I metallurgi er rustfrit stål en stållegering med mindst 10,5 % krom med eller uden andre legeringselementer og maksimalt 1,2 % kulstof efter masse.Rustfrit stål, også kendt som inox stål eller inox fra fransk inoxydable (inoxidable), erstållegeringerder er meget kendte for deres korrosionsbestandighed, som stiger med stigende kromindhold.Korrosionsbestandigheden kan også forbedres ved tilsætning af nikkel og molybdæn.Disse metallegeringers modstandsdygtighed over for de kemiske virkninger af ætsende midler er baseret på passivering.For at passivering kan forekomme og forblive stabil, skal Fe-Cr-legeringen have et minimumsindhold af chrom på ca. 10,5 vægt-%, over hvilket passivitet kan forekomme, og derunder er umuligt.Chrom kan bruges som et hærdende element og bruges ofte sammen med et hærdende element såsom nikkel for at producere overlegne mekaniske egenskaber.

Duplex rustfrit stål

Som deres navn indikerer, er duplex rustfrit stål en kombination af to hovedlegeringstyper.De har en blandet mikrostruktur af austenit og ferrit, målet er normalt at fremstille en 50/50 blanding, selvom forholdet i kommercielle legeringer kan være 40/60.Deres korrosionsbestandighed ligner deres austenitiske modstykker, men deres modstandsdygtighed over for spændingskorrosion (især over for chloridspændingskorrosionsrevner), trækstyrke og flydespændinger (omtrent det dobbelte af flydespændingen af ​​austenitiske rustfrie stål) er generelt overlegne i forhold til austenitiske stål. karakterer.I duplex rustfrit stål holdes kulstof på meget lave niveauer (C<0,03%).Chromindholdet varierer fra 21,00 til 26,00%, nikkelindholdet varierer fra 3,50 til 8,00%, og disse legeringer kan indeholde molybdæn (op til 4,50%).Sejhed og duktilitet falder generelt mellem dem af de austenitiske og ferritiske kvaliteter.Duplex kvaliteter er normalt opdelt i tre undergrupper baseret på deres korrosionsbestandighed: mager duplex, standard duplex og superduplex.Superduplex stål har forbedret styrke og modstandsdygtighed over for alle former for korrosion sammenlignet med standard austenitiske stål.Almindelige anvendelser omfatter marine applikationer, petrokemiske anlæg, afsaltningsanlæg, varmevekslere og papirfremstillingsindustrien.I dag er olie- og gasindustrien den største bruger og har presset på for mere korrosionsbestandige kvaliteter, hvilket har ført til udviklingen af ​​superduplex stål.

Rustfrit ståls modstandsdygtighed over for de kemiske virkninger af ætsende midler er baseret på passivering.For at passivering kan forekomme og forblive stabil, skal Fe-Cr-legeringen have et minimumsindhold af chrom på ca. 10,5 vægt-%, over hvilket passivitet kan forekomme, og derunder er umuligt.Chrom kan bruges som et hærdende element og bruges ofte sammen med et hærdende element såsom nikkel for at producere overlegne mekaniske egenskaber.

Duplex rustfrit stål – SAF 2205 – 1.4462

Et almindeligt duplex rustfrit stål er SAF 2205 (et Sandvik-ejet varemærke for et 22Cr duplex (ferritisk-austenitisk) rustfrit stål), som typisk indeholder 22 % krom og 5 % nikkel.Det har fremragende korrosionsbestandighed og høj styrke, 2205 er det mest udbredte duplex rustfrit stål.Anvendelser af SAF 2205 er i følgende brancher:

• Transport, opbevaring og kemisk behandling
• Bearbejdningsudstyr
• Højt kloridindhold og marine miljøer
• Olie- og gasefterforskning
• Papirmaskiner

Egenskaber af duplex rustfrit stål

Materialeegenskaber er intensive egenskaber, hvilket betyder, at de er uafhængige af mængden af ​​masse og kan variere fra sted til sted i systemet til enhver tid.Materialevidenskab involverer at studere materialers struktur og relatere dem til deres egenskaber (mekaniske, elektriske osv.).Når materialeforskere kender til denne struktur-egenskabskorrelation, kan de fortsætte med at studere den relative ydeevne af et materiale i en given applikation.De vigtigste determinanter for strukturen af ​​et materiale og dermed dets egenskaber er dets kemiske elementer, og hvordan det er blevet forarbejdet til dets endelige form.

