acero inoxidable (Grado I)

GB12771-91 Tubería soldada de acero inoxidable (Grado Y)

GB3280-84 Placa fría de acero inoxidable (Grado I)

GB4237-84 Placa caliente de acero inoxidable (Grado I)

GB4239-91 Tira en frío de acero inoxidable (Grado I)

Término profesional de acero inoxidable

En términos sencillos, el acero inoxidable no es acero propenso a oxidarse; de ​​hecho, algunos aceros inoxidables. Es inoxidable y resistente a los ácidos (resistente a la corrosión).

La inoxidabilidad y la resistencia a la corrosión del acero inoxidable se deben a la formación de una película de óxido rica en cromo (película de pasivación) en su superficie. Este tipo de acero inoxidable y resistencia a la corrosión son relativos. Las pruebas han demostrado que la resistencia a la corrosión del acero en medios débiles como la atmósfera, el agua y medios oxidantes como el ácido nítrico aumenta con el aumento del contenido de agua de cromo en el acero. Cuando el contenido de cromo alcanza un cierto porcentaje, se produce la corrosión. La resistencia del acero se deteriora. Mutación, es decir, de fácil de oxidar a no fácil de oxidar, de no resistente a la corrosión a resistente a la corrosión. Hay muchas formas de clasificar el acero inoxidable. Según la estructura organizativa a temperatura ambiente, existen aceros inoxidables martensíticos, austeníticos, ferríticos y dúplex; según la composición química principal, se pueden dividir básicamente en dos grandes sistemas: acero inoxidable al cromo y acero inoxidable al cromo-níquel; uso Hay acero inoxidable resistente al ácido nítrico, acero inoxidable resistente al ácido sulfúrico, acero inoxidable resistente al agua de mar, etc. Según el tipo de resistencia a la corrosión, se puede dividir en acero inoxidable resistente a la corrosión por picaduras, acero inoxidable resistente a la corrosión por tensión. acero, acero inoxidable intergranular resistente a la corrosión, etc., según las características funcionales, se puede dividir en acero inoxidable magnético, acero inoxidable de fácil corte, acero inoxidable de baja temperatura, acero inoxidable de alta resistencia, etc. Debido a que el acero inoxidable tiene una excelente resistencia a la corrosión, conformabilidad, compatibilidad, resistencia y tenacidad en un amplio rango de temperaturas, se ha utilizado ampliamente en la industria pesada, la industria ligera, la industria de artículos de primera necesidad, la decoración de edificios y otras industrias.

Acero inoxidable austenítico: Acero inoxidable con estructura austenítica a temperatura ambiente. Cuando el acero contiene aproximadamente 18% Cr, 8% ~ 10% Ni y aproximadamente 0,1% C, tendrá una estructura de austenita estable. El acero inoxidable austenítico de cromo-níquel incluye el famoso acero 18Cr-8Ni y la serie de acero con alto contenido de Cr-Ni desarrollado aumentando el contenido de Cr y Ni y agregando Mo, Cu, Si, Nb, Ti y otros elementos. El acero inoxidable austenítico no es magnético y tiene alta tenacidad y plasticidad, pero su resistencia es baja. No puede reforzarse mediante transformación de fases y sólo puede reforzarse mediante trabajo en frío. Si se añaden S, Ca, Se, Te y otros elementos, tendrá buena maquinabilidad. Además de ser resistente a la corrosión por medios ácidos oxidantes, este tipo de acero también puede ser resistente a la corrosión por ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido fórmico, ácido acético, urea, etc. si contiene elementos como Mo y Cu. Si el contenido de carbono en este tipo de acero es inferior al 0,03% o contiene Ti o Ni, su resistencia a la corrosión intergranular se puede mejorar significativamente. El acero inoxidable austenítico con alto contenido de silicio tiene buena resistencia a la corrosión en ácido nítrico concentrado. Debido a sus amplias y buenas propiedades integrales, el acero inoxidable austenítico se ha utilizado ampliamente en diversas industrias.

Acero inoxidable ferrítico: Acero inoxidable con estructura principalmente de ferrita en uso. El contenido de cromo está entre el 11% y el 30% y tiene una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo. Este tipo de acero generalmente no contiene níquel y, a veces, contiene una pequeña cantidad de Mo, Ti, Nb y otros elementos. Este tipo de acero tiene las características de gran conductividad térmica, pequeño coeficiente de expansión, buena resistencia a la oxidación y excelente corrosión bajo tensión. Resistencia Se utiliza principalmente para fabricar acero resistente a la atmósfera, piezas corroídas por vapor, agua y ácidos oxidantes. Este tipo de acero tiene desventajas como una plasticidad deficiente, una plasticidad significativamente reducida y una resistencia a la corrosión después de la soldadura, lo que limita su aplicación. La aplicación de tecnología de refinación en hornos externos (AOD o VOD) puede reducir en gran medida los elementos intersticiales como el carbono y el nitrógeno, lo que hace que este tipo de acero se utilice ampliamente.

