Nerūdijantis plienas: 410 ir 316 – kuo jie skiriasi?

Įvadas į nerūdijančio plieno rūšis

Verta paminėti, kad nerūdijantis plienas yra plačiai naudojamas statybų sektoriuje dėl savo standumo, tvirtumo ir polinkio išlikti neapsaugotam nuo rūdijimo poveikio. Be daugybės kitų nerūdijančio plieno rūšių, 304 ir 316 nerūdijantys plienai yra vieni iš dviejų dažniausiai naudojamų, nes juos galima naudoti įvairiose aplinkose ir jie yra atsparūs dilimui. 410 klasė Nerūdijantis plienas yra sudarytas iš martensitinio profilio ir yra mėgstamas dėl savo tvirtumo ir mažo atsparumo smūgiams, todėl yra ypač naudingas įvairiose srityse, įskaitant virtuvės reikmenis, stalo įrankius ir mašinų komponentus, kurie nėra veikiami sveikos „korozijos“. Kita vertus, plieno klasė 316 plienas pasižymi didesniu chromo kiekiu, todėl, skirtingai nei 410, kuris yra feritinis, jis laikomas austenitiniu plienu. Molibdeno buvimas padidina 316 plieno atsparumą lokalizuotai korozijai, todėl šis plienas tinka naudoti labai atšiauriomis sąlygomis, pavyzdžiui, rezervuaruose, vamzdžiuose, kuriais transportuojama karšta ar cheminė terpė. Todėl jis labai gerai tinka tolesniam naudojimui, ypač naftos žvalgybai jūroje, chemijos ir naftos chemijos pramonei. Tam tikroms žinioms ir tam tikroms reikmėms, pavyzdžiui, jūrinėms reikmėms ar sveikatos priežiūros įrenginiams, prieš įtraukiant darbuotojus į šią sritį, reikalingi apmokyto suvirinimo asistento įgūdžiai ir ištekliai.

Nerūdijančio plieno apžvalga

Nerūdijantis plienas yra rinkoje esantis lydinys, kuriame sujungta geležis, chromas ir anglis, o dažnai jame yra ir kitų legiruojančių elementų, siekiant pasiekti tam tikras chemines ir fizines savybes. Pagrindinė šio universalaus lydinio savybė yra atsparumas korozijai, kurį pirmiausia užtikrina pasyvaus sluoksnio susidarymas paviršiuje, atstumiantis drėgmę ir orą. Be korozijos, nerūdijantis plienas turi ir kitų puikių savybių, pavyzdžiui, yra tvirtas, lengvai suvirinamas, atsparus aukštai ir žemai temperatūrai, ir yra plačiai naudojamas daugelyje gamybos operacijų.

Įvairiose srityse naudojamas skirtingų rūšių nerūdijantis plienas pasižymi tokioms reikmėms skirtomis savybėmis. Pavyzdžiui, 304 klasės nerūdijantis plienas yra populiarus dėl gero atsparumo korozijai, taip pat dėl ​​kainos, kuri leidžia jį naudoti kriauklių, dekoratyvinių elementų ir pramoninių vamzdžių gamyboje. Priešingai, 316 klasės nerūdijantis plienas geriausiai veikia aplinkoje, kurioje yra daug chloridų, pavyzdžiui, jūrose ar chemijos gamyklose, nes, be nikelio poveikio, nerūdijančio plieno koroziją sustiprina molibdeno buvimas.

Tinkamos nerūdijančio plieno kategorijos nustatymas priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant eksploatavimo sąlygas, aplinkos poveikį, mechaninius įtempius ir geografinę vietą. Tai labai svarbu apsaugant nuo spyruoklių mechanizmo technologiją. Pasitelkus nerūdijantį plieną, konstrukcinio plieno naudojimas nebėra apribotas sijų karkasu, todėl galima gaminti didelių matmenų ir apkrovų ribotas negilias konstrukcijas.

