Στη μεταλλουργία, ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι ένα κράμα χάλυβα με τουλάχιστον 10,5% χρώμιο με ή χωρίς άλλα στοιχεία κράματος και μέγιστο 1,2% άνθρακα κατά μάζα.Οι ανοξείδωτοι χάλυβες, γνωστοί επίσης ως χάλυβες inox ή inox από τα γαλλικά inoxydable (inoxidizable), είναικράματα χάλυβαπου είναι πολύ γνωστά για την αντοχή τους στη διάβρωση, η οποία αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε χρώμιο.Η αντοχή στη διάβρωση μπορεί επίσης να ενισχυθεί με προσθήκες νικελίου και μολυβδαινίου.Η αντοχή αυτών των μεταλλικών κραμάτων στις χημικές επιδράσεις των διαβρωτικών παραγόντων βασίζεται στην παθητικοποίηση.Για να συμβεί παθητικοποίηση και να παραμείνει σταθερό, το κράμα Fe-Cr πρέπει να έχει ελάχιστη περιεκτικότητα σε χρώμιο περίπου 10,5% κατά βάρος, πάνω από το οποίο μπορεί να συμβεί παθητικότητα και κάτω είναι αδύνατη.Το χρώμιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στοιχείο σκλήρυνσης και χρησιμοποιείται συχνά με ένα στοιχείο σκλήρυνσης όπως το νικέλιο για την παραγωγή ανώτερων μηχανικών ιδιοτήτων.

Duplex από ανοξείδωτο ατσάλι

Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, οι ανοξείδωτοι χάλυβες Duplex είναι ένας συνδυασμός δύο κύριων τύπων κράματος.Έχουν μια μικτή μικροδομή ωστενίτη και φερρίτη, ο στόχος συνήθως είναι να παραχθεί ένα μείγμα 50/50, αν και, στα εμπορικά κράματα, η αναλογία μπορεί να είναι 40/60.Η αντοχή τους στη διάβρωση είναι παρόμοια με τα αντίστοιχά τους ωστενιτικά, αλλά η αντοχή τους στη διάβρωση της τάσης (ειδικά στη διάβρωση λόγω χλωρίου), η αντοχή σε εφελκυσμό και οι αντοχές διαρροής (περίπου διπλάσια από την αντοχή διαρροής των ωστενιτικών ανοξείδωτων χάλυβων) είναι γενικά ανώτερες από αυτές του ωστενιτικού βαθμοί.Στον ανοξείδωτο χάλυβα διπλής όψης, ο άνθρακας διατηρείται σε πολύ χαμηλά επίπεδα (C<0,03%).Η περιεκτικότητα σε χρώμιο κυμαίνεται από 21,00 έως 26,00%, η περιεκτικότητα σε νικέλιο κυμαίνεται από 3,50 έως 8,00%, και αυτά τα κράματα μπορεί να περιέχουν μολυβδαίνιο (έως 4,50%).Η σκληρότητα και η ολκιμότητα γενικά εμπίπτουν μεταξύ αυτών των βαθμών ωστενιτικού και φερριτικού.Οι ποιότητες διπλής όψης χωρίζονται συνήθως σε τρεις υποομάδες με βάση την αντίστασή τους στη διάβρωση: άπαχο duplex, standard duplex και superduplex.Οι χάλυβες Superduplex έχουν ενισχυμένη αντοχή και αντοχή σε όλες τις μορφές διάβρωσης σε σύγκριση με τους τυπικούς ωστενιτικούς χάλυβες.Οι κοινές χρήσεις περιλαμβάνουν θαλάσσιες εφαρμογές, πετροχημικές μονάδες, μονάδες αφαλάτωσης, εναλλάκτες θερμότητας και τη βιομηχανία χαρτοποιίας.Σήμερα, η βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου είναι ο μεγαλύτερος χρήστης και έχει πιέσει για πιο ανθεκτικές στη διάβρωση ποιότητες, οδηγώντας στην ανάπτυξη superduplex χάλυβων.

