Stal AISI 304 utwardzona do poziomu 52-55 HRC
Pozwoliłem sobie do Pana napisać ponieważ jako wieloletni producent urządzeń ze stali nierdzewnej dla przemysłu natknąłem się ostatnio na zapis w specyfikacji materiałowej urządzenia mówiący o tym, że ma być ono wykonane ze stali AISI304 utwardzonej do poziomu 52-55 HRC.
Moje pytanie jest czy jest to w ogóle możliwe, a jeżeli tak to gdzie taką stal można kupić?
Jeżeli zaś nie to jaka stal dostępna na rynku o twardości 52-55HRC odpowiada najbliżej właściwościami stali AISI304.
W celu uzyskania wysokiej twardości stali nierdzewnej typu AIS 304 konieczne jest zastosowanie dodatkowej obróbki powierzchniowej. W większości są to procesy azotowania, węgloazotowania niskotemperaturowego, które zwiększają twardość warstwy wierzchniej bez pogorszenia odporności korozyjnej materiału.
Takie procesy dedykowane dla stali nierdzewnej oferuje np. firma Bodycote - opatentowany proces o nazwie (Speciality Stainless Steel Processes – S3P) obejmujące technologie Kolsterising. Tutaj link do strony producenta.
Inna opcja to azotowanie gazowe. Taki proces oferuje np. firma Nitrex, NITREG®-S. Tutaj link do strony producenta.
W każdy przypadku uzyskujemy bardzo duży wzrost twardości na niewielkiej głębokości i pomiar twardości wykonywany jest metodą Vickersa (HV) ponieważ mierzy się twardość cienkiej warstwy powierzchniowej. Ze skali HV można przejść na skalę Rockwela (HRC) i odnieść się także to takiej wartości. Jednak pomiar metodą HRC, ze względu na specyfikę pomiaru, mierzy twardość materiału z większej objętości, rdzenia a nie tylko z powierzchni. Z tego względu dla procesów utwardzania warstw wierzchnich dedykowanym pomiarem jest HV. Tutaj nasuwa się pytanie jak należy rozumieć takie wymaganie twardości HRC w dla stali AISI 304
Zakładając, że należy uzyskać twardość 52-55 HRC dla rdzenia w przypadku AISI 304 nie da się tego uzyskać, można wykonać azotowanie powierzchni i w warstwie wierzchniej uzyskać taki wynik i to też po konwersji z twardości HV na HRC.
Jeżeli wymagamy materiału, który w całym przekroju uzyska tak wysoką twardość należy zastosować martenzytyczne stale nierdzewnej, poniżej zestaw gatunków oferowanych przez np. przez firmę Aperam: 1.4021, 1.4028, 1.4419, 1.4034. Tutaj link do materiałów producenta.
Gatunki martenzytyczne nie zapewnią jednak tak wysokiej odporności korozyjnej jak stal AISI 304. Z drugiej strony nie zawsze na tym zależy. W wielu zastosowaniach dla przemysłu spożywczego (noże, mieszadła, elementy maszyn, itd.) odporność korozyjna stali martenzytycznych jest wystarczająca i jako jedyne spełniają wymagania wysokiej twardości, wytrzymałości oraz higieniczności powierzchni przemysłu spożywczego. Martenzytyczna stal nierdzewna to w końcu powszechny materiał na noże kuchenne, narzędzia tnące i wiele innych elementów, od których wymaga się równocześnie wysokiej wytrzymałości, twardości i odporności korozyjnej.
Wszystko zależy od końcowego przeznaczenia gatunku, elementu. Jakie jest główne przeznaczenie, czy ważniejsza jest twardość i wytrzymałość czy odporność korozyjna.