Tinkamo įvertinimo pasirinkimo svarba

Tokiose aplinkose, kaip laivybos ar gamyklų procesų sistemos, atsižvelgiant į pirminės apsaugos ir cistų slopinimo reikalavimus šventovėje, dauguma darbuotojų teigia, kad vadinamasis „re rinjusei 316“ arba „delta 2205“ dupleksinis nerūdijantis plienas yra akivaizdžiai atsparus korozijai, įskaitant taškinę ir CVE koroziją. O tais atvejais, kai reikia kitokių prioritetų, pavyzdžiui, didelio tempiamojo stiprumo ir suvirinamumo, dažniausiai naudojamos tokios rūšys kaip 304 ir 430 dėl atitinkamos sudėties ir savybių.

Naujų technologijų diegimas medžiagų moksle paskatino dupleksinių ir superaustenitinių nerūdijančiųjų plienų, pasižyminčių pagerintu atsparumu korozijai ir aukštu stiprumo ir masės santykiu, kūrimą. Šie proveržiai yra ypač svarbūs tokiose srityse kaip naftos ir dujų gavyba, kur dažnas aukšto slėgio ar plataus temperatūrų diapazono poveikis yra būtina sąlyga. Be to, medžiagos šilumos laidumas, linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas ir grūdelių ribos atakos intensyvumas vaidina svarbų vaidmenį renkantis medžiagas šilumokaičiams ir kriogeniniam saugojimui.

Be to, atliekant gyvavimo ciklo analizę, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip veiksnių strategija, eksploatavimo sąlygos ir eksploatavimo sąnaudos, galima pagrįsti konkrečios rūšies pasirinkimo aktualumą ir rūšių skirtumo reikšmę. Iš esmės, netinkamas rūšiavimo lygių nustatymas gali lemti ankstyvą medžiagų gedimą, pailgintą remonto laiką ir grėsmę saugumui. Tokios problemos pabrėžia visų būtinų inžinerinių tyrimų atlikimo ir griežto kokybės reikalavimų laikymosi kiekvienam konkrečiam projektavimo atvejui svarbą.

Sudėtis ir lydiniai

Daugumai lydinių pagaminti reikia maišyti pagrindines medžiagas su kitais komponentais, kad būtų pakeistos medžiagos savybės. Pavyzdžiui, nerūdijantis plienas daugiausia gaminamas iš geležies ir jame yra chromo, paprastai 10–30 %, siekiant pagerinti jo atsparumą korozijai. Be to, siekiant pagerinti aplinką ar stiprumą, galima nukrypti nuo nikelio ir molibdeno procentinės dalies. Lydinių sudėtis koreguojama atsižvelgiant į konkrečius eksploatacinius poreikius. Kitas pavyzdys – keliuose aliuminio lydiniuose yra nedidelis kiekis vario, magnio arba silicio, siekiant padidinti stiprumą ir sumažinti lydinio svorį, todėl jie naudojami aviacijos ir kosmoso bei motorinių transporto priemonių sektoriuose. Nuolat keičiant medžiagų sudėtį, galima pasiekti norimų bet kurios medžiagos savybių.

Detali 410 nerūdijančio plieno sudėtis

Nerūdijantis plienas, kurio pagrindinės sudedamosios dalys yra geležis ir chromas, yra martensitinis 410 nerūdijantis plienas, kuriam būdingas chromo kiekis nuo 11.5 % iki 13.5 %. Chromo kiekis vaidina svarbų vaidmenį kuriant paviršiuje esantį apsauginį oksido sluoksnį. Be to, į lydinį įterpiama labai maža dalis mangano, neviršijanti 1 %, o silicio kiekis apribotas iki 1 %, kad būtų išvengta žalingo oro poveikio lydiniui aukštoje temperatūroje. Šios rūšies plienui paprastai būdingas 0.08–0.15 % anglies kiekis, kuris padidina jo kietumą ir atsparumą karščiui ir vėlesniam apdorojimui, taip prisidedant prie atsparumo dilimui. Sudėtyje taip pat yra priemaišų, tokių kaip fosforas ir siera, atitinkamai 0.04 % ir 0.03 %, kad būtų išlaikytas medžiagos ilgaamžiškumas ir mechaninės savybės.

