פלדת אל-חלד היא קיצור של פלדה עמידה בפני אל-חלד ו-חומצות. פלדות עמידות בפני חומרים קורוזיביים חלשים כגון אוויר, קיטור ומים, או כאלו בעלות תכונות עמידות בפני חלודה-, נקראות פלדת אל חלד. פלדות עמידות בפני קורוזיה כימית (חומצות, אלקליות, מלחים וכו') נקראות פלדה עמידה לחומצה.
בשל הבדלים בהרכב הכימי, נירוסטה אינה בהכרח עמידה בפני קורוזיה כימית, בעוד שלנירוסטה יש בדרך כלל תכונות עמידות בפני חלודה. העמידות בפני קורוזיה של נירוסטה תלויה באלמנטים הסגסוגים שהיא מכילה.
הוא מסווג בדרך כלל לפי המבנה המטאלוגרפי שלו:
בדרך כלל, בהתבסס על המבנה המטאלוגרפי, נירוסטה רגילה מחולקת לשלוש קטגוריות: נירוסטה אוסטניטית, נירוסטה פריטית ופלדת אל חלד מרטנסיטית. בהתבסס על שלושת המבנים המטאלוגרפיים הבסיסיים הללו, נגזרו פלדת אל-חלד דופלקסת, פלדת אל-חלד מתקשה-מתקשות ופלדת סגסוגת גבוהה- עם תכולת ברזל של פחות מ-50% לצרכים ולמטרות ספציפיות.
1. נירוסטה אוסטינית
המטריצה מורכבת בעיקר ממבנה אוסטניטי (שלב CY) עם מבנה גביש מעוקב במרכזו-. הוא אינו-מגנטי והוא מתחזק בעיקר באמצעות עבודה קרה (שעשויה להוביל למגנטיות מסוימת). 1. **2. **פלדת אל-חלד פריטית:** פלדת אל-חלד עם מטריצת פריט מעוקב (-פאזה) בעיקר בגוף-. הוא מגנטי ובדרך כלל לא ניתן להקשיח אותו בטיפול בחום, אך עבודה קרה יכולה לחזק אותו מעט. מכון הברזל והפלדה האמריקאי (AISI) מייעד אותו כ-430 ו-446.
3. **פלדת אל-חלד מרטנסיטית:** פלדת אל-חלד עם מטריצה מרטנסיטית (במרכזה-מעוקב או מעוקב). הוא מגנטי, וניתן להתאים את התכונות המכניות שלו באמצעות טיפול בחום. ה-AISI מייעד אותו כ-410, 420 ו-440. מרטנסיט מציג מבנה אוסטני בטמפרטורות גבוהות; כאשר מקורר לטמפרטורת החדר בקצב מתאים, המבנה האוסטניטי הופך למרטנזיט (כלומר, התקשות).
**3. **פלדת אל חלד מרטנסיטית:** פלדת אל חלד עם מטריצה מרטנסיטית (במרכזה-מעוקב או מעוקב). הוא מגנטי, וניתן להתאים את התכונות המכניות שלו על ידי טיפול בחום. ה-AISI מייעד אותו כ-410, 420 ו-440. 4. Austenitic-Ferritic (Duplex) נירוסטה
לסוג זה של פלדת אל-חלד יש מטריצה המורכבת משלב אוסטניטי ופריטי כאחד, כאשר שלב המטריצה הקטן יותר כולל בדרך כלל יותר מ-15%. הוא מגנטי וניתן לחזק אותו באמצעות עבודה קרה. 329 היא דוגמה טיפוסית לפלדת אל חלד דופלקס. בהשוואה לנירוסטה אוסטניטית, לנירוסטה דופלקס יש חוזק גבוה יותר ועמידות משופרת משמעותית בפני קורוזיה בין-גרעינית, קורוזיה של כלוריד וקורוזיה בורות.
5. פלדת אל חלד מתקשות משקעים
לסוג זה של נירוסטה יש מטריצה אוסטניטית או מרטנסיטית וניתן להקשיח אותה באמצעות טיפול התקשות משקעים. המכון האמריקאי לברזל ופלדה מייעד אותו במספרים בסדרת 600, כגון 630, שהוא 17-4PH.
באופן כללי, למעט סגסוגות, לנירוסטה אוסטניטית יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה. ניתן להשתמש בפלדת אל חלד פריטית בסביבות-נמוכות קורוזיה. בסביבות קורוזיביות קלות, אם נדרש חוזק גבוה או קשיות גבוהה, ניתן להשתמש בפלדות אל חלד מתקשות מרטנסיטית ומשקעים.
בידול עובי
1. במהלך תהליך הגלגול במפעלי פלדה, הגלילים עוברים עיוות קל עקב חום, וכתוצאה מכך סטיות עובי בפלטות המגולגלות, בדרך כלל עבות יותר באמצע ודקות יותר בקצוות. התקנות הלאומיות קובעות כי יש למדוד את עובי הצלחת במרכז הקצה העליון.
