U metalurgiji, nerđajući čelik je legura čelika sa najmanje 10,5% hroma sa ili bez drugih legirajućih elemenata i maksimalno 1,2% ugljika po masi.Nehrđajući čelici, poznati i kao inox čelici ili inox od francuskog inoxydable (inoxidizable), sulegure čelikakoji su vrlo dobro poznati po svojoj otpornosti na koroziju, koja se povećava sa povećanjem sadržaja hroma.Otpornost na koroziju se takođe može poboljšati dodacima nikla i molibdena.Otpornost ovih metalnih legura na hemijsko dejstvo korozivnih agenasa zasniva se na pasivaciji.Da bi došlo do pasivizacije i da bi ostala stabilna, legura Fe-Cr mora imati minimalni sadržaj hroma od oko 10,5% po težini, iznad kojeg može doći do pasivnosti, a ispod je nemoguće.Krom se može koristiti kao otvrdnjavajući element i često se koristi s elementom za očvršćavanje kao što je nikl za postizanje vrhunskih mehaničkih svojstava.

Duplex nerđajući čelik

Kao što njihovo ime kaže, Duplex nehrđajući čelici su kombinacija dvije glavne vrste legura.Imaju mješovitu mikrostrukturu austenita i ferita, a cilj je obično da se proizvede mješavina 50/50, iako, u komercijalnim legurama, omjer može biti 40/60.Njihova otpornost na koroziju je slična njihovim austenitnim kolegama, ali njihova otpornost na koroziju pod naponom (posebno na kloridno korozijsko pucanje), vlačna čvrstoća i čvrstoća tečenja (otprilike dvostruko veća od čvrstoće tečenja od austenitnog nehrđajućeg čelika) općenito su superiorniji od onih kod austenitnih čelika. ocjene.U dupleks nerđajućem čeliku, ugljenik se održava na veoma niskim nivoima (C<0,03%).Sadržaj hroma se kreće od 21,00 do 26,00%, sadržaj nikla se kreće od 3,50 do 8,00%, a ove legure mogu sadržavati molibden (do 4,50%).Žilavost i duktilnost općenito su između austenitnog i feritnog razreda.Duplex klase se obično dijele u tri podgrupe na osnovu njihove otpornosti na koroziju: lean duplex, standardni duplex i superduplex.Superdupleks čelici imaju povećanu čvrstoću i otpornost na sve oblike korozije u poređenju sa standardnim austenitnim čelicima.Uobičajene upotrebe uključuju pomorsku primjenu, petrohemijska postrojenja, postrojenja za desalinizaciju, izmjenjivače topline i industriju papira.Danas je industrija nafte i plina najveći korisnik i zalagala se za otpornije na koroziju, što je dovelo do razvoja superdupleks čelika.

Otpornost nerđajućeg čelika na hemijsko dejstvo korozivnih agenasa zasniva se na pasivizaciji.Da bi došlo do pasivizacije i da bi ostala stabilna, legura Fe-Cr mora imati minimalni sadržaj hroma od oko 10,5% po težini, iznad kojeg može doći do pasivnosti, a ispod je nemoguće.Krom se može koristiti kao otvrdnjavajući element i često se koristi s elementom za očvršćavanje kao što je nikl za postizanje vrhunskih mehaničkih svojstava.

Dupleks nerđajući čelici – SAF 2205 – 1.4462

Uobičajeni dupleks nerđajući čelik je SAF 2205 (zaštitna marka u vlasništvu kompanije Sandvik za 22Cr dupleks (feritno-austenitni) nerđajući čelik), koji obično sadrži 22% hroma i 5% nikla.Ima odličnu otpornost na koroziju i visoku čvrstoću, 2205 je najčešće korišteni dupleks nehrđajući čelik.Primene SAF 2205 su u sledećim industrijama:

• Transport, skladištenje i hemijska obrada
• Oprema za obradu
• Visoka koncentracija hlorida i morsko okruženje
• Istraživanje nafte i gasa
• Mašine za papir

Svojstva dupleksnog nerđajućeg čelika

Svojstva materijala su intenzivna svojstva, što znači da su nezavisna od količine mase i mogu varirati od mjesta do mjesta unutar sistema u svakom trenutku.Nauka o materijalima uključuje proučavanje strukture materijala i njihovo povezivanje sa njihovim svojstvima (mehaničkim, električnim, itd.).Kada naučnici o materijalima saznaju za ovu korelaciju strukture i svojstava, onda mogu nastaviti proučavati relativne performanse materijala u datoj primjeni.Glavne determinante strukture materijala, a time i njegovih svojstava, su njegovi sastavni hemijski elementi i način na koji je prerađen u svoj konačni oblik.