Šis lydinio gamyboje naudojamų medžiagų balansas daro 316 nerūdijantį plieną naudingu tam tikroms reikmėms, kurias sunku rasti. Pavyzdžiui, atsparumas korozijai daugelyje sričių reikalauja saiko, pakankamai stiprumo apkrovoms atlaikyti ir gebėjimo atlaikyti dilimą – ne visi šie reikalavimai būdingi tai pačiai medžiagai. 410 nerūdijančio plieno panaudojimas apima įvairius gaminius, pradedant ventiliatorių menčių gamyba ir baigiant skalpeliais. Tai įmanoma dėl tikslaus terminio apdorojimo, kurį gali atlikti 410 nerūdijantis plienas, kuris padidina mechaninį stiprumą, todėl plienas tampa universalesnis aplinkoje, kurioje jis bus naudojamas.

Detali 316 nerūdijančio plieno sudėtis

316 tipo austenitinis nerūdijantis plienas yra nikelio ir chromo nerūdijančio plieno lydinys, pasižymintis dideliu atsparumu korozijai, ypač agresyviuose chloridų tirpaluose. Jame paprastai yra apie 16–18 % chromo, todėl jis atsparus oksidacijai, ir 10–14 % nikelio, kuris padeda grūdinti plieną ir sumažinti korozijos poveikį atšiauresnėmis sąlygomis. 2–3 % molibdeno kiekis pliene dar labiau sumažina lydinio koroziją daugumoje aplinkų, ypač jūroje ir chemijos gamyklose.

Išimtys, tokios kaip manganas (iki 2 %), silicis (iki 0.75 %) ir priemonės anglies lygiui palaikyti neviršija 0.08 %, yra svarbios medžiagai; jos daugiausia veikia konstrukcijos patikimumą ir suvirinamumą. Nerūdijančio plieno su siera apdirbamumo padidėjimas yra ribotas iki 0.03 %; tačiau jis naudojamas be jokių apsauginių mobiliųjų duomenų; todėl sumažėjęs plieno fizinis atsparumas išlieka minimalus ir proporcingas, net jei šį plieną galima bent tam tikru mastu formuoti, kaip leidžiama, atsižvelgiant į apdirbimo reikalavimų apribojimus. Šie lydinio komponentai leidžia 316 nerūdijančiam plienui pasiekti patrauklų kietumo, tempiamojo stiprumo ir tąsumo balansą, kad jį būtų galima naudoti daugelyje pramoninių ir medicininių sričių.

Pagrindiniai lydinių skirtumai tarp 410 ir 316

Mechaninės savybės ir veikimas

Paprastai, vertinant mechanines savybes, medžiagų pasirinkimą lemia konkretaus taikymo poreikiai. Kai ribojantis veiksnys yra paviršiaus dilimas, pavyzdžiui, kietumas ir atsparumas dilimui, labiau svarbu naudoti medžiagas, kurias galima termiškai apdoroti ir padidinti jų kietumą. Tačiau šios medžiagos yra prastesnės tose srityse, kur reikalingas didelis tvirtumas ir tąsumas; pirmenybė teikiama medžiagoms, kurios yra suvirinamos ir pasižymi geromis izoterminėmis savybėmis aukštoje temperatūroje. Be to, atsižvelgiama į apdirbamumą ir liejamumą, kurie padeda efektyviai tiekti galutinį produktą neviršijant tam tikrų finansinių ribų. Galiausiai, norint pasiekti norimą našumą esant šiems apribojimams, taip pat būtina susieti eksploatavimo sąlygas su komponento medžiagos savybėmis ir numatomu tarnavimo laiku.

Tempimo stiprio palyginimas

Tempiamasis stipris yra labai svarbi mechaninė savybė, apibūdinanti medžiagos gebėjimą atlaikyti tempiamuosius įtempius, t. y. įtempius, kurie sukelia gedimą. Įvairių inžinerijoje dažniausiai naudojamų medžiagų tempiamojo stiprio vertės labai skiriasi, o tai taip pat turi įtakos jų tinkamumui daugeliui gamtinių sąlygų. Taigi, didelio stiprumo metalai, tokie kaip 316 tipo nerūdijantis plienas, yra vadinami kompozicijomis, kurių tempiamasis stipris svyruoja nuo 515 iki 720 MPa, todėl jie tinka konstrukcijoms, kurioms reikalingas stiprumas ir atsparumas korozijai. Priešingai, viena dažniausiai naudojama medžiaga – aliuminis – dėl savo santykinai mažesnio tankio turi tempiamąjį stiprią nuo 200 iki 400 MPa, todėl jis yra būtinas pramonės šakose, kurios vertina lengvas konstrukcijas, tokias kaip orlaiviai. Kai kurių medžiagų, pavyzdžiui, anglies pluošto kompozitų, tempiamasis stipris viršija 1200 MPa, tai yra panašu į kelių metalų stiprumą, o tai rodo jų taikymo galimybes didelio stiprumo ir lengvose srityse. Tokie skirtumai yra labai svarbūs renkantis medžiagas pagal stiprumą ar kitus panašius kriterijus konkrečiam darbui ar komponentui.

