Przesycanie stali austenitycznej 316L

Projektuje proces formowania wyrobu na zimno . Materiałem wsadowym do procesu będzie pręt z gatunku 316L tylko nie wiadomo jeszcze czy będzie to gorącowalcowany , zimno  walcowany lub ciągniony  czy też wyżarzany . Zależy mi na usunięciu lub zredukowaniu wszelakiej anizotropii w związku z tym chciałbym zapytać w jakiej temperaturze oraz przez jaki czas wyżarzać stal 316L by usunąć anizotropie ale zachować własności antykorozyjne ? 

Chciałbym jeszcze zapytać w jakim roztworze/pokryciu należy wyżarzać 316L by nie utracić lub zminimalizować utratę własności antykorozyjnych ?

Przypuśćmy że mam pręt fi 12 mm 316L który wyżarzony będzie w temp 1100 stopni Celsjusza przez okres zalecany w literaturze oraz szybko chłodzony w wodzie. W jakimś stopniu wydzieli się chrom na granicach ziaren , co ma negatywny wpływ na własności antykorozyjne w związku z tym czy ta wada (ucieczka chromu z wnętrza na granice ziaren) będzie występować w całym przekroju pręta 316L czy głównie na powierzchni (lub na pewnej głębokości od powierzchni) ?  Czy własności antykorozyjne  będą gorsze aniżeli pręta gorącowalcowanego ?

 

Zalecana obróbka cieplna dla stali austenitycznej typu 316L (EN 1.4404) polega na przesycaniu w temperaturze 1020-1120°C. Ogólnie przyjęta zasada dla czasu wytrzymania elementu w temperaturze przesycania zaleca czas 2-3minut na mm przekroju elementu aby zapewnić osiągnięcie temperatury przesycana na całej grubości elementu. Termin wyżarzanie stosuje się dla stali ferrytycznych, w przypadku których obróbka cieplna odbywa się w niższej temperaturze.  Zastosowanie wyższej temperatury przesycania stali austenitycznej w podanym zakresie da większe ujednorodnienie własności mechanicznych. Dolny zakres temperatury przesycania to najniższa temperatura, która zapewni ujednorodnienie struktury i rozpuszczenie obecnych w niej wydzieleń faz wtórnych (węglików, fazy międzymetalicznej sigma). Przesycenie musi odbyć się powyżej tej temperatury by zapewnić całkowite rozpuszczanie wydzieleń i przywrócenie odporności korozyjnej materiału. Górna granica temperatury przesycania jest determinowana przez konieczność uniknięcia zbytnich odkształceń elementu, zminimalizowanie tworzenia się zgorzeliny, która może być trudna w usunięciu z powierzchni oraz przeciwdziałanie nadmiernemu rozrostowi ziarn austenitu.

Dla ochrony stali przed nadmiernym utlenianiem w trakcie obróbki cieplnej należy stosować obojętną atmosferę ochronną. Materiał należy chronić przez utlenianiem w trakcie obróbki cieplnej, które powoduje przebarwienie powierzchni i obniżenie jej odporności korozyjnej. Warstwa wierzchnia, która uległa utlenieniu powinna być kolejno usunięta przez obróbkę mechaniczną i chemiczne trawienie dla odbudowy własności korozyjnych powierzchni. Przesycenie stali austenitycznej ma na celu ujednorodnienie składu chemicznego, co zapewnia jednorodną strukturę austenitu bez wydzieleń węglików i zapewnienie odporności na korozję międzykrystaliczną. Proces ten jest końcowym etapem produkcji wyrobów ze stali austenitycznych. Potwierdza się to również na certyfikacie materiałowym, na którym umieszcza się adnotację, że materiał podczas produkcji spełnia wymagania testu na korozję międzykrystaliczną wg EN-ISO 3651-2. Według norm materiałowych PN-EN 10088-3, PN-EN 10088-5  (wyroby długie ze stali nierdzewnych do zastosowań ogólnych i konstrukcyjnych) stal typu 1.4401 (316L) będzie odporna na korozję międzykrystaliczną w stanie dostawy oraz  po jej uwrażliwieniu na ten typ korozji (wygrzewanie w 700°C przez 15min z kolejnym wolnym chłodzeniem). W przypadku  gatunku 316L, ze względu na niski udział węgla w stali jej skłonność do wydzielenia węglików, które powodują korozję międzykrystaliczną jest bardzo ograniczona. W stali tego typu wydzielenia faz wtórnych (węglików) mogą pojawić się w wyniku długotrwałego (wielogodzinnego) wygrzewania w zakresie 540-760°C oraz fazy sigma (twardej i bogatej w chrom i molibden) wydzielającej się w zakresie 650-870°C i z tego względu nie zaleca się ich do stałej eksploatacji w takim zakresie temperatury. Natomiast spawanie, czy też cykliczne nagrzewanie i chłodnienie w warunkach pracy nie będzie powodowało efektu korozji międzykrystalicznej. Ograniczenie udziału węgla, jak w stali 316L (EN 1.4404) zostało specjalnie opracowane dla eliminacji tego efektu, który może wystąpić w gatunku o standardowym udziale węgla, czyli gatunku 316 (EN 1.4401).

Anizotropia własności mechanicznych zależy od sposobu produkcji i dalszego przetwarzania wyrobów stalowych. Wyroby poddane mniej intensywnej obróbce plastycznej w trakcie wytwarzania będą mieć bardziej jednorodne własności mechaniczne. Wraz ze wzrostem stopnia przetworzenia – intensywną obróbką plastyczną na zimno anizotropia własności mechanicznych staje się większa. Bardziej jednorodne własności będą mieć wyroby gorącowalcowane niż zimnowalcowane, natomiast wyroby podane kolejno obróbce cieplnej (przesycaniu) również wykażą niższą niejednorodność własności mechanicznych, jednak w tym przypadku struktura będzie wykazywać oznaki zastosowanego procesu kształtowania na zimno.

Polecane materiały:

Czy wyżarza się odprężająco stal austenityczną np. 304, 304L