Acero inoxidable dúplex austenita-ferrita: Es un acero inoxidable con estructuras aproximadamente mitad austenita y mitad ferrita. En el caso de un contenido bajo de C, el contenido de Cr es del 18 % al 28 % y el contenido de Ni es del 3 % al 10 %. Algunos aceros también contienen elementos de aleación como Mo, Cu, Si, Nb, Ti y N. Este tipo de acero tiene las características del acero inoxidable austenítico y ferrítico. En comparación con la ferrita, tiene mayor plasticidad y tenacidad, no presenta fragilidad a temperatura ambiente, resistencia a la corrosión intergranular y rendimiento de soldadura significativamente mejores, al tiempo que mantiene el contenido de hierro. frágil a 475°C, tiene alta conductividad térmica y tiene superplasticidad y otras características. En comparación con el acero inoxidable austenítico, tiene una alta resistencia y una resistencia significativamente mejorada a la corrosión intergranular y a la corrosión por tensión de cloruro. El acero inoxidable dúplex tiene una excelente resistencia a la corrosión por picaduras y también es un acero inoxidable que ahorra níquel.

Acero inoxidable martensítico: Acero inoxidable cuyas propiedades mecánicas se pueden ajustar mediante tratamiento térmico. En términos simples, es un tipo de acero inoxidable endurecible. Los grados típicos son el tipo Cr13, como 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, etc. La dureza después del templado es alta y las diferentes temperaturas de templado tienen diferentes combinaciones de resistencia y tenacidad. Se utiliza principalmente en palas de turbinas de vapor, vajillas e instrumentos quirúrgicos. Según las diferencias en la composición química, el acero inoxidable martensítico se puede dividir en dos categorías: acero martensítico al cromo y acero martensítico al cromo-níquel. Según las diferentes estructuras y mecanismos de refuerzo, también se puede dividir en acero inoxidable martensítico, acero inoxidable martensita y semiaustenítico (o semimartensita) endurecido por precipitación y acero inoxidable martensítico.

Propiedades físicas, químicas y mecánicas del acero inoxidable

Las propiedades físicas del acero inoxidable se expresan principalmente en los siguientes aspectos:

①. Coeficiente de expansión térmica: el cambio en los elementos medidos de una sustancia debido a cambios de temperatura. El coeficiente de expansión es la pendiente de la curva expansión-temperatura, el coeficiente de expansión instantánea es la pendiente a una temperatura específica y la pendiente promedio entre dos temperaturas específicas es el coeficiente de expansión térmica promedio. El coeficiente de expansión se puede expresar en términos de volumen o longitud, generalmente en términos de longitud.

②. Densidad: La densidad de una sustancia es la masa por unidad de volumen de la sustancia, la unidad es kg/m3 o 1b/in3.

③. Módulo de elasticidad: cuando la aplicación de fuerza a ambos extremos de un borde de longitud unitaria puede provocar un cambio unitario en la longitud del objeto, la fuerza requerida por unidad de área se denomina módulo elástico. La unidad es 1b/in3 o N/m3.

④. Resistividad: La resistencia medida entre dos lados opuestos de un cubo de material de longitud unitaria, expresada en unidades de Ω?m, μΩ?cm o (obsoleto) Ω/(mil.pies circulares).

⑤. Permeabilidad magnética: coeficiente adimensional que indica el grado en que un material se magnetiza fácilmente. Es la relación entre la intensidad de la inducción magnética y la intensidad del campo magnético.

⑥． Rango de temperatura de fusión: Determina la temperatura a la que la aleación comienza a solidificarse y termina de solidificarse.

⑦． Calor específico: cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en 1 grado. Los valores de calor específico en los sistemas imperial y CG son los mismos porque la unidad de calor (Biu o cal) depende de la cantidad de calor necesaria para elevar la unidad de masa de agua en 1 grado. El valor numérico del calor específico en el sistema de unidades SI es diferente del del sistema Imperial o CGS porque la unidad de energía (J) se define de manera diferente. Las unidades de calor específico son Btu(1b?0F) y J/(kg?k).

⑧． Conductividad térmica: medida de la velocidad a la que una sustancia conduce calor. Cuando se establece un gradiente de temperatura de 1 grado por unidad de longitud en un material con una unidad de área de sección transversal, entonces la conductividad térmica se define como el calor conducido por unidad de tiempo. La unidad de conductividad térmica es Btu/(h?ft? 0F) o w/(m?K).

⑨. Difusividad térmica: es un rendimiento que determina la velocidad de transición de la temperatura interna de una sustancia. Es la relación entre la conductividad térmica y el producto del calor y la densidad. La unidad de difusividad térmica es Btu/(h?ft?0F) o. w/(m?k) expreso.