410 ir 316 atsparumas smūgiams

410 ir 316 klasių nerūdijančio plieno atsparumas smūgiams labai skiriasi dėl skirtingos jų cheminės sudėties ir fazių susidarymo. Taip pat neabejotina, kad 410 klasė, kuri yra beveik martensitinis nerūdijantis plienas, pasižymi geresniu atsparumu smūgiams. Tačiau jo vertė ir pirmenybė pirmiausia priklauso nuo jo tvirtumo ir atsparumo dilimui, kuriuos lemia itin didelis anglies kiekis plieno sudėtyje. Tai galima pastebėti net ir esant pagirtinai dideliam kietumui. Daugeliu atvejų minėta pusiausvyra nepasiekiama, todėl reikia specialaus sustiprinimo, pavyzdžiui, naudojant terminį apdorojimą, t. y. terminį remontą, kai grūdinamas plienas kaitinamas iki aukštesnės nei kritinės temperatūros, kad suminkštėtų.

Kita vertus, austenitinis nerūdijantis plienas, optimaliai naudojamas ardomiesiems bandymams, yra tipinė 316 markės klasė. Padidėjęs atsparumas drėgmei atsiranda dėl nikelio ir molibdeno pridėjimo prie 316, o pagerėjęs tvirtumas pastebimas net kriogeninėmis sąlygomis. Kalbant apie karpio bandymą, tyrimai rodo, kad 316 plienas geriau sugeria energiją nei 410, kai yra smūgiai arba įpjova kriogeninėje temperatūroje. Todėl 316 plienas rekomenduojamas, kai reikalingas smūginis pritaikymas kartu su labai dideliu atsparumu korozijai ir labai ilgu tarnavimo laiku, pvz., jūrinėje ir cheminių medžiagų sandėliavimo aplinkoje. Tačiau renkantis šias dvi markes patartina persvarstyti eksploatavimo ir pakrovimo aplinką.

Našumas esant stresui ir įtampai

Esant stipriam išoriniam poveikiui, pavyzdžiui, įtempiui ar deformacijai, medžiagos – 316L ir 410 klasės nerūdijantis plienas – pasižymės skirtingomis savybėmis, dėl kurių jos bus daugiau ar mažiau tinkamos naudoti pagal paskirtį. Kadangi „Lagos de neis thelestinik“ penkių briaunų išilginis ir pailgėjimas yra geresnis nei įprasto korpuso atveju, ribotas pailgėjimas prieš lūžį tampa didesnis nei nulinis. Tai ypač svarbu, kai mechaninės erozijos laikotarpis nuolat ilgėja dėl deformacijos stiprumo, pavyzdžiui, sunkiųjų mašinų komponentų ar vibracijai linkusių konstrukcijų atveju.

Kita vertus, martensitinis 410 klasės nerūdijantis plienas yra atsparus dilimui ir dilimui, todėl geriau tinka naudoti aplinkoje, kurioje nereikia didelio stiprumo. Paprastai jis išlieka stabilus veikiant dideliems plotams veikiančioms gniuždymo apkrovoms, todėl tokius komponentus galima naudoti kaip vožtuvų komponentus, siurblių velenus, pjovimo įrankius ir kt. Tačiau didžiausia problema yra maža pailgėjimo įtempių ir deformacijų diagrama 316 klasės nerūdijančiame pliene, kuri pabrėžia faktą, kad reikia imtis tinkamų atsargumo priemonių tais atvejais, kai dėl trapių konstrukcijų vystymosi kritinės yra grynai ciklinės apkrovos arba staigūs smūgiai. Įtempių ir deformacijų elgsenos, kuri priklauso nuo medžiagos, apskaičiavimo galimybė kūrimo etape užtikrina, kad dalys veiks efektyviai ir atlaikys lūžius esamomis sąlygomis.