Mehanička svojstva dupleks nerđajućeg čelika

Materijali se često biraju za različite primjene jer imaju poželjne kombinacije mehaničkih karakteristika.Za konstrukcijske primjene, svojstva materijala su presudna i inženjeri ih moraju uzeti u obzir.

Čvrstoća dupleks nerđajućeg čelika

U mehanici materijala,čvrstoća materijalaje njegova sposobnost da izdrži primijenjeno opterećenje bez kvara ili plastične deformacije.Čvrstoća materijala razmatra odnos između vanjskih opterećenja primijenjenih na materijal i rezultirajuće deformacije ili promjene dimenzija materijala.Čvrstoća materijala je njegova sposobnost da izdrži ovo primijenjeno opterećenje bez kvara ili plastične deformacije.

Krajnja vlačna čvrstoća

Maksimalna vlačna čvrstoća dupleks nerđajućeg čelika – SAF 2205 je 620 MPa.

Thekrajnja vlačna čvrstoćaje maksimum na inženjeringukriva napon-deformacija.Ovo odgovara maksimalnom naprezanju koje podnosi konstrukcija u napetosti.Konačna vlačna čvrstoća se često skraćuje na "zatezna čvrstoća" ili "krajnja".Ako se ovaj stres primjenjuje i održava, nastat će prijelom.Često je ova vrijednost znatno veća od granice tečenja (čak 50 do 60 posto više od prinosa za neke vrste metala).Kada duktilni materijal dostigne svoju krajnju čvrstoću, dolazi do grlića gdje se površina poprečnog presjeka lokalno smanjuje.Krivulja napon-deformacija ne sadrži veće naprezanje od krajnje čvrstoće.Iako se deformacije mogu nastaviti povećavati, napon se obično smanjuje nakon postizanja krajnje čvrstoće.To je intenzivno svojstvo;stoga njegova vrijednost ne ovisi o veličini ispitnog uzorka.Međutim, to ovisi o drugim faktorima, kao što su priprema uzorka, prisutnost ili nedefekti površine, te temperatura okoline i materijala za ispitivanje.Maksimalna vlačna čvrstoća varira od 50 MPa za aluminij do čak 3000 MPa za čelik vrlo visoke čvrstoće.

Snaga prinosa

Granica tečenja dupleks nerđajućeg čelika – SAF 2205 je 440 MPa.

Thetačka prinosaje tačka na akriva napon-deformacijašto ukazuje na granicu elastičnog ponašanja i početak plastičnog ponašanja.Granica tečenja ili napon tečenja je svojstvo materijala definirano kao napon pri kojem se materijal počinje plastično deformirati.Nasuprot tome, granica popuštanja je tačka u kojoj počinje nelinearna (elastična + plastična) deformacija.Prije granice popuštanja, materijal će se elastično deformirati i vratiti u prvobitni oblik kada se primijenjeno naprezanje ukloni.Kada se prijeđe granica tečenja, neki dio deformacije će biti trajni i nepovratni.Neki čelici i drugi materijali pokazuju ponašanje koje se naziva fenomenom granice tečenja.Granice tečenja variraju od 35 MPa za aluminij niske čvrstoće do veće od 1400 MPa za čelik visoke čvrstoće.

Youngov modul elastičnosti

Youngov modul elastičnosti duplex nerđajućeg čelika – SAF 2205 je 200 GPa.

Youngov modul elastičnostije modul elastičnosti za vlačna i tlačna naprezanja u linearnom režimu elastičnosti jednoosne deformacije i obično se procjenjuje vlačnim ispitivanjima.Do ograničavajućeg stresa, tijelo će moći povratiti svoje dimenzije nakon uklanjanja opterećenja.Primijenjeni naponi uzrokuju da se atomi u kristalu pomaknu iz svog ravnotežnog položaja, i sve toatomiisti su pomjereni i zadržavaju svoju relativnu geometriju.Kada se naprezanja uklone, svi atomi se vraćaju u svoje prvobitne položaje i ne dolazi do trajne deformacije.PremaHookeov zakon, napon je proporcionalan deformaciji (u elastičnom području), a nagib je Youngov modul.Youngov modul jednak je uzdužnom naprezanju podijeljenom sa deformacijom.