2. סובלנות נובעת מדרישות שוק ולקוחות, מסווגות בדרך כלל כסובלנות גדולה או קטנה. לְדוּגמָה:
[תְמוּנָה]
איזה סוג של נירוסטה פחות נוטה לחלודה?
ישנם שלושה גורמים עיקריים המשפיעים על קורוזיה של נירוסטה:
1. התוכן של יסודות סגסוגת
באופן כללי, פלדה עם תכולת כרום של 10.5% פחות נוטה לחלודה. תכולת כרום וניקל גבוהה יותר מביאה לעמידות טובה יותר בפני קורוזיה. לדוגמה, נירוסטה 304 דורשת 8%~10% ניקל ו-18%~20% כרום; נירוסטה כזו בדרך כלל לא תחליד.
2. תהליך ההיתוך של מפעל הייצור משפיע גם על העמידות בפני קורוזיה של נירוסטה.
מפעלי נירוסטה גדולים עם טכנולוגיית התכה טובה, ציוד מתקדם ותהליכים מתקדמים יכולים להבטיח שליטה על אלמנטים מסגסוגים, הסרת זיהומים וטמפרטורת קירור בילט. לכן, המוצרים שלהם הם באיכות יציבה ואמינה, עם איכות פנימית טובה ואינם מועדים לחלודה. לעומת זאת, לכמה מפעלי פלדה קטנים יש ציוד ותהליכים מיושנים, ולא ניתן להסיר זיהומים במהלך תהליך ההיתוך, מה שגורם למוצריהם להחליד.
3. סביבה חיצונית: סביבות יבשות ומאווררות היטב- נוטות פחות לחלודה.
עם זאת, סביבות עם לחות גבוהה, מזג אוויר גשום מתמשך או חומציות/בסיסיות גבוהה באוויר נוטות יותר לחלודה. אפילו נירוסטה 304 תחליד אם הסביבה מסביב ירודה מדי.
איך מתמודדים עם כתמי חלודה על נירוסטה?
1. שיטה כימית:
השתמש במשחת כבישה או בתרסיס כדי לעזור-להפסיבי מחדש את האזורים החלודים, וליצור סרט תחמוצת כרום כדי לשחזר עמידות בפני קורוזיה. לאחר הכבישה, חשוב מאוד לשטוף כראוי במים נקיים כדי להסיר את כל המזהמים ושאריות החומצה. לאחר כל הטיפולים יש לבצע פוליש חוזר עם ציוד ליטוש ולאטום בפוליש ווקס. עבור כתמי חלודה קלים ומקומיים, ניתן להשתמש בתערובת 1:1 של בנזין ושמן מנוע כדי לנגב אותם עם מטלית נקייה.
2. שיטות מכניות
פיצוץ, באמצעות מיקרו-חלקיקי זכוכית או קרמיקה להתזת ירייה, צריבה, הברשה והברקה. שיטות מכניות עשויות להסיר מזהמים מחומרים שהוסרו בעבר, חומרי ליטוש או חומרים שורפים. כל מיני מזהמים, במיוחד חלקיקי ברזל זרים, יכולים להפוך למקורות קורוזיה, במיוחד בסביבות לחות. לכן, משטחים שניקו באופן מכני צריך לנקות כראוי בתנאים יבשים. שיטות מכניות מנקות רק את פני השטח ואינן משנות את עמידות החומר בפני קורוזיה. לכן, מומלץ לבצע ליטוש- מחדש עם ציוד ליטוש ולאטום בפוליש ווקס לאחר ניקוי מכני.
ציונים ומאפיינים נפוצים של נירוסטה עבור מכשירים
1. 304 נירוסטה. אחת מפלדות הנירוסטה האוסטניטיות הנפוצות ביותר, המתאימה לייצור חלקים נמשכים לעומק, צינורות חומצה, מיכלים, רכיבים מבניים, גופי מכשירים שונים וכו'. ניתן להשתמש בו גם לייצור ציוד ורכיבים קריוגניים שאינם-מגנטיים.
2. 304L נירוסטה. כדי להתמודד עם הנטייה החמורה לקורוזיה בין-גרגירית של נירוסטה 304 בתנאים מסוימים עקב משקעי Cr23C6, פותחה פלדת אל-חלד אוסטניטית דלת פחמן במיוחד. העמידות שלו בפני קורוזיה בין-גרנולרית במצב רגיש עדיפה משמעותית על זו של נירוסטה 304. פרט לחוזק מעט נמוך יותר, תכונותיו האחרות דומות לנירוסטה 321. הוא משמש בעיקר לציוד ורכיבים עמידים בפני קורוזיה הדורשים ריתוך אך אינם יכולים לעבור טיפול בתמיסה, וניתן להשתמש בו לייצור גופי מכשירים שונים וכו'.
3. 304H נירוסטה. ענף פנימי של פלדת אל-חלד 304, עם חלק מסת פחמן של 0.04%-0.10%, ביצועי הטמפרטורות הגבוהות- שלו עדיפים על אלו של נירוסטה 304.