Rendimiento y organización del acero inoxidable

Actualmente existen más de 100 elementos químicos conocidos, y alrededor de 20 elementos químicos se pueden encontrar en materiales de acero comúnmente utilizados en la industria. Para la serie de aceros especiales inoxidables formada por la lucha de las personas contra los fenómenos de corrosión, hay más de una docena de elementos más utilizados, además del hierro, elemento básico que compone el acero, los que tienen mayor impacto. El rendimiento y la estructura del acero inoxidable son Los elementos son: carbono, cromo, níquel, manganeso, silicio, molibdeno, titanio, niobio, titanio, manganeso, nitrógeno, cobre, cobalto, etc. A excepción del carbono, el silicio y el nitrógeno, todos estos elementos son elementos del grupo de transición de la tabla periódica de elementos químicos.

De hecho, el acero inoxidable utilizado en la industria contiene varios o incluso más de una docena de elementos al mismo tiempo. Cuando existen varios elementos en la unidad del acero inoxidable, su influencia es mayor que la de los elementos individuales. Es mucho más complicado cuando existe, porque en este caso no sólo hay que considerar el papel de cada elemento en sí, sino también su influencia entre sí. Por lo tanto, la estructura del acero inoxidable está determinada por el. suma de los efectos de varios elementos.

1). La influencia y el efecto de diversos elementos en el rendimiento y la estructura del acero inoxidable

1-1 El papel decisivo del cromo en el acero inoxidable: Sólo hay un elemento que determina las propiedades del acero inoxidable y es. cromo. Cada acero inoxidable contiene una cierta cantidad de cromo. Hasta la fecha no existe ningún acero inoxidable sin cromo. La razón fundamental por la que el cromo se ha convertido en el elemento principal que determina el rendimiento del acero inoxidable es que agregar cromo como elemento de aleación al acero promueve que sus movimientos internos contradictorios se desarrollen en una dirección propicia para resistir el daño por corrosión. Este cambio se puede explicar a partir de los siguientes aspectos:

①El cromo aumenta el potencial del electrodo de la solución sólida a base de hierro

②El cromo absorbe electrones del hierro para pasivarlo

La pasivación es un fenómeno en el que se mejora la resistencia a la corrosión de metales y aleaciones debido a la prevención de reacciones anódicas. Existen muchas teorías que constituyen la pasivación de metales y aleaciones, incluida la teoría de la película delgada, la teoría de la adsorción y la teoría de la disposición de los electrones.

1-2. La naturaleza dual del carbono en el acero inoxidable

El carbono es uno de los elementos principales del acero industrial. Las propiedades y estructura del acero están determinadas en gran medida por la presencia de. Carbono en el acero. El contenido y la forma de distribución del carbono en el acero inoxidable son particularmente importantes. La influencia del carbono en la estructura del acero inoxidable se refleja principalmente en dos aspectos. Por un lado, el carbono es un elemento que estabiliza la austenita y su efecto es muy grande (unas 30 veces mayor que el del níquel). debido a la muy alta afinidad entre el carbono y el cromo, es grande y forma con el cromo una serie de carburos complejos. Por tanto, desde la perspectiva de la resistencia y la resistencia a la corrosión, el papel del carbono en el acero inoxidable es contradictorio.

Al comprender la ley de esta influencia, podemos elegir acero inoxidable con diferentes contenidos de carbono en función de los diferentes requisitos de uso.

Por ejemplo, el contenido de cromo estándar de los cinco grados de acero 0Crl3~4Cr13, que es el acero inoxidable más básico y más utilizado en la industria, es del 12% al 14%, lo que significa que el carbono debe carbonizarse con cromo se decide después de tener en cuenta el factor de cromo. El propósito es garantizar que después de combinar el carbono y el cromo para formar carburo de cromo, el contenido de cromo en la solución sólida no sea inferior al contenido mínimo de cromo. del 11,7%.

En cuanto a estos cinco grados de acero, debido a los diferentes contenidos de carbono, la resistencia a la corrosión también es diferente. La resistencia a la corrosión del acero 0Cr13~2Crl3 es mejor pero la resistencia es menor que la del acero 3Crl3 y 4Cr13. Se utiliza principalmente para fabricar piezas estructurales. Los dos últimos grados de acero pueden obtener una alta resistencia debido a su alto contenido de carbono y se utilizan principalmente para fabricar resortes, cuchillos y otras piezas que requieren alta resistencia y resistencia al desgaste.

Otro ejemplo es que para superar la corrosión intergranular del acero inoxidable de cromo-níquel 18-8, se puede reducir el contenido de carbono del acero a menos del 0,03%, o un elemento (titanio o niobio) con mayor afinidad que el cromo. y se puede agregar carbono para evitar que forme cromo, y cuando la alta dureza y la resistencia al desgaste se convierten en los requisitos principales, podemos aumentar el contenido de carbono del acero al mismo tiempo que aumentamos adecuadamente el contenido de cromo, para no solo cumplir con los requisitos. De dureza y resistencia al desgaste, pero también tiene en cuenta ciertos requisitos de resistencia a la corrosión, el acero inoxidable 9Cr18 y 9Cr17MoVCo se utilizan en la industria para rodamientos, herramientas de medición y herramientas de corte. Aunque el contenido de carbono es tan alto como 0,85 ~ 0,95%, su cromo. El contenido también aumenta en consecuencia, por lo que aún garantizan la resistencia a la corrosión.

