תכונות טיפול בחום ומאפייני ביצועים של פלדת אל חלד פריטית ומרטנסיטית
3. נירוסטה פריטית
מפלדת אל חלד פריטית מכילה כרום כיסוד העיקרי, עם תכולה של 12% עד 30% Cr. לסוג זה של פלדה יש מבנה- חד פאזי, ללא מעבר פאזה ותכונות מגנטיות חזקות. דרגת הפלדה הנפוצה שלו היא 430. הנירוסטה הזולה יותר מסוג 409 פותחה על ידי ארצות הברית בשנות ה-60 על מנת להוזיל את עלות הנירוסטה. הוא נמצא בשימוש נרחב במשתיקי קול וצינורות ביוב לרכבים ואופנועים, והוא גם בקטגוריית נירוסטה פריטית.
פלדה מסוג זה היא בעלת חוזק נמוך, ובדומה לפלדה אוסטניטית, לא ניתן לחזק אותה בטיפול בחום. בנוסף, צמיחת התבואה הנגרמת מטיפול בחום היא מהירה יותר מזו של פלדה אוסטניטית וגודל הגרגר גדול יותר. לכן, על מנת למנוע צמיחת גרגרים ושינוי פאזה אוסטניט במהלך טיפול בחום, הטמפרטורה לא צריכה להיות גבוהה מדי. בדרך כלל, הטמפרטורה המקסימלית של טיפול החום אינה עולה על 850 מעלות. טבלה 4 מציגה את טווח הטמפרטורות של פלדות אל חלד פריטיות.
טבלה 4: טווחי טמפרטורות של פלדות אל חלד פריטיות
כאשר מתבצעת עיבוד של פלדת אל-חלד פריטית, יש צורך לשמור על זמן השהייה בטמפרטורה של 370 עד 550 מעלות, במיוחד פלדת אל-חלד פריטית כרומית- גבוהה. אם החומר נשמר בטווח טמפרטורות של 370 עד 550 מעלות לאורך זמן, קל לפתח שבר של 475 מעלות, כלומר, הקשיות עולה, ההתארכות יורדת משמעותית, או הופכת לאפס, וגם עמידות החומר בפני קורוזיה יורדת. ניסויים הראו כי לאחר חימום פלדת 27Cr ב-475 מעלות למשך 100 שעות, חוזק המתיחה של החומר בטמפרטורת החדר עולה ב-50%, חוזק התפוקה עולה ב-150%, וההתארכות הופכת לאפס. בנוסף, ביצועי הריתוך של פלדה זו אינם טובים (הגרגרים באזור החום{14}}המושפע מרשימים ושבירים).
4. נירוסטה מרטנסיטית
המאפיינים של נירוסטה מרטנסיטית שונים מאוד משני הסוגים הראשונים של נירוסטה. לסוג זה של נירוסטה יש נקודת שינוי פאזה שונה וניתן להקשיח אותה על ידי מרווה. בנוסף, בשל תכולת הכרום הגבוהה והקשיחות הטובה, ניתן לכוונן את החוזק והקשיחות שלו בטווח רחב במהלך הטמפרור. לכן, נירוסטה מרטנסיטית יכולה לשמש כפלדה מבנית ופלדת כלי עבודה.
