Cuprins

IntroducereOtelurile inoxidabile prezintă un nivel al pregătirii mult imbunatatit fata de

celelalte oteluri, ca urmare a prezentei a prezentei cromului si nichelului in masa de baza, care micsoreaza conductibilitatea termica si sporesc intr-o anumita măsura duritate si coeficient de ecruisare.

Utilizarea alierii cu sulf sau seleniu in vederea creşterii prelucrabilitatii prin aşchiere a acestor oteluri, poate fi luata in considerare doar in cazul utilizări acestora in medii puţin agresive. In cazul unor medii puternic agresive prezenta incluziunilor sulfurice poate accelera depasiva masei metalice si in aceste cazuri pe lângă utilizarea seleniului, care sa permită obţinerea unor sulfuri globulare, se utilizează adaosuri suplimentare de molibden precum si tratamente chimice de pasivare.

O clasificare initiala a otelurilor a fost: -oteluri inoxidabile martensitice ;-oteluri inoxidabile feritice ;-oteluri inoxidabile austenitice;După o perioada mai îndelungata de timp otelurile inoxidabile cunoaşte o etapa de

evoluţie rapida, atât din punct de vedere al cercetărilor de laborator, cat si din punct de vedere industrial.

După compoziţia chimica otelurile inoxidabile se clasifica astfel:-oteluri inoxidabile cu crom;-oteluri inoxidabile cu crom-nichel;-oteluri inoxidabile cu crom-nichel-molibden;Din punct de vedere al structurii avem: -oteluri martensitice ;-oteluri feritice;-oteluri austenitice;-oteluri austenito feritice;-oteluri martensito-feritice;oteluri martensitice sau austenitice cu faze dure.De remarcat, in cazul aliajelor termale Fe-Cr-Ni, este faptul ca pentru

lărgirea buclei γ in diagrama T-%Cr, este necesara o concentraţie mare de Ni decât atunci când avem sistemul Fe-c. Aceasta arata ca capacitatea de stabilizare a fazei gama a carbonului este mai mare decât a nichelului. Pentru a obţine structura γ intr-un aliaj de 18% Cr trebuie sa adăugam minim 8% Ni, in timp ce intr-un aliaj cu 17% Cr, structura austenitica se obţine la 0.2% C.

Austenitizarea aliajelor Fe-Cr-C cu 17-18%Cr , intre T1 si T2 urmata de călire conduce la o structura martensitica, in timp ce pentru un aliaj Fe-Cr18-Ni8 se obţine o structura austenitica. Prin călirea otelului din domeniul austenitic ,

1

structura austenitica este cu atât mai stabila cu cat conţinutul de carbon al otelului este mai ridicat.

Secţiunea prin diagramele termale paralele planului vertical T-%Ni arata ca creşterea procentului de crom largeste domeniul feritic. Un aliaj cu 18% Cr ramane feritic la orice temperatura daca conţine mai puţin de 4%Ni.

In aliajele industriale, numărul de ele mente de aliere este mai mare decât trei. Faptul ca nichelul este adeseori un metal deficitar, a dus la înlocuirea lui cu alte elemente gamagene pentru a obţine structuri austenitice in oteluri inoxidabile, păstrând 18%Cr, ca principal element de aliere, pentru formarea filmului se pasivare ce asigura rezistenta la coroziune .

FIG.1. Influenta nichelului asupra lărgiri buclei γ a aliajelor ternare Fe-Cr-Ni.

2

FIG.2.

3

Secţiunea verticala prin diagrama termala Fe-Cr-Ni pentru concentraţi crescătoare de Cr(9,12,15,18,21,24%Cr) ,lărgirea domeniului feritic cu creşterea procentului de Cr: un hotel de 18%Cr are structura feritica la orice temperatura pentru conţinutul de Ni mai mic de 4%

Folosind un coeficient de echivalenta in crom a elementelor de aliere alfagene si de echivalenta in nichel a elementelor de aliere gamagene, Schaeffler a trasat diagrama care ne da structura bruta de solidificare in funcţie de compoziţia echivalenta.