En términos generales, el contenido de carbono del acero inoxidable que se utiliza actualmente en la industria es relativamente bajo. El contenido de carbono de la mayoría del acero inoxidable está entre 0,1 y 0,4%. El contenido de carbono del acero resistente a los ácidos es principalmente del 0,1%. 0,2%. El acero inoxidable con un contenido de carbono superior al 0,4% solo representa una pequeña parte del número total de grados de acero. Esto se debe a que, en la mayoría de las condiciones de uso, el acero inoxidable siempre tiene como objetivo principal la resistencia a la corrosión. Además, el menor contenido de carbono también se debe a ciertos requisitos del proceso, como la facilidad de soldadura y la deformación en frío.

1-3. El papel del níquel en el acero inoxidable se ejerce después de combinarlo con el cromo.

El níquel es un material excelente resistente a la corrosión y un importante elemento de aleación en el acero aleado. . El níquel es un elemento formador de austenita en el acero, pero para obtener una estructura de austenita pura en acero con bajo contenido de carbono, el contenido de níquel debe alcanzar el 24% y solo cuando el contenido de níquel es del 27% cambia la resistencia del acero a ciertos medios. Propiedades de corrosión; de modo significativo. Por tanto, el níquel por sí solo no puede constituir acero inoxidable. Sin embargo, cuando el níquel y el cromo se encuentran al mismo tiempo en el acero inoxidable, el acero inoxidable que contiene níquel tiene muchas propiedades valiosas.

Con base en la situación anterior, se puede ver que el papel del níquel como elemento de aleación en el acero inoxidable es que cambia la estructura del acero con alto contenido de cromo, mejorando así la resistencia a la corrosión y el rendimiento del proceso de acero inoxidable.

1-4. El manganeso y el nitrógeno pueden sustituir al níquel en el acero inoxidable al cromo-níquel.

Aunque el acero austenítico al cromo-níquel tiene muchas ventajas, en las últimas décadas, debido a las grandes dimensiones El desarrollo y aplicación a gran escala de aceros resistentes al calor que contienen menos del 20% de níquel, así como el creciente desarrollo de la industria química, está aumentando la demanda de acero inoxidable. Sin embargo, las reservas minerales de níquel son pequeñas y se concentran en unos pocos. áreas, por lo que es muy importante a nivel mundial. Ha habido una contradicción entre la oferta y la demanda de níquel. Por lo tanto, en los campos del acero inoxidable y muchas otras aleaciones (como el acero para grandes piezas fundidas y forjadas, acero para herramientas, acero resistente al calor, etc.), especialmente en países donde los recursos de níquel son relativamente escasos, la ciencia del ahorro de níquel y La sustitución del níquel por otros elementos se ha llevado a cabo ampliamente en la práctica de investigación y producción. En este sentido, el manganeso y el nitrógeno se utilizan para reemplazar el níquel en el acero inoxidable y el acero resistente al calor.

El manganeso tiene un efecto similar sobre la austenita como el níquel. Pero para ser más precisos, la función del manganeso no es formar austenita, sino reducir la velocidad crítica de enfriamiento del acero, aumentar la estabilidad de la austenita durante el enfriamiento, inhibir la descomposición de la austenita y prevenir la formación de austenita a altas temperaturas. La austenita se mantiene a temperatura ambiente. En términos de mejorar la resistencia a la corrosión del acero, el manganeso tiene poco efecto. Por ejemplo, cambiar el contenido de manganeso en el acero de 0 a 10,4% no cambiará significativamente la resistencia a la corrosión del acero en aire y ácido. Esto se debe a que el manganeso tiene poco efecto sobre el aumento del potencial del electrodo de la solución sólida a base de hierro y el efecto protector de la película de óxido formada también es muy bajo. Por lo tanto, aunque existen aceros austeníticos aleados con manganeso en la industria (como el 40Mn18Cr4, 50Mn18Cr4WN, acero ZGMn13, etc.), pero no están disponibles en acero inoxidable. El papel del manganeso en la estabilización de la austenita en el acero es aproximadamente la mitad que el del níquel. Es decir, el 2% de nitrógeno también puede estabilizar la austenita en el acero, y el alcance de su papel es mayor que el del níquel. Por ejemplo, para lograr que el acero que contiene un 18% de cromo obtenga una estructura austenítica a temperatura ambiente, actualmente se utilizan en la industria acero inoxidable con bajo contenido de níquel con manganeso y nitrógeno en sustitución del níquel y acero inoxidable con cromo-manganeso-nitrógeno con níquel elemental, y Algunos han sustituido con éxito al clásico acero inoxidable de cromo-níquel 18-8.

1-5. Se añade titanio o niobio al acero inoxidable para evitar la corrosión intergranular.

