כיצד לטפל בחום 316 נירוסטה?

מדוע טיפול בחום חשוב עבור 316

316 היא נירוסטה אוסטניטית (UNS S31600, EN 1.4401) שאינה ניתנת להקשחה על ידי טיפול בחום, אך טיפול בחום עדיין שולט בתכונות ההנדסיות החשובות ביותר שלה: עמידות בפני קורוזיה, מתח פנימי ומצב פני השטח. המטרה של כל מחזור תרמי היא לשמור על כרום ומוליבדן בתמיסה מוצקה ולהימנע מטווח 450-850 C שבו משקעים כרום קרבידים בגבולות התבואה והורסים את עמידות הפלדה בפני קורוזיה. ביישום נכון, הטיפולים להלן משחזרים את הסרט הפסיבי, מרככים חומר קר-, משחררים מתחים שיוריים ומייצרים משטח נקי ונטול תחמוצות לצורך שימוש היגייני או אופטי.

חישול פתרון

חישול תמיסה הוא הטיפול העיקרי עבור 316. החומר מחומם ל-1050-1150 C, מוחזק מספיק זמן להתמוססות מלאה של קרבידים ומרכיבי- שלב הסיגמה - בערך 1 עד 5 דקות לכל מילימטר של עובי חתך - ולאחר מכן מתקרר במהירות, בדרך כלל, מתקרר על ידי פחמן סופר-קווי במים. התוצאה היא עמידות מקסימלית בפני קורוזיה ומינימום קשיות. חישול התמיסה הוא חובה לאחר יצירה חמה ומשמש גם לשחזור תכונות לאחר עבודה קרה כבדה או ריתוך של חלקים מאופקים מאוד. החימום חייב להיות אחיד, ואווירת התנור צריכה להיות מעט מחמצנת או ניטרלית; אטמוספירה מצמצמת עלולה לגרום לאיסוף פחמן ולרגישות בחשיפה מאוחרת יותר.

הפגת מתחים

כאשר יש להפחית מתחים שיוריים מהיצירה או העיבוד מבלי לאבד עמידות בפני קורוזיה, 316 הוא הקלה במתח ב-300-500 C למשך 1-2 שעות ולאחר מכן קירור אוויר איטי. טווח זה נשאר הרבה מתחת לסף הרגישות, כך שלא מתרחשים משקעי כרום קרביד. הפגת מתח בטמפרטורות אלה מיושם בדרך כלל על רכיבים מרותכים, חלקים מעובדים וכלי שייחשפו מאוחר יותר לכלורידים, כאשר מתח שיורי מתיחה גבוה עלול לקדם פיצוח קורוזיה במתח כלוריד. זה לא מרכך את החומר באותה מידה כמו חישול תמיסה מלאה.

חישול בהיר

חישול בהיר הוא חישול תמיסה המבוצע באווירה מגינה, בדרך כלל מימן טהור או תערובת מימן- של ארגון, בתוך תנור אבן או כבשן רציף. מכיוון שלא מגיע חמצן לפני השטח, לא נוצרת אבנית תחמוצת, והצינור, הרצועה או החוט יוצאים עם גימור בהיר וחלק שאינו זקוק לכבישה. קצבי הטמפרטורה והקירור זהים לאלה של חישול תמיסות קונבנציונלי; יש לשמור על האווירה המגוננת עד שהחומר יתקרר מתחת ל-400 C. Bright-annealed 316 עדיף למוצרי מזון, תרופות, מבשלות בירה ומוצרים ארכיטקטוניים שבהם ניקיון פני השטח והמראה הם קריטיים.

טיפול קריוגני

טיפול קריוגני מקרר 316 לטמפרטורות מתחת ל-אפס, בדרך כלל -70 עד -196 C, ומחזיק אותו שם במשך 1-4 שעות לפני התחממות איטית. בדרגות אוסטניטיות זה מקדם את ההפיכה של אוסטניט לא יציב למרטנזיט, מה שיכול לשפר את היציבות המימדית של חלקים מעובדים בדיוק ולהגביר את הקשיות ועמידות הבלאי בתנאי שירות שבהם הפלדה הייתה משתנה בשימוש. זהו טיפול אופציונלי, ספציפי ליישום ולא שלב ייצור סטנדרטי, ולאחריו יש לוודא שעדיין מתקיימים עמידות וגמישות הקורוזיה הנדרשים, מכיוון שהיווצרות מרטנזיט מפחיתה את המשיכות וביצועי הקורוזיה.

