Rodzaje stali nierdzewnych ferrytycznych:
Stal ferrytyczną możemy podzielić na trzy podstawowe grupy zgodnie z układem potrójnym Fe – Cr – C dla stałych zawartości chromu tj. 13, 17 i 25 % oraz zawartości węgla w granicach 0 do 1 % (rysunek poniżej). Z wykresów możemy określić zakresy występowania poszczególnych faz.
Szczegółowo opisać to można następująco:
- Przy 13 % Cr ferryt występuje tylko przy niskich temperaturach i małej zawartości węgla, a od 0,1 % C (przy 1100 oC) jest już jednorodny γ (austenit) i można go hartować. Podobnie jak C działa N.
- Przy 17 % Cr (i poniżej 0,05 % C) ferryt istnieje aż do solidusu, a austenit jednorodny przesuwa się w stronę większych zawartości Cr dlatego typowe stale martenzytyczne zawierają 13 % Cr.
- Przy 25 % Cr ferryt też istnieje do temperatury solidusu lecz nie występuje w ogóle pole jednorodnego γ natomiast zakres α + γ jest tylko przy wysokich temperaturach, a w równowadze z α występują węgliki M23C6.
Wprowadzenie do żelaza min 10,5 % Cr wywołuje nagły wzrost potencjału elektrochemicznego, a tym samym skokowo zwiększa się odporność tych stopów na korozję.
Stopy żelaza z chromem o większych zawartościach chromu przy bardzo małej zawartości węgla mają strukturę ferrytyczną. Przy zawartości 17 % Cr i C < 0,05% ferryt jest stabilny, aż do temperatury topnienia. Jeżeli stale zawierają ok. 13 % Cr i mały dodatek węgla lub azotu, to w zakresie temperatur 1000 – 1100 oC pojawia się pole dwufazowe (ferryt + austenit), które rozszerza się ze wzrostem zawartości węgla. Dzięki temu stale te można hartować na martenzyt.
Stale o wysokich zawartościach chromu cechuje duża hartowność, mogą być hartowane na powietrzu, nie mają w ogóle zakresu przemiany bainitycznej, lecz perlityczną z maksimum w temperaturze 700 °C. W celu otrzymania struktury perlitycznej należy je po obróbce plastycznej wygrzać w temperaturze 700 °C przez 2 godziny. Po zahartowaniu stale te zawierają duże ilości austenitu szczątkowego. Tworzeniu się martenzytu w tych stalach można zapobiec przez wprowadzenie tytanu w ilości koniecznej do związania węgla i azotu. Również aluminium stabilizuje ferryt i wiąże azot. Jak widać zakres stopów czysto ferrytycznych ograniczony jest do bardzo niskich zawartości węgla a powyżej 0,25 % C przy 25 % Cr nie można osiągnąć całkowitego rozpuszczenia węglików poniżej około 1250 °C.
Zastosowanie stali nierdzewnej