1-6. El molibdeno y el cobre pueden mejorar la resistencia a la corrosión de algunos aceros inoxidables.

1-7. La influencia de otros elementos en las propiedades y organización del acero inoxidable

Los nueve elementos principales anteriores tienen un impacto en las propiedades y organización del acero inoxidable. A los efectos de estos elementos sobre las propiedades y organización del acero inoxidable, además de los elementos que tienen un mayor impacto en la estructura, el acero inoxidable también contiene algunos otros elementos. Algunos de ellos son elementos impurezas comunes como el acero ordinario, como el silicio, el azufre, el fósforo, etc. Algunos se añaden para fines específicos, como cobalto, boro, selenio, elementos de tierras raras, etc. Desde la perspectiva de la propiedad principal de la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, estos elementos no son aspectos principales en comparación con los nueve elementos que se han comentado. Aun así, no pueden ignorarse por completo porque también afectan el rendimiento y la estructura del acero inoxidable. Influencia.

El silicio es un elemento que forma ferrita y es un elemento impureza común en el acero inoxidable en general.

Como elemento de aleación, el cobalto no se usa mucho en el acero. Esto se debe a su alto precio y su uso en otros aspectos (como acero rápido, carburo cementado, resistente al calor a base de cobalto). aleaciones, acero magnético o imanes duros), aleaciones, etc.) tienen usos más importantes.

No se agrega mucho cobalto como elemento de aleación en el acero inoxidable en general. Los aceros inoxidables de uso común, como el acero 9Crl7MoVCo (que contiene entre 1,2 y 1,8% de cobalto), agregan cobalto. El propósito no es mejorar la resistencia a la corrosión sino aumentar la dureza, porque el propósito principal. De este acero inoxidable se fabrica herramientas mecánicas de corte, tijeras y cuchillos quirúrgicos, etc.

Boro: Agregar un 0,005 % de boro al acero inoxidable ferrítico Crl7Mo2Ti con alto contenido de cromo puede mejorar la resistencia a la corrosión al hervir ácido acético al 65 %. Agregar una pequeña cantidad de boro (0,0006 ~ 0,0007%) puede mejorar la plasticidad en caliente del acero inoxidable austenítico. Una pequeña cantidad de boro aumenta la tendencia al agrietamiento en caliente durante la soldadura de acero austenítico debido a la formación de cristales *** de bajo punto de fusión. Sin embargo, cuando contiene más boro (0,5 a 0,6%), puede evitar el agrietamiento en caliente durante la producción. . Porque cuando contiene entre un 0,5 y un 0,6% de boro, se forma una estructura bifásica de austenita-boruro, que reduce el punto de fusión de la soldadura. Cuando la temperatura de solidificación del baño fundido es inferior a la de la zona semifundida, la tensión de tracción generada por el material base durante el enfriamiento se encuentra en estado líquido. El metal de soldadura sólido resiste la tensión y no causará grietas en este momento. Incluso si se forman grietas en el área cercana a la costura, pueden llenarse con el metal fundido líquido-sólido. Los aceros inoxidables austeníticos al cromo-níquel que contienen boro tienen usos especiales en la industria de la energía atómica.

Fósforo: Es un elemento impureza en el acero inoxidable en general, pero su nocividad en el acero inoxidable austenítico no es tan significativa como en el acero en general, por lo que se puede permitir que el contenido sea mayor si alguna información lo propone. Puede alcanzar el 0,06% para facilitar el control de la fundición. El contenido de fósforo de los aceros austeníticos que contienen manganeso puede alcanzar el 0,06% (como el acero 2Crl3NiMn9) o incluso el 0,08% (como el acero Cr14Mnl4Ni). Aprovechando el efecto fortalecedor del fósforo sobre el acero, el fósforo también se agrega como elemento de aleación para acero inoxidable endurecido por envejecimiento, como el acero PH17-10P (que contiene 0,25 % de fósforo) y el acero PH-HNM (que contiene 0,30 % de fósforo).

Azufre y selenio: Los elementos impurezas también son habituales en el acero inoxidable en general. Sin embargo, agregar entre un 0,2 y un 0,4% de azufre al acero inoxidable puede mejorar el rendimiento de corte del acero inoxidable, y el selenio también tiene el mismo efecto. El azufre y el selenio mejoran el rendimiento de corte del acero inoxidable porque reducen la tenacidad del acero inoxidable. Por ejemplo, el valor de impacto del acero inoxidable de cromo-níquel 18-8 general puede alcanzar los 30 kg/cm2. El valor de impacto del acero 18-8 (0,084% C, 18,15% Cr, 9,25% Ni) que contiene 0,31% de azufre es 1,8 kg/cm² el valor de impacto del acero 18-8 que contiene 0,22% de selenio. El valor de impacto del acero -8; (0,094 % C, 18,4 % Cr, 9 % Ni) es 3,24 kg/cm². Tanto el azufre como el selenio reducen la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, por lo que rara vez se utilizan como elementos de aleación del acero inoxidable.