Aceasta diagrama arata ca otelul inoxidabil austenitic se afla in limita inferioara a domeniului austenitic si ca procente mici de elemente de aliere sau de carbon. Dezvoltarea unor noi procedee de elaborare a dus la obţinerea unor noi mărci de oteluri inoxidabile cu conţinut ridicat de azot. Ca si carbonul, azotul formează cu fierul soluţii solide de interstitie. Solubilitatea maxima a azotului in Fe α este aproximativ 1% At , la temperatura eutectoid, iar la Fe γ este de 10% At.

4

Fig.3. Oteluri austenitice si austenito-feritice Fe-Cr-Ni-Mn, cu 18%Cr,

cu 4%Ni, in care nichelul este parţial înlocuit cu 2-6%Mn.

Concentraţiile sunt mai ridicate decât cele pentru soluţiile de interstitie de carbon in fier datorita faptului ca atomul de azot este mai mic decât atomul de carbon.

Fig.4 . Diagrama Schaeffler pentru structura de solidificare in cordonul de sudura.

5

Fig.5 . Diagrama de echilibru FE-N.

Compoziţia chimica a otelurilor inoxidabile si principalele domenii de utilizare

Oteluri feritice si martensitice 1) ALCr 130

Elemente de maşini si utilaje care lucrează la temperaturi ridicate (250-450 C) in industria chimica si petrochimica (instalaţi de cracare ) si in construcţiile de turbine hidraulice. 2) 10Cr 130

Elemente de maşini si utilaje lucrând in apa si aburi: scuturi pentru turbine hidraulice, palete pentru turbine cu aburi si hidraulice, armaturi si piese de pompe, ventili pentru piese hidraulice. Se mai utilizează si pentru articole de menaj si diverse obiecte de uz gospoderesc.

3) 20Cr 130 Piese supuse unor presiuni mijlocii lucrând in apa, aburi si medii slab

agresive ca soluţii apoase ale sărurilor organice si acizi azotici. Preponderent este utilizat pentru palete turbine cu aburi si hidraulice, piese pentru cazane de abur, conuri de ventil scaune de supape. De asemenea se utilizează pentru instrumente medicale, aparate de gimnastica si sport, obiecte de uz gospoderesc etc.

4) 20MoCr 130 Piese supuse unor presiuni mijloci lucrând la cald, care se pun condiţii de

rezistenta la coroziune, superioare fata de marca 20 Cr 130. Este recomandat pentru organe de asamblare si piese solicitate la temperaturi ridicate (450-600 C) in industria energetica, chimica si petrochimica. De asemenea este utilizat de palete de turbine cu aburi si hidraulice, piese de pompe, armaturi de apa si aburi, conuri de ventil si scaune de supape. Se mai utilizează pentru utilaje miniere care nu sunt supuse acţiunii apei acide, elemente de maşini de umplut si ambalat, arcuri si elemente elastice pentru compresoare, instrumente medicale etc.

5) 30 Cr 130 Produse si scule de tăiat, instrumente de măsura, arcuri etc. Se mai

utilizează pentru bile si rulmenţi si piese rezistente la uzura, piese de pompe si ventile precum si pentru instrumente muzicale, articole de menaj etc.

6) 35 MoCr 165 Piese rezistente la uzura si la coroziune, lucrând in apa, aburi si cu unele

limitări in apa de mare precum si in contact de numeroşi acizi organici si anorganici de concentraţie redusa. Preponderent se utilizează pentru organe de maşini care lucrează la temperaturi intre 500 si 600 C0 in industria chimica si petrochimica, in construcţia de locomotive si motoare termice precum si organe de asamblare. De asemenea, se utilizează pentru arbori de pompe, piese pentru compresoare si de armaturi si arbori de motoare de bărci pentru apa dulce si limita pentru apa de mare.

7) 40 Cr 130

6

Piese de construcţie la care se cere o duritate foarte mare. Sule de taiere: lame pentru cuţite, instrumente chirurgicale, precum si instrumente de măsura, articole de menaj etc.

