Ферритная нержавеющая сталь

Ферритная нержавеющая сталь ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} образует одно из пяти семейств нержавеющих сталей, остальные четыре — аустенитные , мартенситные , дуплексные нержавеющие стали и дисперсионно-твердеющие стали . ^{[ 4 ]} Например, многие нержавеющие стали серии AISI 400 являются ферритными сталями. По сравнению с аустенитными типами они менее закаливаются при холодной обработке, хуже свариваются и не должны использоваться при криогенных температурах. Некоторые типы, например 430, обладают превосходной коррозионной стойкостью и очень жароустойчивы. ^{[ 5 ]}

История

Инженер канадского происхождения Фредерик Марк Беккет (1875-1942) из Union Carbide примерно в 1912 году осуществил промышленное производство ферритной нержавеющей стали на основе «использования кремния вместо углерода в качестве восстановителя в производстве металлов, что сделало практичными низкоуглеродистые ферросплавы и некоторые стали». ". ^{[ 6 ]} Он открыл сплав железа с 25-27% хрома, который «был первым из сплавов с высоким содержанием хрома, который стал известен как жаропрочная нержавеющая сталь». ^{[ 7 ]}

Ферритные нержавеющие стали были открыты рано, но только в 1980-х годах были созданы условия для их роста:

стали удалось получить очень низкий уровень углерода На стадии производства .
свариваемые марки. Разработаны
Термомеханическая обработка решила проблемы «связывания» и «гребенчатости», приводившие к неоднородной деформации при глубокой вытяжке и текстурированию поверхностей.
Рынки конечных потребителей (например, рынок бытовой техники сильно колебались ) требовали менее дорогих сортов с более стабильной ценой в то время, когда цены на никель . ^{[ 8 ]} Ферритные марки нержавеющей стали стали привлекательными для некоторых применений, например, для изготовления предметов домашнего обихода. ^{[ 9 ]}

Металлургия

Чтобы считаться нержавеющей сталью, сплавы на основе железа должны содержать не менее 10,5% Cr.

Фазовая диаграмма железо-хром показывает, что до содержания примерно 13% Cr сталь претерпевает последовательные превращения при охлаждении из жидкой фазы из ферритной α-фазы в аустенитную γ-фазу и обратно в α. При наличии некоторого количества углерода и быстром охлаждении некоторая часть аустенита преобразуется в мартенсит . Закалка / отжиг преобразует мартенситную структуру в феррит и карбиды .

При содержании Cr выше примерно 17% сталь будет иметь ферритную структуру при всех температурах.

При содержании Cr выше 25% сигма-фаза может появляться в течение относительно длительного времени при температуре и вызывать охрупчивание при комнатной температуре .

Химический состав

Химический состав некоторых марок нержавеющей стали.
Только основные легирующие элементы: хром (Cr) вместе с:
Ni , Mo , Nb , Ti и C , N ; Баланс: Хочу
АИСИ/АСТМ	В	Масса %
АИСИ/АСТМ	В	Кр	Другие элементы	Плавится при
405	1.4000	12.0 – 14.0	—
409Л	1.4512	10.5 – 12.5	6(C+N)<Ti<0,65
410л	1.4003	10.5 – 12.5	0,3<Ни<1,0
430	1.4016	16.0 – 18.0	—	1510 ^{[ 10 ]}
439	1.4510	16.0 – 18.0	0,15+4(C+N)<Ti<0,8
430Ти	1.4511	16.0 – 18.0	Из: 0,6
441	1.4509	17.5 – 18.5	0,1<Ти<0,6 0,3+3С<Nb<1,0
434	1.4113	16.0 – 18.0	0,9<Мо<1,4
436	1.4513	16.0 – 18.0	0,9<Мо<1,4 0,3<Ти<0,6
444	1.4521	17.0 – 20.0	1,8<Мо<2,5 0,15+4(C+N)<Ti+Nb<0,8
447	1.4592	28 – 30.0	3,5<Мо<4,5 0,15+4(C+N)<Ti<0,8

Коррозионная стойкость

Устойчивость к питтинговой коррозии нержавеющих сталей оценивается эквивалентным числом питтинговой устойчивости (PREN).

PREN = %Cr + 3,3%Mo + 16%N

Термины Cr, Mo и N соответствуют содержанию % по массе , в стали хрома молибдена и азота в соответственно.

Никель (Ni) не играет никакой роли в устойчивости к питтинговой коррозии, поэтому ферритные нержавеющие стали могут быть столь же устойчивы к этой форме коррозии, как и аустенитные марки.

Кроме того, ферритные марки очень устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC).

Физические свойства

Ферритные нержавеющие стали магнитны . Некоторые из их важных физических, электрических, термических и механических свойств приведены в таблице ниже.

