Rezistența la oxidare a oțelurilor inoxidabile

Oxidarea este formarea de calcar bogat în oxizi. Calcarul, odată format, încetinește oxidarea ulterioară, cu excepția cazului în care este îndepărtat mecanic sau fisurat, ceea ce se poate întâmpla dacă oțelul se deformează sub sarcină. În cazul oțelului inoxidabil, utilizat la temperaturi ridicate temperatură până la 1100°C pentru rezistență la căldură Acest lucru este folosit în mod avantajos, calcarul format fiind predominant bogat în crom. Stratul de calcar reformat va împiedica oxidarea ulterioară, dar metalul pierdut în urma formării oxidului va reduce rezistența efectivă a secțiunii de oțel.

Rezistența la oxidare depinde în principal de temperatură, compoziția gazului și nivelul de umiditate, precum și de calitatea oțelului, în special de nivelul de crom. Austenitic sunt cea mai bună alegere, deoarece au, de asemenea, o rezistență mai bună la temperaturi ridicate decât familia feriticilor. Ratele mai mari de dilatare termică ale austeniților pot duce la probleme cum ar fi deformarea și pot duce la pierderi de calcar (desprindere) în timpul ciclurilor termice.

Condiții pentru formarea oxidului stabil
Oxidarea depinde în principal de nivelul de oxigen disponibil în atmosferă. Amestecurile de gaze care includ aer, dioxid de carbon și abur "susțin" oxidarea. Rezistența la oxidare se datorează formării de oxizi bogați în crom (Cr2O3) pe suprafața oțelului. Odată format, acesta crește doar cu o viteză lentă, protejând astfel oțelul de bază de oxidarea ulterioară. Condiția atmosferei oxidante susține rezistența la oxidarea ulterioară. Vaporii de apă pot afecta negativ rezistența la oxidare a oțelului inoxidabil. Acesta este probabil rezultatul unei scăderi a plasticității stratului de oxid protector. Ca regulă generală, temperaturile maxime de funcționare în aer umed, comparativ cu aerul uscat, ar trebui reduse cu aproximativ 40-65 ℃. Aburul la temperaturi ridicate trebuie considerat ca un caz special.

Dacă stratul de oxid se fisurează în condiții de temperaturi ciclice, atunci rata generală de oxidare crește. Acest lucru poate fi o problemă pentru familia austenitică și se reflectă în temperaturi maxime de serviciu mai scăzute în condiții de temperatură "intermitentă", decât în condiții de serviciu "continuu". În schimb, oțelurile inoxidabile feritice și martensitice au, în general, temperaturi de serviciu intermitente mai ridicate decât temperaturile de serviciu continuu. efecte ale clasei de oțel (compoziției) asupra rezistenței la oxidare

Conținutul de crom este cel mai important pentru asigurarea rezistenței la oxidare. Deși nivelurile de Cr 18% ale feritice 430 1.4016 și austenitic 304 1.4301, 316 1.4401 și 3211.4541 oferă o rezistență "bună" la oxidare, oțelurile special concepute pentru a rezista la oxidare au, în general, niveluri mai ridicate de crom în intervalul 20-25%, cum ar fi clasa 310 1.4845.

Nichelul contribuie, de asemenea, la îmbunătățirea rezistenței la oxidare. Acest lucru se datorează probabil aderenței îmbunătățite a stratului de oxid.

Siliciul și aluminiul sunt, de asemenea, adăugate pentru a îmbunătăți rezistența la oxidare și sunt prezente în anumite tipuri, în cantități limitate, deoarece pot afecta negativ formabilitatea și performanța la oxidare a oțel inoxidabil rezistent la căldură.

Calciul adăugat în cantități mai mici poate fi, de asemenea, benefic rezistență la oxidare.

Elementele de pământuri rare, inclusiv ceriul și ytriul, sunt, de asemenea, adăugate pentru a produce unele dintre clasele specializate de rezistență la căldură. Aceste adaosuri au probabil un efect similar cu cel al nichelului, prin favorizarea aderenței stratului de oxid bogat în crom la suprafața metalului.

Un exemplu de calitate termorezistentă care utilizează o combinație a acestor beneficii de compoziție este 253MA (1.4835). Acest oțel nu are o valoare specificată aluminiu dar se adaugă azot pentru o rezistență sporită.

EN 10095, 1.4835 compoziție, greutate %
C	Si	Cr	Ni	N	Ce
0.05-0.12	1.40-2.50	20.0-22.0	10.0-12.0	0.12-0.20	0.03-0.08

Fragilizare la service temperatură

Pe lângă rezistența lor mai scăzută la temperaturi ridicate, oțelurile feritice pot forma componente fragile în anumite intervale de temperatură.
Ar trebui evitate intervalele de temperatură de 370-540°C. La gradele feritice cu conținut mai ridicat de crom, fragilizarea la temperaturi mai ridicate poate apărea, de asemenea, din cauza formării fazei "sigma". Aceasta este, de asemenea, o problemă dacă tipul de crom 25% 1.4845 (310) este utilizat la temperaturi SUB aproximativ 900°C. După utilizarea la aceste temperaturi, pot apărea fisuri la răcirea la temperatura ambiantă pentru întreținere.
Materiile austenitice "standard" 1.4878 / 14541 (321), 1.4401 (316) sau 1.4301 (304) pot fi alegeri mai bune pentru aceste temperaturi "scăzute", până la aproximativ 870°C, care este temperatura lor maximă de serviciu în aer.

Rezistența la oxidare a oțelurilor inoxidabile

Articole conexe