Η αντοχή του ανοξείδωτου χάλυβα στις χημικές επιδράσεις των διαβρωτικών παραγόντων βασίζεται στην παθητικοποίηση.Για να συμβεί παθητικοποίηση και να παραμείνει σταθερό, το κράμα Fe-Cr πρέπει να έχει ελάχιστη περιεκτικότητα σε χρώμιο περίπου 10,5% κατά βάρος, πάνω από το οποίο μπορεί να συμβεί παθητικότητα και κάτω είναι αδύνατη.Το χρώμιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στοιχείο σκλήρυνσης και χρησιμοποιείται συχνά με ένα στοιχείο σκλήρυνσης όπως το νικέλιο για την παραγωγή ανώτερων μηχανικών ιδιοτήτων.

Ανοξείδωτα Duplex – SAF 2205 – 1,4462

Ένας κοινός ανοξείδωτος χάλυβας διπλής όψης είναι το SAF 2205 (εμπορικό σήμα της Sandvik για έναν ανοξείδωτο χάλυβα διπλής όψης 22Cr (φερριτικός-ωστενιτικός)), ο οποίος συνήθως περιέχει 22% χρώμιο και 5% νικέλιο.Έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και υψηλή αντοχή, το 2205 είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος διπλός ανοξείδωτος χάλυβας.Οι εφαρμογές του SAF 2205 είναι στους ακόλουθους κλάδους:

• Μεταφορά, αποθήκευση και χημική επεξεργασία
• Εξοπλισμός επεξεργασίας
• Υψηλά χλωριούχα και θαλάσσια περιβάλλοντα
• Εξερεύνηση πετρελαίου και φυσικού αερίου
• Μηχανές χαρτιού

Ιδιότητες του Duplex Ανοξείδωτου Χάλυβα

Οι ιδιότητες του υλικού είναι έντονες ιδιότητες, πράγμα που σημαίνει ότι είναι ανεξάρτητες από την ποσότητα μάζας και μπορεί να διαφέρουν από μέρος σε μέρος μέσα στο σύστημα ανά πάσα στιγμή.Η επιστήμη των υλικών περιλαμβάνει τη μελέτη της δομής των υλικών και τη συσχέτισή τους με τις ιδιότητές τους (μηχανικές, ηλεκτρικές, κ.λπ.).Μόλις οι επιστήμονες υλικών γνωρίζουν αυτήν τη συσχέτιση δομής-ιδιότητας, μπορούν στη συνέχεια να προχωρήσουν στη μελέτη της σχετικής απόδοσης ενός υλικού σε μια δεδομένη εφαρμογή.Οι κύριοι καθοριστικοί παράγοντες της δομής ενός υλικού και επομένως των ιδιοτήτων του είναι τα συστατικά του χημικά στοιχεία και ο τρόπος με τον οποίο έχει μεταποιηθεί στην τελική του μορφή.

Μηχανικές ιδιότητες από ανοξείδωτο χάλυβα διπλής όψης

Τα υλικά επιλέγονται συχνά για διάφορες εφαρμογές επειδή έχουν επιθυμητούς συνδυασμούς μηχανικών χαρακτηριστικών.Για δομικές εφαρμογές, οι ιδιότητες των υλικών είναι ζωτικής σημασίας και οι μηχανικοί πρέπει να τις λαμβάνουν υπόψη.

Αντοχή διπλού ανοξείδωτου χάλυβα

Στη μηχανική των υλικών, τοαντοχή ενός υλικούείναι η ικανότητά του να αντέχει σε εφαρμοζόμενο φορτίο χωρίς αστοχία ή πλαστική παραμόρφωση.Η αντοχή των υλικών λαμβάνει υπόψη τη σχέση μεταξύ των εξωτερικών φορτίων που εφαρμόζονται σε ένα υλικό και της προκύπτουσας παραμόρφωσης ή αλλαγής στις διαστάσεις του υλικού.Η αντοχή ενός υλικού είναι η ικανότητά του να αντέχει αυτό το εφαρμοζόμενο φορτίο χωρίς αστοχία ή πλαστική παραμόρφωση.

Απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμό

Η απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμό του duplex ανοξείδωτου χάλυβα – SAF 2205 είναι 620 MPa.

οαπόλυτη αντοχή σε εφελκυσμόείναι το μέγιστο στη μηχανικήκαμπύλη τάσης-παραμόρφωσης.Αυτό αντιστοιχεί στη μέγιστη τάση που υφίσταται μια κατασκευή σε τάση.Η τελική αντοχή σε εφελκυσμό συχνά συντομεύεται σε "αντοχή εφελκυσμού" ή "το απόλυτο".Εάν αυτή η πίεση εφαρμοστεί και διατηρηθεί, θα προκληθεί κάταγμα.Συχνά, αυτή η τιμή είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την τάση διαρροής (έως και 50 έως 60 τοις εκατό μεγαλύτερη από την απόδοση για ορισμένους τύπους μετάλλων).Όταν ένα όλκιμο υλικό φτάσει στην τελική του αντοχή, υφίσταται λαιμό όπου η περιοχή της διατομής μειώνεται τοπικά.Η καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης δεν περιέχει μεγαλύτερη τάση από την τελική αντοχή.Παρόλο που οι παραμορφώσεις μπορούν να συνεχίσουν να αυξάνονται, η τάση συνήθως μειώνεται μετά την επίτευξη της τελικής αντοχής.Είναι μια εντατική ιδιοκτησία?Επομένως, η τιμή του δεν εξαρτάται από το μέγεθος του δοκιμίου.Ωστόσο, εξαρτάται από άλλους παράγοντες, όπως η προετοιμασία του δείγματος, η παρουσία ή όχι επιφανειακών ελαττωμάτων και η θερμοκρασία του περιβάλλοντος και του υλικού δοκιμής.Οι τελικές αντοχές εφελκυσμού ποικίλλουν από 50 MPa για το αλουμίνιο έως και 3000 MPa για χάλυβα πολύ υψηλής αντοχής.

Αντοχή διαρροής

Η αντοχή διαρροής του duplex ανοξείδωτου χάλυβα – SAF 2205 είναι 440 MPa.

οσημείο διαρροήςείναι το σημείο στο ακαμπύλη τάσης-παραμόρφωσηςπου δείχνει το όριο της ελαστικής συμπεριφοράς και την αρχική πλαστική συμπεριφορά.Η αντοχή διαρροής ή η τάση διαρροής είναι η ιδιότητα του υλικού που ορίζεται ως η τάση στην οποία ένα υλικό αρχίζει να παραμορφώνεται πλαστικά.Αντίθετα, το σημείο διαρροής είναι το σημείο όπου αρχίζει η μη γραμμική (ελαστική + πλαστική) παραμόρφωση.Πριν από το σημείο διαρροής, το υλικό θα παραμορφωθεί ελαστικά και θα επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα όταν αφαιρεθεί η ασκούμενη τάση.Μόλις περάσει το σημείο διαρροής, ένα μέρος της παραμόρφωσης θα είναι μόνιμο και μη αναστρέψιμο.Μερικοί χάλυβες και άλλα υλικά παρουσιάζουν μια συμπεριφορά που ονομάζεται φαινόμενο σημείου διαρροής.Οι αντοχές διαρροής ποικίλλουν από 35 MPa για αλουμίνιο χαμηλής αντοχής έως μεγαλύτερες από 1400 MPa για χάλυβα υψηλής αντοχής.

Μέτρο ελαστικότητας Young

Ο συντελεστής ελαστικότητας της Young από ανοξείδωτο ατσάλι διπλής όψης – SAF 2205 είναι 200 ​​GPa.