סיכום פרמטר תהליך

תַהֲלִיך	טֶמפֶּרָטוּרָה	זמן החזקה	הִתקָרְרוּת	מַטָרָה
חישול פתרון	1050-1150 C	1-5 דקות/מ"מ	מרווה מים או קירור אוויר מהיר	ממיסים קרבידים, משחזרים עמידות בפני קורוזיה
הפגת מתחים	300-500 C	1-2 h	קריר אוויר איטי	הפחתת מתח שיורי, ללא רגישות
חישול בהיר	1050-1150 C	עובי לכל חתך	קירור מבוקר ב-H2 או Ar/H2	משטח בהיר ללא-אוקסיד
טיפול קריוגני	-70 עד -196 C	השרייה של 1-4 שעות	חימום איטי-עד לטמפרטורת החדר	יציבות מימדית, טרנספורמציה מרטנזיט

אמצעי זהירות עיקריים

לעולם אל תחזיק 316 בטווח הרגישות של 450-850 C במהלך חימום או קירור, ואל תשתמש בהפגת מתחים בטווח זה. לאחר כל פעולה בטמפרטורה גבוהה-, אשר על ידי בדיקת אימות או תיעוד שהחומר נכבה במהירות דרך טווח הרגישות. הגן על פני השטח מפני זיהום פחמן, אבק שחיקה וזיהום ברזל לפני חישול, וכבישה או פסיבית לאחר הטיפול אם המשטח היה מחומצן או מזוהם. עבור חלקים מעובדים- קרים מאוד, בצע חישול תמיסה סופי במקום הפגת מתח בטמפרטורה נמוכה כאשר נדרשת עמידות מרבית בפני קורוזיה.

שאלות נפוצות

ש: האם ניתן להקשיח פלדת אל חלד 316 על ידי טיפול בחום?

ת: לא. 316 הוא אוסטני ולא ניתן להקשיח אותו על ידי כיבוי והזרה; כוח מוגבר רק על ידי עבודה קרה.

ש: איזו טמפרטורה משמשת לחישול 316?

ת: חישול התמיסה מתבצע ב-1050-1150 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן קירור מהיר, בדרך כלל כיבוי מים.

ש: מדוע יש לקרר את 316 במהירות לאחר חישול?

ת: קירור מהיר מונע משקעים של כרום קרביד בגבולות התבואה בטווח 450-850 C. קירור איטי בטווח זה יגרום לרגישות לפלדה ולהרוס את עמידות הקורוזיה שלה.

ש: האם ניתן להקל על 316 מבלי לאבד עמידות בפני קורוזיה?

ת: כן, על ידי חימום ל-300-500 C למשך 1-2 שעות. טווח זה נמצא מתחת לסף הרגישות, כך שעמידות בפני קורוזיה נשמרת.

ש: מה ההבדל בין חישול בהיר לבין חישול רגיל?

ת: חישול בהיר מתבצע באווירת מימן או ארגון -מגן, יוצר משטח בהיר ללא תחמוצת-, בעוד חישול רגיל באוויר יוצר אבנית שיש להסיר על ידי כבישה.

ש: האם טיפול קריוגני הכרחי עבור 316?

ת: רק ביישומים מיוחדים הדורשים יציבות ממדית או עמידות מוגברת לבלאי. ייצור סטנדרטי משתמש בחישול פתרון; טיפול קריוגני הוא שלב נוסף אופציונלי המאומת כנגד הגמישות וביצועי הקורוזיה הנדרשים.

שאלות נפוצות

שאלה 1. מדוע טיפול בחום חשוב עבור 316 אם לא ניתן להקשיח אותו?
316 (UNS S31600, EN 1.4401) לא ניתן להקשיח על ידי טיפול בחום, אבל כל מחזור תרמי חייב לשמור על כרום ומוליבדן בתמיסה מוצקה ולהימנע מטווח 450-850 C שבו כרום קרבידים משקעים והורסים עמידות בפני קורוזיה; טיפולים המיושמים כהלכה משחזרים את הסרט הפסיבי, מרככים חומר מעובד בקור ומקלים על מתח שיורי.

שאלה 2. כמה זמן צריך להחזיק את 316 במהלך חישול התמיסה?
בערך 1 עד 5 דקות לכל מילימטר של עובי חתך ב-1050-1150 C מספיקות לפירוק מוחלט של קרבידים ומרכיבי סיגמא, ולאחר מכן קירור מהיר, בדרך כלל כיבוי מים, כך שהפחמן נשאר בתמיסה רוויה.

שאלה 3. מדוע יש לשלוט באווירת הכבשן במהלך החישול?
האווירה צריכה להיות מעט מחמצנת או ניטרלית מכיוון שאווירה מצמצמת עלולה לגרום לאיסוף ולרגישות של פחמן בחשיפה מאוחרת יותר; יש למנוע גם זיהום פני השטח על ידי פחמן, אבק שחיקה או ברזל לפני החישול.

שאלה 4. מה עושה טיפול קריוגני ל-316?
קירור ל--70 עד -196 C והחזקה למשך 1-4 שעות מקדם את ההפיכה של אוסטניט לא יציב למרטנזיט, משפר את היציבות הממדית של חלקים בעיבוד מדויק והגדלת הקשיות ועמידות הבלאי, אך הוא ספציפי ליישום ויש לעקוב אחריו אימות שהגמישות ועמידות בפני קורוזיה עדיין מתקיימים.

שאלה 5. מתי מוחל הפגת מתחים ב-316?
הפגת מתחים ב-300-500 מעלות צלזיוס למשך 1-2 שעות ולאחריה קירור אוויר איטי מוחל על רכיבים מרותכים, חלקים מעובדים וכלי שייחשפו מאוחר יותר לכלורידים, כאשר מתח מתיחה שיורי גבוה עלול לקדם פיצוח קורוזיה של מתח כלוריד; טווח זה נשאר הרבה מתחת לסף הרגישות.