Stal kwasoodporna jak sama nazwa wskazuje jest odporna na działanie kwasów, ale tylko słabszych od kwasu siarkowego. Stan kwasoodporności w metalurgii uzyskuje się poprzez proces stabilizacji austenitu.

Austenit jest to związek węgla zawarty w stali, gdzie jego zawartość nie przekracza 2 %. Problem w tym że austenit czysty, to znaczy nie zawierający innych dodatków stopowych jest stabilny tylko w temperaturze powyżej 723 °C na wykresie żelazo – węgiel.
Poniżej tej temperatury, austenit rozpada się na dwa inne związki zwane ferrytem i perlitem. Dodanie do austenitu związków stopowych, takich jak nikiel (8 – 14%), chrom (17 – 20%), mangan, tytan, molibden i miedz, obniża temperaturę stabilności do warunków normalnych.

Dodatki stopowe, dołączane do austenitu, mają tendencje do łączenia się z węglem. Tworzą wówczas twarde węgliki.

Po spawaniu elementów wykonanych ze stali kwasoodpornych niezbędna jest ich dalsza obróbka cieplna. Stal austenityczna jest oprócz tego paramagnetykiem, to znaczy jest przyciągana przez magnes, ale słabiej niż ferromagnetyk.

Odporność na korozję stali kwasoodpornej:

Dodatek niklu do niskowęglowych stali chromowych silnie powiększa odporność na korozję elektrochemiczną oraz wytrzymałość i ciągliwość.
Typowe stale austenityczne zawierają 18% Cr i 8% Ni.

Stale o strukturze austenitycznej mają większą odporność na korozję i mniejszą skłonność do rozrostu ziarn niż stale o strukturze ferrytycznej.
W stalach Cr – Ni typu 18 – 8 rozpuszczalność węgla w austenicie zmniejsza się wraz z obniżeniem temperatury i w temperaturze pokojowej wynosi około 0,04 %.

Zmniejszającej się rozpuszczalności węgla w austenicie towarzyszy wydzielanie się węglików. Taki niestabilny austenit jest dostatecznie trwały w temperaturze niższej od 400 °C (pomijalna dyfuzja), a w temperaturze wyższej od 500 °C wydzielają się z niego węgliki M23C6, zarodkujące na granicach ziarn (drogi łatwej dyfuzji). Wobec dużej różnicy szybkości dyfuzji C i Cr, zubożenie austenitu w C sięga w głąb ziarn, a w Cr – tylko cienkiej warstwy przygranicznej. W rezultacie w tej warstwie zawartość Cr często zmniejsza się poniżej 13 %. Wydzielenia węglików M23C6 na granicach ziarn austenitu powodują pod wpływem działania środowiska groźną w skutkach korozję międzykrystaliczną, szczególnie intensywną w obciążonych elementach w temperaturach wyższych od 550 °C.

Zapobieganie korozji międzykrystalicznej:

W celu skutecznego przeciwdziałania korozji międzykrystalicznej w stalach kwasoodpornych nie można dopuścić do wydzielenia węglików chromu.

Osiąga się to poprzez:

  • ponowne przesycanie stali, co może być stosowane tylko do elementów o niewielkich wymiarach,
  • zmniejszenie stężenia C poniżej 0,03 % – w niektórych gatunkach dopuszcza się stężenie C nie większe niż 0,07 %; – sposób ten należy uznać za najbardziej skuteczny, choć kosztowny,
  • tzw. stabilizowanie stali przez wprowadzenie pierwiastków węglikotwórczych o większym od Cr powinowactwie chemicznym do węgla, najczęściej Ti lub Nb – pierwiastki te tworzą trwałe węgliki typu MX, nie przechodzące do roztworu stałego podczas przesycania, ich stężenie jest dobierane tak, aby związać cały węgiel: % Ti ≥ 4 razy % C, % Nb ≥ 8 razy % C.

Stal kwasoodporna – gatunki:

Najczęściej stosowane gatunki należą do stali chromowo-niklowe austenitycznych według normy PN-EN 10088:

  1. 1.4301 (304)
  2. 1.4306 (304L)

O autorze

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *