Stal nierdzewna w lotnictwie

Stale nierdzewne znajdują zastosowanie w aplikacjach lotniczych ze względu na wysoką odporność korozyjną, odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze oraz zdolność do zachowania wysokich własności mechanicznych w szerokim zakresie temperatury. Materiały stosowane na elementy konstrukcyjne w zastosowaniach lotniczych muszą jednocześnie zapewniać integralność konstrukcji, czyli być wystarczająco wytrzymałe mechanicznie. Stale nierdzewne można umacniać do wysokich wytrzymałości przez obróbkę plastyczną na zimno, co umożliwia projektowanie lekkich konstrukcji o wysokich własnościach wytrzymałościowych. Z tego względu stale nierdzewne znajdują zastosowanie na różnorodne elementy konstrukcyjne poszycia, układy sterowania, elementy silników oraz wyposażenia wnętrza w konstrukcjach lotniczych i kosmonautycznych.

Podstawowe kryteria doboru stali nierdzewnych do zastosowań lotniczych są związane z odpornością korozyjną materiału, jego odpornością na utlenianie oraz własnościami mechanicznymi w określonej temperaturze eksploatacji. Dla elementów o wymaganej wysokiej odporności korozyjnej stosuje się austenityczne stale nierdzewne, w tym gatunek 1.4301, który stosuje się na elementy wyposażenia kabiny, wewnętrzne zbiorniki paliwa. Dla środowiska pracy, gdzie będzie występować stałe stężenie chlorków stosuje się stal austenityczną z dodatkiem molibdenu typ 1.4401. Gatunki chromowo-niklowe 1.4301 i chromowo-niklowo-molibdenowe 1.4401 oraz ich modyfikacje charakteryzują się umiarkowaną odpornością na utlenianie, przeznaczone do pracy w temperaturze do 870°C. Dla zastosowań, gdzie odporność na utlenianie stanowi kluczowy czynnik stosuje się gatunki stali żaroodpornych, żarowytrzymałych: 1.4818, 1.4835, 1.4833 i 1.4845.W zastosowaniach lotniczych, gdzie wymagana jest wysoka wytrzymałość mechaniczna w połączeniu z odpornością korozyjną stosuje się utwardzane wydzieleniowo stale nierdzewne o strukturze martenzytycznej lub pół-austenitycznej. Stale tej grupy osiągają własności mechaniczne na poziomie wytrzymałości na rozciąganie Rm = 1700-2000 MPa przy wydłużeniu do zerwania A=6-8%. Do najczęściej stosowanych należą gatunki 1.4548 i 1.4542, które znajdują zastosowanie na elementy podwozia (wały, trzpienie) w samolotach zarówno pasażerskich jak i wojskowych. Dla podobnych poziomów wytrzymałości można także umacniać stale austenityczne (metastabilne) np. typu 1.4310 oraz 1.4301, które znajdują zastosowanie na elementy linek lotniczych.

Przykładowe zastosowania stali nierdzewnych w przemyśle lotniczym

• Zbiorniki paliwa, elementy konstrukcyjne eksploatowane w temperaturze otoczenia, elementy złączne, linki naciągowe: 1.4310, 1.4301, 1.4307, 1.4541, 1.4401, 1.4404
• Elementy silników: 1.4818, 1.4835, 1.4833, 1.4845,
• Elementy podwozia, wysokowytrzymałe wały, elementy turbin, wsporniki klap, prowadnice klap, siłowniki klap, łoża silników, sprężyny, konstrukcyjne elementy złączne, elementy grodzi, elementy pomp, butle wysokociśnieniowe: 1.4550, 1.4548, 1.4542, 1.4594, 1.4534

Na rynku komponentów dla lotnictwa w wielu zastosowaniach stal nierdzewna stanowi optymalny wybór mając na względzie relacje ceny do własności materiału lub często jest jedynym materiałem spełniającym postawione wymagania eksploatacyjne. W wielu zastosowaniach jest zastępowana przez lżejsze tworzywa sztuczne lub kompozyty, ale pomimo to stanowi wciąż atrakcyjny materiał dla lotnictwa i kosmonautyki.

 

Literatura

[1]. Z. Brytan, Stal nierdzewna w branży lotniczej, STAL Metale & Nowe Technologie wydanie nr 5-6/2014, 12-13.

[2]. International Stainless Steel Forum, Aerospace applications of stainless steels, www.worldstainless.org

[3]. British Stainless Steel Association, www.bssa.org.uk