Atsparumo korozijai analizė

Lydinys yra metalinis elementas, turintis specifinių savybių, kuris yra dviejų ar daugiau kitų elementų mišinys. Geležies ir chromo lydinys, paprastai vadinamas nerūdijančiu plienu, iš tikrųjų taip pat turi nikelio. Pirma, tai savybės, kurios pagerina lydinio estetinę išvaizdą ir daro jį tokį patrauklų indų dizaine. Antra, dėl šių kiekių padidėja lydinio kaina, nors tai nebūtinai turi įtakos jo naudojimui. Galiausiai, dėl šių kiekių galutinio lydinio kokybė iš tiesų bus labai skaidri, o jį poliruojant neliks juodų dėmių.

410 nerūdijančio plieno atsparumas korozijai

Palyginti su austenitinėmis rūšimis, 410 nerūdijantis plienas pasižymi didesne martensitine struktūra ir mažesniu chromo kiekiu, todėl yra vidutiniškai jautrus korozijai. Šis metalas parodė gebėjimą veikti esant žemai arba vidutinei santykinei drėgmei arba atmosferos poveikiui, todėl jį galima naudoti infrastruktūroje, kurios sąlygos reikalauja tam tikro stiprumo ir atsparumo korozijai laipsnio. Tačiau tokiose medžiagose 410 SS yra jautrus tam tikroms korozijos formoms, tokioms kaip taškinė ir plyšinė korozija, todėl jis yra agresyvus, ypač esant chloridams.

Todėl ilgaamžiškumo didinimas apima viršutinio medžiagos paviršiaus pagerinimą, kad jis nebūtų mechaniškai pažeistas ar korozijos paveiktas, ir tam tikru mastu pagerina šilumos perdavimą. Įtempis, atsiradęs po struktūrinių pokyčių, padidina medžiagos tūrį. Norint viršyti atvirų vietų korozijos potencialą, neišvengiamai reikės suvokti, kad medžiaga bus ėsdinama, siekiant atskleisti karbidus ir kontroliuoti vidines sudėtį.

316 nerūdijančio plieno atsparumas korozijai

316 nerūdijantis plienas, dar žinomas kaip jūrinis nerūdijantis plienas, yra legiruoto plieno, labai atsparaus korozijai, pavyzdys. Jis daugiausia nerūdija dėl chloridų, mineralinių rūgščių, druskų, aušinimo skysčių ir kitų stiprių cheminių medžiagų poveikio. Taip yra dėl molibdeno kiekio. Vidutiniškai 2–3 % molibdeno, kuris, kaip teigiama, yra šio didelio atsparumo šaltinis, padidina atsparumą taškinei korozijai ir plyšinei korozijai – 304 klasės nerūdijančio plieno problemai. Dėl visų minėtų priežasčių 316 nerūdijantis plienas daugiausia rekomenduojamas tokioms pramonės šakoms kaip ligoninės, laboratorijos ir farmacijos įmonės.

Be to, dėl puikaus atsparumo druskingai atmosferai jis užima garbingą vietą ne tik tarp gėlinimo įrenginių, bet ir jūros vandens tirpaluose. Tyrimai rodo, kad 316 plienas ilgą laiką išlieka druskingoje arba rūgštinėje terpėje net ir esant aukštai temperatūrai. Be to, apsauginė oksido plėvelė, natūraliai susidaranti ant plieno paviršiaus, sustabdo bet kokią tolesnę koroziją ir gali pati atsistatyti, kad plienas tarnautų pakankamai ilgai. Esant atšiaurioms aplinkoms, kuriose vyksta intensyvus korozijos poveikis, labai svarbu atsižvelgti į svarbius projektavimo aspektus, tokius kaip įbrėžimų ant paviršiaus sumažinimas ir sąstingio vietų vengimas, siekiant maksimaliai padidinti medžiagos atsparumo potencialą.