Συντελεστής ελαστικότητας Youngείναι το μέτρο ελαστικότητας για την εφελκυστική και θλιπτική τάση στο καθεστώς γραμμικής ελαστικότητας μιας μονοαξονικής παραμόρφωσης και συνήθως εκτιμάται με δοκιμές εφελκυσμού.Μέχρι να περιοριστεί η πίεση, ένα σώμα θα μπορεί να ανακτήσει τις διαστάσεις του κατά την αφαίρεση του φορτίου.Οι ασκούμενες τάσεις αναγκάζουν τα άτομα σε έναν κρύσταλλο να μετακινηθούν από τη θέση ισορροπίας τους, και όλα ταάτομαμετατοπίζονται το ίδιο ποσό και διατηρούν τη σχετική γεωμετρία τους.Όταν αφαιρεθούν οι τάσεις, όλα τα άτομα επιστρέφουν στην αρχική τους θέση και δεν εμφανίζεται μόνιμη παραμόρφωση.Σύμφωνα μεΟ νόμος του Χουκ, η τάση είναι ανάλογη με την τάση (στην ελαστική περιοχή), και η κλίση είναι ο συντελεστής του Young.Το μέτρο του Young είναι ίσο με τη διαμήκη τάση διαιρούμενη με την παραμόρφωση.

Η σκληρότητα του Duplex ανοξείδωτου χάλυβα

Η σκληρότητα Brinell των διπλών ανοξείδωτων χάλυβων – SAF 2205 είναι περίπου 217 MPa.

Στην επιστήμη των υλικών,σκληρότηταείναι η ικανότητα να αντέχει την επιφανειακή εσοχή (τοπική πλαστική παραμόρφωση) και το ξύσιμο.Η σκληρότητα είναι ίσως η πιο κακώς καθορισμένη ιδιότητα του υλικού, επειδή μπορεί να υποδηλώνει αντοχή σε γρατσουνιές, τριβές, εσοχές ή ακόμα και αντοχή στη διαμόρφωση ή τοπική πλαστική παραμόρφωση.Η σκληρότητα είναι σημαντική από μηχανολογική άποψη, επειδή η αντίσταση στη φθορά είτε από την τριβή είτε από τη διάβρωση από τον ατμό, το λάδι και το νερό γενικά αυξάνεται με τη σκληρότητα.

Δοκιμή σκληρότητας Brinellείναι ένα από τα τεστ σκληρότητας εσοχής που αναπτύχθηκαν για δοκιμές σκληρότητας.Στις δοκιμές Brinell, μια σκληρή, σφαιρική εσοχή πιέζεται κάτω από ένα συγκεκριμένο φορτίο στην επιφάνεια του μετάλλου που πρόκειται να δοκιμαστεί.Η τυπική δοκιμή χρησιμοποιεί μια σφαίρα από σκληρυμένο χάλυβα διαμέτρου 10 mm (0,39 in) ως εσοχή με δύναμη 3.000 kgf (29,42 kN, 6,614 lbf).Το φορτίο διατηρείται σταθερό για καθορισμένο χρόνο (μεταξύ 10 και 30 s).Για πιο μαλακά υλικά, χρησιμοποιείται μικρότερη δύναμη.για σκληρότερα υλικά, μια σφαίρα καρβιδίου βολφραμίου αντικαθιστά τη χαλύβδινη σφαίρα.

Η δοκιμή παρέχει αριθμητικά αποτελέσματα για την ποσοτικοποίηση της σκληρότητας ενός υλικού, η οποία εκφράζεται με τον αριθμό σκληρότητας Brinell – HB.Ο αριθμός σκληρότητας Brinell ορίζεται από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα πρότυπα δοκιμών (ASTM E10-14[2] και ISO 6506–1:2005) ως HBW (H από σκληρότητα, B από Brinell και W από το υλικό της εσοχής, βολφράμιο καρβίδιο (wolfram)).Στα προηγούμενα πρότυπα, το HB ή το HBS χρησιμοποιούνταν για να αναφέρονται σε μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με εσοχές χάλυβα.