8) 45 VmoCr 180 * Produse cu capacitate de taiere ridicata: lame de cuţit, foarfece si

instrumente chirurgicale. De asemenea se mai utilizează si pentru scule de control se de măsura.9) 90 VmoCr 180 *

Produse cu capacitate de taiere deosebita: cuţite de carne si de tranşare, instrumente chirurgicale etc, precum si piese cu rezistenta maxima la uzura lucrând in medii corozive: utilaje tehnologice, utilaje in industria miniera si petroliera. Se mai utilizează la fabricarea rulmenţilor, acelor de ventil, duzelor de injecţie, sculelor pentru prelucrări la rece etc.10) 90 Cr 180

Piese de maşini supuse la uzura mare sub acţiunea mediilor corozive: scaune de supape, cochile si ajutaje pentru turnare sub presiune. De asemenea se utilizează pentru rulmenţi cu duritate ridicata pentru industria petrolului, cuţite de calitate ridicata, bucşe si alte piese supuse la uzura ridicata.11) 8 Cr 170

Piese care lucrează in medii cu agresivitate moderata, ca leşii slabe, acizi anorganici oxidaţi cum ar fi acidul azotic diluat etc. In principal se utilizează pentru obiecte de uz gospodăresc si aparataj de bucătărie: tacâmuri, masti pentru chiuvete, cuve la maşinile de spălat, de4coratiuni de tot felul. De asemenea se utilizează pentru elemente si piese in industria chimica, industria textila, industria celulozei si hârtiei si industria alimentara.12) 8 TiCr 180

Se utilizează pentru aceleaşi scopuri ca si otelurile 8 Cr 170, in general acolo unde intervine sudarea. Se recomanda ca înlocuitor al otelului 10 TiCr 180 pentru construcţii care nu sunt supuse acţiunii sarcinilor de soc si la temperaturi sub –20 C0 .13) 2 TiMoCr 180

Piese prelucrate, in principal, prin deformare la rece care lucrează in medii cu agresivitate moderata. Preponderent se utilizează foarte bine pentru organe de asamblare refulare la rece: piuliţe, şuruburi etc. precum si pentru ţevi si recipienti pentru apa calda si rece, schimbătoare de căldura si calorifere tubulare.14) 22 NiCr 170

Piese si elemente puternic solicitate mecanic si rezistente la uzura lucrând in apa dulce si sărata, vapori, leşii de acizi oxidaţi mai puternic. Preponderent se utilizează in construcţii mecanice generale: arborii, pivoţi, elemente de pompe de ventilare, tije de piston, piese de supape, precum si pentru elemente de utilaje miniere supuse la acţiunea apei acide, elemente de reţinere a saramuri in minele

7

de sare elemente de maşini si industria hârtiei si celulozei, piese supuse la solicitări mecanice puternice in industria de ingrasaminte, arbori de motoare cu barca etc.15) 1 MoCr 260

Piese pentru utilaje din industria chimica care lucrează in medii reducătoare, acide, in prezenta ionilor de clor. Oteluri austenitice16) 2 NiCr 185

Elemente de utilaje tehnologice care lucrează la temperaturi ridicate si medii puternic agresive. Preponderent se utilizează la aparataj in industria chimica in industria farmaceutica. Mai se utilizează si in tehnica nucleara. Poate fi utilizat in construcţia de recipient sub presiune pana la 350 C0 si pana la 550 C0 daca nu sunt prezente medii agresive care sa provoace descompunerea grauntiilor. 17) 5 NiCr 180

Elemente si piese pentru utilaje si instalaţi tehnologice care lucrează in medii corozive.18) 10 TiNiCr 180

Piese si componente de utilaje tehnologice lucrând in medii puternic agresive in industria chimica, ca ingrasaminte azotoasa etc. Se mai utilizează pentru elemente de utilaje din industria alimentara, a laptelui, a delicateselor, a grăsimilor si a săpunurilor. De asemenea poate fi utilizat pentru construcţii de recipientii sub presiune pana la 400 C0 si pana la 550C0 , daca nu sunt prezentate medii agresive care sa determina descompunerea grauntiilor.19) 2 MoNiCr 175

Elemente componente de utilaje tehnologice care lucrează in medii puternic agresive la solicitări si temperaturi puternic ridicate, in industria chimica, producerea de fibre artificiale, in industria celulozei si hârtiei, industria textila etc.20) 10 TiMoNiCr 175