4. 316 נירוסטה. על בסיס פלדה 10Cr18Ni12, מתווסף מוליבדן, מה שנותן לפלדה עמידות טובה להפחתת חומרי חומר וקורוזיה. במי ים ובמדיות שונות אחרות, עמידות הקורוזיה שלו עדיפה על זו של נירוסטה 304, והיא משמשת בעיקר לחומרים עמידים בפני קורוזיה.
5. 316L נירוסטה. פלדת פחמן נמוכה במיוחד עם עמידות טובה בפני קורוזיה בין-גרגירית רגישות, המתאימה לייצור רכיבים מרותכים וציוד עם חתכים עבים-, כגון חומרים עמידים בפני קורוזיה- בציוד פטרוכימי. 6. 316H נירוסטה. ענף פנימי של נירוסטה 316, עם תכולת פחמן של 0.04%–0.10%. ביצועי הטמפרטורה הגבוהים- שלו עדיפים על פלדת אל-חלד 316.
7. 317 נירוסטה. העמידות שלו בפני קורוזיה וזחילה עדיפה על פני נירוסטה 316L. הוא משמש לייצור ציוד פטרוכימי וציוד עמיד בפני קורוזיה של חומצה אורגנית.
8. 321 נירוסטה. פלדת אל חלד אוסטניטית מיוצבת בטיטניום-. התוספת של טיטניום משפרת את עמידותו בפני קורוזיה בין-גרגירית ויש לה תכונות מכניות טובות בטמפרטורה גבוהה-. ניתן להחליפו בפלדת אל-חלד אוסטניטית-דלת פחמן במיוחד. למעט יישומים מיוחדים כגון-טמפרטורה גבוהה או עמידות בפני קורוזיה מימן, השימוש בו בדרך כלל אינו מומלץ.
9. 347 נירוסטה. פלדת אל חלד אוסטניטית מיוצבת בניוביום-. הוספת ניוביום משפרת את עמידותו בפני קורוזיה בין-גרנולרית. עמידותו בפני קורוזיה במדיות חומצה, אלקליות ומלח דומה לנירוסטה 321. יש לו יכולת ריתוך טובה והוא יכול לשמש גם כחומר עמיד בפני קורוזיה- וגם כפלדה עמידה בחום. הוא משמש בעיקר בתחומי הספק תרמית ופטרוכימיים, כגון בייצור של מיכלים, צינורות, מחליפי חום, פירים, צינורות תנורים בתנורים תעשייתיים, ומדחום לצינורות תנורים. 10. 904L נירוסטה. פלדת אל חלד סופר אוסטניטית שהומצאה על ידי Outokumpu, חברה פינית, יש לה תכולת ניקל של 24%~26% ותכולת פחמן של פחות מ-0.02%. הוא מציג עמידות מצוינת בפני קורוזיה, מראה עמידות טובה בפני חומצות לא-מחמצנות כגון חומצה גופרתית, חומצה אצטית, חומצה פורמית וחומצה זרחתית. יש לו גם עמידות טובה בפני קורוזיה של חריצים וקורוזיה מתח. הוא מתאים לשימוש עם חומצה גופרתית בריכוזים שונים מתחת ל-70 מעלות ומציג עמידות טובה בפני קורוזיה בחומצה אצטית ובחומצות מעורבות של חומצה פורמית וחומצה אצטית בכל ריכוז וטמפרטורה בלחץ רגיל. התקן המקורי ASME SB-625 סיווג אותו כסגסוגת על בסיס ניקל, בעוד שהתקן החדש מסווג אותו כפלדת אל חלד. בסין זמינה רק הפלדה המשוערת 015Cr19Ni26Mo5Cu2. כמה יצרני מכשירים אירופיים משתמשים בפלדת אל חלד 904L כחומר מפתח; לדוגמא, צינור המדידה של מד זרימת המסה של E+H עשוי מפלדת אל חלד 904L, וגם מארזי שעוני רולקס עשויים מנירוסטה 904L.
11. 440C נירוסטה. נירוסטה מרטנסיטית, הקשה ביותר מבין פלדות אל-חלד הניתנות להקשה, עם קשיות HRC57. משמש בעיקר לייצור חרירים, מיסבים, ליבות שסתומים, מושבי שסתום, שרוולים וגזעי שסתומים.
12. 17-4PH נירוסטה. פלדת אל חלד מתקשה משקעים מרטנסיטית עם קשיות HRC44. הוא בעל חוזק גבוה, קשיות ועמידות בפני קורוזיה, אך לא ניתן להשתמש בו בטמפרטורות העולה על 300 מעלות. יש לו עמידות טובה בפני קורוזיה לאוויר וחומצות או מלחים מדוללים, בדומה לנירוסטה 304 ו-430. משמש בייצור פלטפורמות ימיות, להבי טורבינה, ליבות שסתומים, מושבי שסתומים, שרוולים וגזעי שסתומים.