Elementos de tierras raras: Los elementos de tierras raras se utilizan en el acero inoxidable, actualmente principalmente para mejorar el rendimiento del proceso. Por ejemplo, agregar una pequeña cantidad de elementos de tierras raras al acero Crl7Ti y al acero Cr17Mo2Ti puede eliminar las burbujas causadas por el hidrógeno en el lingote de acero y reducir las grietas en la palanquilla de acero. Agregar del 0,02 al 0,5% de elementos de tierras raras (aleación de cerio-lantano) al acero inoxidable austenítico y austenítico-ferrítico puede mejorar significativamente el rendimiento de la forja. Solía ​​​​haber un acero austenítico que contenía 19,5% de cromo, 23% de níquel y molibdeno, cobre y manganeso. Debido al rendimiento del procesamiento térmico, en el pasado solo se podía producir piezas fundidas. Después de agregar elementos de tierras raras, se podía laminar en varios. perfiles.

2). Clasificación del acero inoxidable según la estructura metalográfica y las características generales de los distintos tipos de acero inoxidable

Según la composición química (principalmente contenido de cromo) y el uso, el acero inoxidable se divide en dos categorías: inoxidable y resistente a los ácidos. En la industria, el acero inoxidable también se clasifica según el tipo de estructura de matriz del acero después de calentarlo y enfriarlo con aire a alta temperatura (900-1100 grados). Esto se basa en las características de la influencia del carbono y los elementos de aleación en el acero. Estructura de acero inoxidable que comentamos anteriormente.

El acero inoxidable utilizado en la industria se puede dividir en tres categorías según su estructura metalográfica: acero inoxidable ferrítico, acero inoxidable martensítico y acero inoxidable austenítico. Las características de estos tres tipos de acero inoxidable se pueden resumir (como se muestra en la siguiente tabla), pero cabe señalar que no todos los aceros inoxidables martensíticos no se pueden soldar, sino que están sujetos a ciertas condiciones, como el precalentamiento antes de soldar y altas temperaturas. -temperatura templada después de la soldadura, etc., lo que complica el proceso de soldadura. En la producción real, algunos aceros inoxidables martensíticos como 1Cr13, 2Cr13 y 2Cr13 suelen soldarse al acero 45.

Clasificación, componentes principales y comparación de prestaciones del acero inoxidable

Clasificación composición aproximada (%) Templabilidad, resistencia a la corrosión, procesabilidad, soldabilidad, magnetismo

C Cr Ni

Sistema de ferrita 0,35 o menos 16-27 - bueno o malo, puede estar disponible

Sistema martensítico 1,20 o menos 11-15 - cacao sin hornear puede estar disponible

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Sistema austenítico 0,25 por debajo de 16 por encima de 7 por encima Ninguno Excelente Excelente Ninguno

La clasificación anterior se basa únicamente en la estructura de la matriz del acero debido a la austenita estable y la formación de. hierro en el acero Los efectos de los elementos en el cuerpo sólido no pueden equilibrarse entre sí y, debido a la gran cantidad de cromo, el punto S del diagrama de equilibrio se desplaza hacia la izquierda. La estructura del acero inoxidable utilizada en la industria también incluye martensita-ferrita, austenita-martensita y otros aceros inoxidables de fase compleja de transición, así como acero inoxidable con estructura de martensita-carburo.

2-1. Acero ferrítico

Acero inoxidable con bajo contenido de carbono que contenga más de un 14% de cromo, acero inoxidable con cualquier contenido de carbono que contenga más de un 27% de cromo, y sobre la base. A los componentes mencionados anteriormente, al acero inoxidable se le añade molibdeno, titanio, niobio, silicio, aluminio, tungsteno, vanadio y otros elementos. Los elementos que forman la ferrita dominan la composición química y la estructura de la matriz es ferrita. La estructura de este tipo de acero en estado templado (solución sólida) es ferrita, y en la estructura en estado recocido y envejecido se puede observar una pequeña cantidad de carburos y compuestos intermetálicos.

Pertenecen a esta categoría Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28, etc. Debido a su alto contenido de cromo, el acero inoxidable ferrítico tiene una resistencia a la corrosión y a la oxidación relativamente buena, pero propiedades mecánicas y de proceso deficientes. Se utiliza principalmente en estructuras resistentes a los ácidos con poca tensión y como acero antioxidante.

2-2. Acero ferrítico-martensítico

Este tipo de acero se encuentra en un estado bifásico y+a (o δ) a altas temperaturas, y sufre una transformación y-M cuando Enfriado rápidamente, la ferrita aún se retiene y la estructura de temperatura normal es martensita y ferrita. Debido a la diferencia en la composición y la temperatura de calentamiento, la cantidad de ferrita en la estructura puede variar desde unos pocos porcentajes hasta decenas de porcentajes. Acero 0Crl3, acero lCrl3, acero 2Cr13 con cromo en el límite superior y carbono en el límite inferior, acero Cr17Ni2, acero Cr17wn4 y muchos aceros termorresistentes modificados con 12% de cromo desarrollados sobre la base del acero ICrl3 (este tipo de acero es También llamado acero inoxidable resistente al calor), muchos grados de acero, como Cr11MoV, Cr12WMoV, Crl2W4MoV, 18Crl2WMoVNb, etc., entran en esta categoría.