Mekaniske egenskaber af duplex rustfrit stål

Materialer vælges ofte til forskellige anvendelser, fordi de har ønskelige kombinationer af mekaniske egenskaber.Til strukturelle anvendelser er materialeegenskaber afgørende, og ingeniører skal tage hensyn til dem.

Styrken af ​​duplex rustfrit stål

I materialers mekanik eret materiales styrkeer dens evne til at modstå en påført belastning uden svigt eller plastisk deformation.Materialernes styrke tager højde for forholdet mellem de ydre belastninger, der påføres et materiale og den resulterende deformation eller ændring i materialedimensioner.Styrken af ​​et materiale er dets evne til at modstå denne påførte belastning uden svigt eller plastisk deformation.

Ultimativ trækstyrke

Den ultimative trækstyrke af duplex rustfrit stål – SAF 2205 er 620 MPa.

Detultimativ trækstyrkeer maksimum på teknikkenstress-strain kurve.Dette svarer til den maksimale spænding, som en struktur under spænding bærer.Ultimativ trækstyrke forkortes ofte til "trækstyrke" eller "den ultimative".Hvis denne stress påføres og opretholdes, vil der opstå et brud.Ofte er denne værdi væsentligt højere end flydespændingen (så meget som 50 til 60 procent mere end udbyttet for nogle typer metaller).Når et duktilt materiale når sin ultimative styrke, oplever det indsnævring, hvor tværsnitsarealet reduceres lokalt.Stress-strain-kurven indeholder ikke højere spændinger end den ultimative styrke.Selvom deformationer kan fortsætte med at stige, aftager spændingen normalt efter opnåelse af den ultimative styrke.Det er en intensiv ejendom;derfor afhænger dens værdi ikke af størrelsen af ​​testprøven.Det afhænger dog af andre faktorer, såsom præparationen af ​​prøven, tilstedeværelsen eller på anden måde af overfladedefekter og temperaturen i testmiljøet og materialet.Den ultimative trækstyrke varierer fra 50 MPa for aluminium til så høj som 3000 MPa for meget højstyrkestål.

Udbyttestyrke

Flydegrænsen for duplex rustfrit stål – SAF 2205 er 440 MPa.

Detvigegrænseer punktet på enstress-strain kurveder angiver grænsen for elastisk adfærd og den begyndende plastiske adfærd.Flydespænding eller flydespænding er materialeegenskaben defineret som den spænding, hvorved et materiale begynder at deformere plastisk.I modsætning hertil er flydegrænsen det punkt, hvor ikke-lineær (elastisk + plastisk) deformation begynder.Før flydegrænsen vil materialet deformeres elastisk og vende tilbage til sin oprindelige form, når den påførte spænding fjernes.Når flydegrænsen er passeret, vil en del af deformationen være permanent og ikke-reversibel.Nogle stål og andre materialer udviser en adfærd, der kaldes et flydegrænsefænomen.Flydegrænser varierer fra 35 MPa for lavstyrke-aluminium til mere end 1400 MPa for højstyrkestål.

Youngs elasticitetsmodul

Youngs elasticitetsmodul af duplex rustfrit stål – SAF 2205 er 200 GPa.

Youngs elasticitetsmoduler elasticitetsmodulet for træk- og trykspænding i det lineære elasticitetsregime af en enakset deformation og vurderes normalt ved trækprøver.Op til begrænsende stress vil en krop være i stand til at genvinde sine dimensioner ved fjernelse af belastningen.De påførte spændinger får atomerne i en krystal til at bevæge sig fra deres ligevægtsposition, og alleatomerforskydes i samme mængde og bevarer deres relative geometri.Når spændingerne fjernes, vender alle atomerne tilbage til deres oprindelige positioner, og der sker ingen permanent deformation.IfølgeHookes lov, spændingen er proportional med belastningen (i det elastiske område), og hældningen er Youngs modul.Youngs modul er lig med den langsgående spænding divideret med tøjningen.

Hårdheden af ​​duplex rustfrit stål

Brinell hårdhed af duplex rustfrit stål – SAF 2205 er cirka 217 MPa.