Tvrdoća Duplex nerđajućeg čelika

Tvrdoća po Brinellu dupleks nerđajućeg čelika – SAF 2205 je približno 217 MPa.

U nauci o materijalima,tvrdoćaje sposobnost da izdrži površinsko udubljenje (lokaliziranu plastičnu deformaciju) i grebanje.Tvrdoća je vjerojatno najlošije definirano svojstvo materijala jer može ukazivati ​​na otpornost na grebanje, abraziju, udubljenje ili čak otpornost na oblikovanje ili lokaliziranu plastičnu deformaciju.Tvrdoća je važna sa inženjerskog stanovišta jer otpornost na habanje bilo trenjem ili erozijom parom, uljem i vodom općenito raste s tvrdoćom.

Test tvrdoće po Brinelluje jedan od testova tvrdoće udubljenja razvijenih za ispitivanje tvrdoće.U Brinellovim testovima, tvrdi, sferni indenter se pod određenim opterećenjem gura na površinu metala koji se ispituje.Tipičan test koristi kuglicu od kaljenog čelika promjera 10 mm (0,39 in) kao utiskivač sa silom od 3.000 kgf (29.42 kN; 6.614 lbf).Opterećenje se održava konstantnim određeno vrijeme (između 10 i 30 s).Za mekše materijale koristi se manja sila;za tvrđe materijale, kuglica od volframovog karbida je zamijenjena čeličnom kuglom.

Test daje numeričke rezultate za kvantifikaciju tvrdoće materijala, koja je izražena brojem tvrdoće po Brinellu – HB.Broj tvrdoće po Brinellu je označen prema najčešće korišćenim standardima za ispitivanje (ASTM E10-14[2] i ISO 6506–1:2005) kao HBW (H od tvrdoće, B od Brinella i W od materijala indentera, volframa (volfram) karbid).U prethodnim standardima, HB ili HBS su korišteni za upućivanje na mjerenja napravljena čeličnim indenterima.

Brinellov broj tvrdoće (HB) je opterećenje podijeljeno s površinom udubljenja.Prečnik otiska se meri mikroskopom sa postavljenom skalom.Brinellov broj tvrdoće se izračunava iz jednačine:

Postoje različite metode ispitivanja koje se uobičajeno koriste (npr. Brinell,Knoop,Vickers, iRockwell).Dostupne su tabele koje koreliraju brojeve tvrdoće iz različitih metoda ispitivanja gdje je korelacija primjenjiva.U svim skalama, veliki broj tvrdoće predstavlja tvrdi metal.

Toplinska svojstva dupleks nerđajućeg čelika

Toplinska svojstva materijala odnose se na reakciju materijala na njihove promjenetemperaturai primjenatoplota.Kao čvrsta materija upijaenergijeu obliku toplote, njegova temperatura raste, a dimenzije se povećavaju.Ali različiti materijali različito reagiraju na primjenu topline.

Toplotni kapacitet,termička ekspanzija, itoplotna provodljivostčesto su kritični u praktičnoj upotrebi čvrstih materija.

Tačka topljenja dupleks nerđajućeg čelika

Tačka topljenja dupleks nerđajućeg čelika – SAF 2205 čelika je oko 1450°C.

Općenito, topljenje je fazna promjena tvari iz čvrste u tečnu fazu.Thetačka topljenjatvari je temperatura na kojoj dolazi do ove promjene faze.Tačka topljenja također definira stanje u kojem čvrsta i tečnost mogu postojati u ravnoteži.

Toplotna provodljivost dupleksnog nerđajućeg čelika

Toplotna provodljivost dupleks nerđajućeg čelika – SAF 2205 je 19 W/(m. K).

Karakteristike prijenosa topline čvrstog materijala mjere se svojstvom koje se nazivatoplotna provodljivost, k (ili λ), mjereno u W/mK Mjeri sposobnost tvari da prenosi toplinu kroz materijalprovodljivost.Zapiši toFourierov zakonodnosi se na svu materiju, bez obzira na njeno stanje (čvrsto, tečno ili gasovito).Stoga je također definiran za tekućine i plinove.

Thetoplotna provodljivostvećine tečnosti i čvrstih materija varira sa temperaturom, a za pare takođe zavisi od pritiska.Uglavnom:

Većina materijala je skoro homogena, stoga obično možemo napisati k = k (T).Slične definicije su povezane sa toplotnom provodljivošću u y- i z-smeru (ky, kz), ali za izotropni materijal, toplotna provodljivost je nezavisna od smera prenosa, kx = ky = kz = k.