El acero ferrítico-martensítico puede templarse y reforzarse parcialmente, por lo que puede obtener mayores propiedades mecánicas. Sin embargo, sus propiedades mecánicas y de proceso se ven afectadas en gran medida por el contenido de ferrita y la morfología de distribución en la estructura. Este tipo de acero se divide en dos series según el contenido de cromo en su composición: 12-14% y 15-18%. El primero tiene la capacidad de resistir la atmósfera y medios débilmente corrosivos, y tiene buena absorción de impactos y un pequeño coeficiente de expansión lineal. La resistencia a la corrosión del segundo es equivalente a la del acero resistente al ácido ferrítico con el mismo contenido de cromo, pero a; Hasta cierto punto, también conserva algunas de las deficiencias del acero ferrítico con alto contenido de cromo.

2-3. Acero martensítico

Este tipo de acero se encuentra en la zona de la fase y a temperatura de enfriamiento normal, pero su fase y solo es estable a altas temperaturas, y la El punto M generalmente está alrededor de los 300 °C y se transforma en martensita cuando se enfría.

Este tipo de acero incluye 2Cr13, 2Cr13Ni2, 3Cr13 y algunos aceros termorresistentes modificados con un 12% de cromo, como el acero 13Cr14NiWVBA, Cr11Ni2MoWVB, etc. Las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión, el rendimiento del proceso y las propiedades físicas del acero inoxidable martensítico son similares a las del acero inoxidable ferrítico-martensítico que contiene entre 12 y 14% de cromo. Como no hay ferrita libre en la estructura, las propiedades mecánicas son mayores que las de los aceros anteriores, pero la sensibilidad al sobrecalentamiento durante el tratamiento térmico es menor.

2-4. Acero con carburo de martensita

El contenido de carbono del punto de precipitación de la aleación Fe-C es del 0,83%. En el acero inoxidable, el punto S se desplaza hacia la izquierda. al cromo, el acero que contiene 12% de cromo y más de 0,4% de carbono (Figura 11-3) y el acero que contiene 18% de cromo y más de 0,3% de carbono (Figura 1) 3) son todos aceros procesados. Cuando este tipo de acero se calienta a una temperatura de enfriamiento normal, los carburos secundarios no se pueden disolver completamente en austenita, por lo que la estructura después del enfriamiento se compone de martensita y carburos.

No hay muchos grados de acero inoxidable que entren en esta categoría, pero hay algunos aceros inoxidables con un contenido de carbono relativamente alto, como el acero 4Crl3, 9Cr18, 9Crl8MoV, 9Crl7MoVCo, etc. Acero 3Crl3 con un contenido de carbono el contenido que está hacia el límite superior está en el rango inferior. Tal estructura también puede aparecer cuando se enfría a alta temperatura. Debido al alto contenido de carbono, aunque los tres grados de acero mencionados anteriormente, como el 9Cr18, contienen más cromo, su resistencia a la corrosión sólo es equivalente a la del acero inoxidable que contiene entre un 12 y un 14 % de germanio. Los principales usos de este tipo de acero son piezas que requieren alta dureza y resistencia al desgaste, como herramientas de corte, cojinetes, resortes y equipos médicos.

2-5. Acero austenítico

Este tipo de acero contiene más elementos que expanden la zona y y estabilizan la austenita. Está en fase y a altas temperaturas y pasa a fase y cuando. enfriado Dado que el punto Ms está por debajo de la temperatura ambiente, tiene una estructura austenita a temperatura ambiente. Aceros inoxidables al cromo-níquel como 18-8, 18-12, 25-20, 20-25Mo y aceros inoxidables con bajo contenido de níquel que reemplazan parte del níquel con manganeso y añaden nitrógeno, como el acero Cr18Mnl0Ni5, Cr13Ni4Mn9, Cr17Ni4Mn9N, Cr14Ni3Mnl4Ti. , etc., todos pertenecen a esta categoría.

El acero inoxidable austenítico tiene muchas ventajas, como se mencionó anteriormente, aunque sus propiedades mecánicas son relativamente bajas y no puede reforzarse mediante tratamiento térmico como el acero inoxidable ferrítico, puede deformarse mediante trabajo en frío y utilizar el efecto de endurecimiento por trabajo. Aumenta su fuerza. La desventaja de este tipo de acero es que es sensible a la corrosión intergranular y a la corrosión por tensión, que debe eliminarse mediante aditivos de aleación adecuados y medidas de proceso.