Физические свойства наиболее распространенных ферритных нержавеющих сталей.
АИСИ/АСТМ	Плотность (г/см ³)	Электрический сопротивление (мкОм·м)	Термальный проводимость и 20 °С (Вт/(м·К))	Специфический нагревать 0...100 °С (Дж/(кг К))	Термальный расширение 0...600 °С (10 ⁻⁶/К)	Янг модуль (ГПа)
409 / 410	7.7	0.58	25	460	12	220
430	7.7	0.60	25	460	11.5	220
430Ти/439/441	7.7	0.60	25	460	11.5	220
434 / 436 / 444	7.7	0.60	23	460	11.5	220
447	7.7	0.62	17	460	11	220

По сравнению с аустенитными нержавеющими сталями они обладают лучшей теплопроводностью , что является плюсом для таких применений, как теплообменники . Коэффициент термического расширения , близкий к коэффициенту теплового расширения углеродистой стали , облегчает сварку с углеродистыми сталями.

Механические свойства

Механические свойства (холоднокатаный)
АСТМ А240				ЭН 10088-2
—	ОТС (МПа, мин)	0,2% предел текучести (МПа, мин)	Удлинение (%, мин)	—	ОТС (МПа)	0,2% предел текучести (МПа, мин)	Удлинение (%, мин)
409	390	170	20	1.4512	380 – 560	220	25
410	415	205	20	1.4003	450 – 650	320	20
430	450	205	22	1.4016	450 – 600	280	18
439	415	205	22	1.4510	420 – 600	240	23
441	415	205	22	1.4509	430 – 630	250	18
434	450	240	22	1.4113	450 – 630	280	18
436	450	240	22	1.4526	480 – 560	300	25
444	415	275	20	1.4521	420 – 640	320	20

Приложения

Более низкая стоимость кухонной посуды последнего производства.
Бытовая техника
Солнечные обогреватели
Шиферные крючки
Монеты

Ссылки

^ «Крыша: Купол Осаки» (на японском языке) Японская ассоциация производителей нержавеющей стали , дата обращения 12 октября 2023 г.
^ Лакомб, П.; Бару, Б.; Беранже, Г., ред. (1990). Нержавеющие стали . Издания по физике. стр. Главы 14 и 15. ISBN 2-86883-142-7 .
^ Ферритный раствор . 2007. ISBN 978-2-930069-51-7 . Архивировано из оригинала 21 декабря 2019 года . Проверено 14 июля 2019 г.
^ Международная никелевая компания (1974). «Стандартные деформируемые аустенитные нержавеющие стали» . Никелевский институт . Архивировано из оригинала 9 января 2018 года . Проверено 9 января 2018 г.
^ «Нержавеющая сталь 304 против 430» . Компания Reliance Foundry Co. Ltd. Проверено 28 мая 2022 г.
^ «Фредерик Марк Беккет, американский металлург» . Британская энциклопедия. 7 января 2021 г.
^ Кобб, Гарольд М. (2012). Словарь металлов . АСМ Интернешнл. п. 307. ИСБН 9781615039920 .
^ Чарльз, Дж.; Митье, JD; Сантакреу, П.; Пеге, Л. (2009). «Семейство ферритов: подходящий ответ на волатильность никеля?» . Обзор металлургии . 106 : 124–139. дои : 10.1051/metal/2009024 .
^ Рончи, Гаэтано (2012). «Нержавеющая сталь для посуды» . Металлический вестник .
^ «Температуры плавления нержавеющей стали» . Тиссенкрупп Материалы (Великобритания) Лтд . Проверено 28 мая 2022 г.

[1] «Крыша: Купол Осаки» (на японском языке) Японская ассоциация производителей нержавеющей стали , дата обращения 12 октября 2023 г.

[2] Лакомб, П.; Бару, Б.; Беранже, Г., ред. (1990). Нержавеющие стали . Издания по физике. стр. Главы 14 и 15. ISBN 2-86883-142-7 .

[3] Ферритный раствор . 2007. ISBN 978-2-930069-51-7 . Архивировано из оригинала 21 декабря 2019 года . Проверено 14 июля 2019 г.

[4] Международная никелевая компания (1974). «Стандартные деформируемые аустенитные нержавеющие стали» . Никелевский институт . Архивировано из оригинала 9 января 2018 года . Проверено 9 января 2018 г.

[t304vt430-5] «Нержавеющая сталь 304 против 430» . Компания Reliance Foundry Co. Ltd. Проверено 28 мая 2022 г.

[ebbecket-6] «Фредерик Марк Беккет, американский металлург» . Британская энциклопедия. 7 января 2021 г.

[hmcdom-7] Кобб, Гарольд М. (2012). Словарь металлов . АСМ Интернешнл. п. 307. ИСБН 9781615039920 .

[8] Чарльз, Дж.; Митье, JD; Сантакреу, П.; Пеге, Л. (2009). «Семейство ферритов: подходящий ответ на волатильность никеля?» . Обзор металлургии . 106 : 124–139. дои : 10.1051/metal/2009024 .

[9] Рончи, Гаэтано (2012). «Нержавеющая сталь для посуды» . Металлический вестник .

[ssmptk-10] «Температуры плавления нержавеющей стали» . Тиссенкрупп Материалы (Великобритания) Лтд . Проверено 28 мая 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]