I materialevidenskab,hårdheder evnen til at modstå overfladeindtryk (lokaliseret plastisk deformation) og ridser.Hårdhed er sandsynligvis den dårligst definerede materialeegenskab, fordi den kan indikere modstand mod ridser, slid, fordybning eller endda modstand mod formning eller lokal plastisk deformation.Hårdhed er vigtig fra et ingeniørmæssigt synspunkt, fordi modstandsdygtigheden over for slid ved enten friktion eller erosion fra damp, olie og vand generelt øges med hårdheden.

Brinell hårdhedstester en af ​​indrykningshårdhedstestene udviklet til hårdhedstestning.I Brinell-tests tvinges en hård, sfærisk indenter under en bestemt belastning ind i overfladen af ​​det metal, der skal testes.Den typiske test bruger en hærdet stålkugle med en diameter på 10 mm (0,39 tommer) som en indrykning med en kraft på 3.000 kgf (29,42 kN; 6.614 lbf).Belastningen holdes konstant i et bestemt tidsrum (mellem 10 og 30 s).Til blødere materialer bruges en mindre kraft;for hårdere materialer erstattes stålkuglen med en wolframkarbidkugle.

Testen giver numeriske resultater for at kvantificere et materiales hårdhed, som er udtrykt ved Brinell hårdhedstallet – HB.Brinell-hårdhedstallet er angivet af de mest almindeligt anvendte teststandarder (ASTM E10-14[2] og ISO 6506–1:2005) som HBW (H fra hårdhed, B fra Brinell og W fra materialet i indenteren, wolfram (wolfram) carbid).I tidligere standarder blev HB eller HBS brugt til at henvise til målinger foretaget med stålindrykninger.

Brinell hårdhedstallet (HB) er belastningen divideret med overfladearealet af fordybningen.Diameteren af ​​aftrykket måles med et mikroskop med en overlejret skala.Brinell hårdhedstallet beregnes ud fra ligningen:

Der er forskellige testmetoder i almindelig brug (f.eks. Brinell,Knoop,Vickers, ogRockwell).Der er tilgængelige tabeller, der korrelerer hårdhedstallene fra de forskellige testmetoder, hvor korrelation er anvendelig.I alle skalaer repræsenterer et højt hårdhedstal et hårdt metal.

Termiske egenskaber af duplex rustfrit stål

Materialers termiske egenskaber refererer til materialernes reaktion på ændringer i derestemperaturog anvendelsen afvarme.Som et fast stof absorbererenergii form af varme stiger dens temperatur, og dens dimensioner stiger.Men forskellige materialer reagerer forskelligt på tilførsel af varme.

Varmekapacitet,varmeudvidelse, ogvarmeledningsevneer ofte kritiske i faste stoffers praktiske anvendelse.

Smeltepunkt for duplex rustfrit stål

Smeltepunktet for duplex rustfrit stål – SAF 2205 stål er omkring 1450°C.

Generelt er smeltning en faseændring af et stof fra den faste til den flydende fase.Detsmeltepunktaf et stof er den temperatur, ved hvilken denne faseændring sker.Smeltepunktet definerer også en tilstand, hvor faststof og væske kan eksistere i ligevægt.

Termisk ledningsevne af duplex rustfrit stål

Den termiske ledningsevne af duplex rustfrit stål – SAF 2205 er 19 W/(m. K).

Varmeoverførselsegenskaberne for fast materiale måles ved en egenskab kaldetvarmeledningsevne, k (eller λ), målt i W/mK Det måler et stofs evne til at overføre varme gennem et materiale vedledning.Noter detFouriers lovgælder for alt stof, uanset dets tilstand (fast, flydende eller gas).Derfor er det også defineret for væsker og gasser.

Detvarmeledningsevneaf de fleste væsker og faste stoffer varierer med temperaturen, og for dampe afhænger det også af trykket.Generelt:

De fleste materialer er næsten homogene, derfor kan vi normalt skrive k = k (T).Lignende definitioner er forbundet med termiske ledningsevner i y- og z-retningerne (ky, kz), men for et isotropt materiale er varmeledningsevnen uafhængig af overførselsretningen, kx = ky = kz = k.