410 ir 316 nerūdijančio plieno pritaikymas

Įprastos 410 nerūdijančio plieno pramonės šakos

410 nerūdijančio plieno rūšis yra idealiausia ir populiariausia plieno rūšis daugelyje pramonės šakų dėl savo stiprumo, atsparumo korozijai ir dilimui savybių. Iš esmės tai martensitinė rūšis, pasižyminti dideliu mechaniniu stiprumu ir galinti efektyviai veikti esant įtempiui.

• Aviacijos ir kosmoso pramonė: Šis nerūdijantis plienas yra reikšmingas šio besiformuojančio sektoriaus pokytis, nes jis naudojamas turbinų menčių, varžtų ir plokštuminių detalių gamyboje, nes yra lengvas ir atsparus aukštai temperatūrai.
• Automobilių sektorius: Šis nerūdijančio plieno tipas tinka išmetimo vamzdžiams, vožtuvams ir kitiems aukštai temperatūrai atspariems dilimui komponentams gaminti.
• Stalo įrankių ir įrankių gamyba: Pavyzdžiui, peiliai, chirurginiai įrankiai ir įvairūs pjovimo įrankiai yra pagaminti iš tos pačios medžiagos, atsižvelgiant į tai, kad jų atsparumas dilimui ir aštrumo išlaikymas yra atitinka reikalavimus.
• Naftos chemijos ir naftos bei dujų: Čia jis konkuruoja su kitomis konkurencingomis plieno rūšimis, įskaitant tas, kurios yra žaliavos įrangos gamybai arba ekologiškos plieno klasės, skirtos naudoti atšiaurioje aplinkoje, kurioje yra aukštas slėgis ir korozija.
• Energijos generavimas: Dažniausiai naudojamas garo turbinose ir elektrinių komponentuose, kur atsparumas apnašoms ir terminiam nuovargiui yra labai svarbus.

410 nerūdijantis plienas išlieka tvirta medžiaga, kurią verta rinktis pramonės šakose, kuriose svarbiausia yra našumas, patikimumas ir ilgaamžiškumas.

Įprastos 316 nerūdijančio plieno pramonės šakos

• Jūrų programos: 316 nerūdijantis plienas yra labai paklausus jūrinėje aplinkoje dėl savo išskirtinio atsparumo korozijai ir korozijai, kurią sukelia sūrus vanduo. Jis dažnai naudojamas laivų detalėse, gėlinimo įrenginių komponentuose ir povandeniniuose vamzdynuose.
• Maisto ir gėrimų perdirbimas: Lydinio atsparumas rūgštiniams ir šarminiams tirpalams daro jį pagrindine medžiaga maisto ruošimo mašinoms, pieno įrangai ir alaus darykloms, kur higiena ir atsparumas korozijai yra būtini.
• Cheminis perdirbimas: Pramonės šakose, kuriose naudojamos agresyvios cheminės medžiagos, būtinas 316 nerūdijantis plienas. Jis naudojamas induose, šilumokaičiuose ir nepertraukiamuose procesuose, kurie toleruoja dažną sąlytį su labai agresyviomis terpėmis, tokiomis kaip sieros rūgštis arba chloridai.
• Farmacijos ir medicinos įranga: 316 nerūdijantis plienas yra populiarus dėl savo gebėjimo išlaikyti sterilizavimo temperatūrą dėl savo biologiškai suderinamumo, todėl dažnai randamas ligoninių, chirurginių ir švarių patalpų įrangos komponentuose.
• Architektūra ir statyba: 316 nerūdijančio plieno dekoratyvumas ir atsparumas pramoninei taršai lemia šio tipo nerūdijančio plieno pasirinkimą šiuolaikinių baldų – fasadų, kopėčių ir skulptūrų – inžinerijoje ir dizaine.

316 nerūdijantis plienas yra paklausus ir naudojamas tais atvejais, kai reikalingas didelis atsparumas, taip pat ypatingas stiprumas ir patikimumas tokiomis atšiauriomis sąlygomis, ir tai taikoma visose šiose pramonės šakose.

Nuorodų šaltiniai

Dažnai užduodami klausimai (DUK)