כאשר פלדת אל חלד מרטנסיטית משמשת כפלדת כלי, היא נמצאת במצב מרווה. לצורך כיבוי, יש להעלות את הטמפרטורה מעל הנקודה הקריטית כדי שניתן יהיה להפוך את הקרבידים לאוסטניט. כאשר הטמפרטורות מועלות כדי להמיס קרבידים, קצב דיפוזיית הפחמן מואט. על מנת לקבל מבנה אוסטניט אחיד, טמפרטורת החימום לרוב גבוהה ב-50 מעלות מהטמפרטורה הקריטית, ונדרש זמן החזקה מסוים על מנת לאפשר לקרבידים להתמוסס באופן מלא ואחיד. כמובן, חימום ארוך מדי או בטמפרטורה גבוהה מדי יגרום להיווצרות מרטנזיט לא אחידה ויגדיל את מבנה האוסטניט השיורי, ובכך ייצור מתחים פנימיים בתוך החומר עקב ההבדל בהתפשטות. פלדה מרטנסיטית היא סוג של פלדה הרגישה לפיצוח תרמי. יש לו העברת חום נמוכה בטמפרטורות נמוכות והוא נוטה מאוד להיסדק כאשר הוא מחומם במהירות. לכן, כאשר משתמשים בחומרים עם חלקים גדולים, יש לחמם אותו מראש ולאחר מכן לקרר אותו במהירות. טבלה 5 מציגה את טמפרטורות החיסום של פלדות אל חלד מרטנסיטיות.
טבלה 5: טמפרטורות מזגן של פלדות אל-חלד מרטנסיטיות
בשימוש כפלדה מבנית, יש לבצע חישול (המרווה וחישול) בהתאם לכיבוי. לנירוסטה מרטנסיטית יש פריכות מזג, והטמפרטורה לא צריכה להיות נמוכה מ-580 מעלות. כאשר מתקררים מטמפרטורות מזימות, מרווה שמן משמש לעתים קרובות כדי למנוע חום שביר; יש לציין כי פלדת אל-חלד מרטנסיטית צריכה לעבור חישול זמן קצר לאחר ההמרה.
5. התקשות פלדת אל חלד-
למרות שיש שימוש נרחב בפלדות אל-חלד אוסטניטיות, פריטיות ומרטנזיות, עדיין יש להן קשיים מסוימים בשימוש כפלדות מבניות. לנירוסטה אוסטניטית חוזק תפוקה נמוך של כ-200N/mm2 בלבד, ועדיין אינו מתאים לשימוש כפלדה מבנית. למרות מפלדת אל-חלד מרטנסיטית יכולה להשיג חוזק תפוקה גבוה על ידי טיפול בחום כגון חישול והיסוס, עמידות הקורוזיה שלה ירודה. עבור יישומים הדורשים עמידות גבוהה בפני קורוזיה וחוזק גבוה, פותח סוג חדש של פלדת אל-חלד Cr-Ni - פלדת אל-חלד מתקשות- (נקראת גם פלדת אל-חלד PH).
טיפול החום של הסוג החדש של הנירוסטה כולל חישול, חישול מלא, חישול תמיסה, חישול יישון ומרווה טרנספורמציה. המאפיינים שלו הם:
• הוא רך כשהוא בוגר וניתן לעיבוד מחדש בקלות.
• ניתן לקבל את התכונות הנדרשות על ידי טיפול הזדקנות מתאים.
• יש לו אותה עמידות בפני קורוזיה כמו פלדות אל חלד דומות, עם עמידות משופרת בפני פיצוח קורוזיה מתח.
• כיבוי טרנספורמציה הוא תהליך של כיבוי מתחת לטמפרטורה מסוימת. הנירוסטה הנפוצה ביותר עבור התקשות משקעים היא מרטנסיטית, ודרגת הפלדה שלה היא 631 (0Crl7Ni7A1). החיסום של פלדה מסוג זה כרוך בשימוש בתמיסה תחילה, חימום החומר ל-1000-1100 מעלות ולאחר מכן קירור מהיר, ולאחר מכן ביצוע טיפול יישון בטמפרטורות שונות בהתאם לדרישות השונות של כלי המכונה, כגון 621 מעלות, 565 מעלות ו-510 מעלות יישון.
מהניתוח לעיל, ניתן לראות כי חישול של נירוסטה הוא מורכב. יש להשתמש בשיטות חישול שונות בהתאם למאפיינים של דרגות פלדה שונות כדי לעמוד בדרישות השונות של המשתמשים.