Ο αριθμός σκληρότητας Brinell (HB) είναι το φορτίο διαιρούμενο με την επιφάνεια της εσοχής.Η διάμετρος του αποτυπώματος μετράται με μικροσκόπιο με υπερτιθέμενη κλίμακα.Ο αριθμός σκληρότητας Brinell υπολογίζεται από την εξίσωση:

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι δοκιμής σε κοινή χρήση (π.χ. Brinell,Knoop,Vickers, καιΡόκγουελ).Υπάρχουν διαθέσιμοι πίνακες που συσχετίζουν τους αριθμούς σκληρότητας από τις διαφορετικές μεθόδους δοκιμής όπου ισχύει συσχέτιση.Σε όλες τις κλίμακες, ένας αριθμός υψηλής σκληρότητας αντιπροσωπεύει ένα σκληρό μέταλλο.

Θερμικές ιδιότητες διπλού ανοξείδωτου χάλυβα

Οι θερμικές ιδιότητες των υλικών αναφέρονται στην απόκριση των υλικών στις αλλαγές τουςθερμοκρασίακαι την εφαρμογή τουθερμότητα.Ως στερεό απορροφάενέργειαμε τη μορφή θερμότητας, η θερμοκρασία του αυξάνεται και οι διαστάσεις του αυξάνονται.Αλλά διαφορετικά υλικά αντιδρούν διαφορετικά στην εφαρμογή της θερμότητας.

Θερμοχωρητικότητα,θερμική διαστολή, καιθερμική αγωγιμότηταείναι συχνά κρίσιμα στην πρακτική χρήση των στερεών.

Σημείο τήξης διπλού ανοξείδωτου χάλυβα

Το σημείο τήξης του διπλού ανοξείδωτου χάλυβα – SAF 2205 είναι περίπου 1450°C.

Γενικά, η τήξη είναι μια αλλαγή φάσης μιας ουσίας από τη στερεή στην υγρή φάση.οσημείο τήξηςμιας ουσίας είναι η θερμοκρασία στην οποία συμβαίνει αυτή η αλλαγή φάσης.Το σημείο τήξης ορίζει επίσης μια κατάσταση όπου το στερεό και το υγρό μπορούν να βρίσκονται σε ισορροπία.

Θερμική αγωγιμότητα διπλού ανοξείδωτου χάλυβα

Η θερμική αγωγιμότητα των διπλών ανοξείδωτων χάλυβων – SAF 2205 είναι 19 W/(m. K).

Τα χαρακτηριστικά μεταφοράς θερμότητας του στερεού υλικού μετρώνται με μια ιδιότητα που ονομάζεταιθερμική αγωγιμότητα, k (ή λ), μετρημένο σε W/mK Μετρά την ικανότητα μιας ουσίας να μεταφέρει θερμότητα μέσω ενός υλικού μεμεταβίβαση.Σημειώστε ότιΟ νόμος του Φουριέισχύει για κάθε ύλη, ανεξάρτητα από την κατάστασή της (στερεό, υγρό ή αέριο).Ως εκ τούτου, ορίζεται επίσης για υγρά και αέρια.

οθερμική αγωγιμότητατων περισσότερων υγρών και στερεών ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, και για τους ατμούς, εξαρτάται επίσης από την πίεση.Γενικά:

Τα περισσότερα υλικά είναι σχεδόν ομοιογενή, επομένως μπορούμε συνήθως να γράψουμε k = k (T).Παρόμοιοι ορισμοί σχετίζονται με θερμική αγωγιμότητα στις κατευθύνσεις y και z (ky, kz), αλλά για ένα ισότροπο υλικό, η θερμική αγωγιμότητα είναι ανεξάρτητη από την κατεύθυνση μεταφοράς, kx = ky = kz = k.