2-6. Acero austenítico-ferrítico

Este tipo de acero no es suficiente para expandir la zona y y estabilizar el elemento austenita a temperatura ambiente o tiene una estructura de austenita pura a temperaturas muy altas, por lo que es un estado de fase complejo austenita-ferrita. La cantidad de ferrita también puede cambiar dentro de un amplio rango debido a diferentes composiciones y temperaturas de calentamiento.

Hay muchos aceros inoxidables que pertenecen a esta categoría, como el acero al cromo-níquel 18-8 con bajo contenido de carbono, el acero al cromo-níquel 18-8 con titanio, niobio y molibdeno añadidos, especialmente en el estructura del acero fundido a ferrita, además del acero inoxidable al cromo-manganeso (como Cr17Mnll) que contiene más del 14-15% de cromo y menos del 0,2% de carbono, así como la mayoría de los aceros inoxidables al cromo-manganeso-nitrógeno actualmente estudiados. y aplicado. En comparación con el acero inoxidable austenítico puro, este tipo de acero tiene muchas ventajas, como un mayor límite elástico, mayor resistencia a la corrosión intergranular, menor sensibilidad a la corrosión por tensión, menos tendencia a producir grietas en caliente durante la soldadura y buena fluidez de fundición, etc. Las desventajas son un rendimiento deficiente del procesamiento a presión, una mayor tendencia a la corrosión por picaduras, una fragilidad en la fase C fácil de producir y un magnetismo débil bajo la acción de un campo magnético fuerte. Todas estas ventajas y desventajas se originan en la ferrita de la estructura.

2-7. Acero austenítico pot-martensítico

El punto Ms de este tipo de acero es inferior a la temperatura ambiente. Después del tratamiento con solución, se convierte en una estructura austenítica y es fácil de manipular. formar y soldar. Generalmente hay dos procesos disponibles para lograr la transformación martensítica. Primero, después del tratamiento con solución sólida y calentamiento a 700 a 800 grados, la austenita se transforma en un estado metaestable debido a la precipitación del carburo de cromo. El punto Ms se eleva por encima de la temperatura ambiente y se transforma en martensita cuando se enfría; Enfríe directamente entre los puntos Ms y Mf para transformar la austenita en martensita. El último método puede obtener una mayor resistencia a la corrosión, pero el intervalo entre el tratamiento de la solución y el enfriamiento criogénico no debe ser demasiado largo, de lo contrario el efecto de fortalecimiento del enfriamiento criogénico se reducirá debido al envejecimiento y al efecto estabilizador de la austenita. Después del tratamiento anterior, el acero se envejece entre 400 y 500 grados para fortalecer aún más los compuestos intermetálicos precipitados. Los grados de acero típicos de este tipo de acero son 17Cr-7Ni-A1, 15Cr-9Ni-A1, 17Cr-5Ni-Mo, 15Cr-8Ni-Mo-A1, etc. Este tipo de acero también se llama acero inoxidable de envejecimiento austenítico-martensita y, debido a que, de hecho, hay diferentes cantidades de ferrita en la estructura de estos aceros, además de austenita y martensita, también se le llama acero inoxidable semiaustenítico endurecido por precipitación.

Este tipo de acero es un nuevo tipo de acero inoxidable desarrollado y aplicado a finales de la década de 1950. Sin embargo, sus características generales son una alta resistencia (C puede alcanzar 100-150) y una buena resistencia térmica. El bajo contenido de cromo y el carburo de cromo precipitan durante el tratamiento térmico, por lo que la resistencia a la corrosión es menor que la del acero inoxidable austenítico estándar. También se puede decir que la alta resistencia de este tipo de acero se obtiene a expensas de cierta resistencia a la corrosión y otras propiedades (como las propiedades no magnéticas). Actualmente, este tipo de acero se utiliza principalmente en la industria de la aviación y de cohetes. y producción de misiles, y se utiliza en la fabricación de maquinaria en general. Aún no son comunes y también están clasificados como una serie de aceros de ultra alta resistencia.

Resistencia a la corrosión del acero inoxidable

Tipos y definiciones de corrosión

Un tipo de acero inoxidable puede tener una buena resistencia a la corrosión en muchos medios, pero en otro determinado. En este medio, puede producirse corrosión debido a la baja estabilidad química. Por tanto, un tipo de acero inoxidable no puede ser resistente a la corrosión en todos los medios. En muchas aplicaciones industriales, el acero inoxidable puede proporcionar una resistencia a la corrosión satisfactoria. Según la experiencia de uso, además de las fallas mecánicas, la corrosión del acero inoxidable se manifiesta principalmente en: una forma grave de corrosión del acero inoxidable es la corrosión localizada (es decir, fisuración por corrosión bajo tensión, corrosión por picaduras, corrosión intergranular, fatiga por corrosión y grietas). corrosión). Los casos de falla causados ​​por esta corrosión local representan casi la mitad de los casos de falla. De hecho, muchos accidentes por fallas se pueden evitar mediante una selección razonable de materiales.

La corrosión del metal se puede dividir en corrosión especial y corrosión química según el mecanismo