Elemente de instalaţii si utilaje tehnologice lucrând in medii puternic agresive pentru industria chimica si petrochimica, mai ales pentru producerea acizilor graşi, coloranţilor, cauciucului, industria textila, a hârtiei celulozei, foto etc. Poate fi utilizat in construcţii de recipientii sub presiune pana la 400 C0 si pana la 550 C0 daca nu sunt prezente medii agresive care sa determine descompunerea grauntiilor.21) 2 NbNiCr 250

Elemente de utilaje tehnologice care vin in contact cu acid azotic in concentraţie de 65% la fierbere, la producerea acidului adipic.22) 2 CuMoCrNi 250

Elemente de utilaje tehnologice care vin in contact cu numeroşi acizi organici. Se utilizează mai ales pentru utilaje la producerea acidului sulfuric si fosforic. De asemenea este utilizat in industria petrochimica si pentru schimbarea de căldura si recipientii de transport pana la temperatura de 400 C0.23) 12 N NiMnCr 180

8

Hotel inoxidabil economic, parţial înlocuitor al otelului austenitic tip 18-8 in industria chimica si criogenica.

Compoziţia chimica a otelurilor refractare si principalele domenii de utilizare

1) 10 ALCr 70 Elemente de motoare termice, cazane de aburi, utilaj chimic si cuptoare

metalurgice la temperaturi pana la 800 C0 , in gaze cu acţiune oxidanta sau reducătoare in special care conţin compuşi de sulf.

2) 10 ALCr 180 Elemente de motoare termice, cazane de abur, utilaj chimic, in condiţii de

temperaturi mai ridicate fata de marca 10AlCr 70, in atmosfera oxidanta sau reducătoare continand compuşi de sulf.

3) 10AlCr 240 Aceleaşi utilizări ca si in precedentele doua mărci, la temperaturi pana la 1150 C0.

4) 12TiNiCr 180 Piese solicitate mecanic pentru cuptoare si instalaţi tehnologice care lucrează la

temperaturi pana la 800 C0.5) 12NiCr 250 Piese care lucrează in condiţii de temperatura pana la 1050 C0 si supuse la

solicitări mecanice mari pentru cuptoare industriale, cazane de abur, rafinări de petrol etc.

6) 15 SiNiCr 200 Elemente de piese supuse la temperaturi de pana la 1050 C0 :table, suporturi de

ţevi in construcţia de cuptoare de aer, cutii de cementare si de călire etc.7) 15 SiNiCr 250 Piese care lucrează la temperaturi pana la 1050 C0 pentru cazane de abur,

cuptoare industriale, cutii de tratament termic instalaţii de electroliza si piroliza etc.8) 40 SiNiCr 250 Piese care lucrează in medii corozive si la temperaturi ridicate: cuptoare de

tratament termic, reformere pentru instalaţii de sinteza in industria chimica.9) 12SiCrNi 360 Piese de construcţia aparatelor si cuptoarelor industriale cu temperaturi înalte

de exploatare.10) 10 TiAlCrNi320 Piese pentru construcţia furnalelor, aparatelor si cazanelor solicitate mecanic si

chimic la temperaturi foarte ridicate, pana la 1200 C0.11) 20 VniMoCr 120 Elemente de utilaje si instalaţi tehnologice puternic solicitate in regim de

temperaturi si presiuni ridicate: schimbătoare de căldura, conducte de abur viu, cazane energetice de mare randament, organe de asamblare etc.

12) 20 VniWMoCr 120 Aceleaşi utilizări ca si marca 20 VniMoCr 120 la temperaturi pana la 620 C0.

9

Bibliografie

1) Marin Trusculescu. Studiul metalelor .Ed Didactica si Pedagogica. Bucuresti-1997

2) Nicolae Geru. Metalurgie fizica. Ed Didactica si Pedagogica. Bucureşti –1981

3) Marioara Abrudeanu. Stiinta materialelor. Ed Tehnica

4) D. Constantinescu, D.S .Vasilescu, N. Ciocea. Stiinta materialelor. Ed Didactica si Pedagogica. Bucureşti –1983

5) I. Chesa, N. Lascu-Simion, C. Muresan, M.S. Teodorescu. Mărci si produse din oteluri. Ed Tehnica. Bucureşti -1989

10