Stale duplex o polepszonej podatności na kształtowanie

Stale nierdzewne ferrytyczno-austenityczne typu duplex podobnie jak inne grupy stali nierdzewnych jednofazowych (ferrytyczne, austenityczne) w ostatnich latach podlegają dynamicznemu rozwojowi. Rozwój ten nie tylko jest zorientowany w kierunku coraz to bardziej wymagających środowisk eksploatacji – rozwój wysokostopowych stali typu hyper-duplex, ale także w celu zwiększenia podatności na kształtowanie gatunków podstawowych. Stale duplex o polepszonej podatności na kształtowanie stają się, więc coraz to bardziej konkurencyjne dla zastosowań, gdzie do tej pory tradycyjnie stosowano stale jednofazowe austenityczne lub ferrytyczne. Połączenie wysokiej odporności korozyjnej związanej z wyższym stężeniem pierwiastków stopowych w stalach duplex w porównaniu do stali jednofazowych wraz ze zwiększoną podatnością do formowania sprawiają, że możliwości aplikacyjne tych stali znacznie się zwiększyły.

Do jednych z ostatnich osiągnięć przemysłu metalurgicznego w tej dziedzinie należy zaliczyć opracowanie gatunków duplex typu 1.4635 (FDX 25) i 1.4637 (FDX 27) przez Outokumpu. Gatunki te zawierają zwiększony dodatek manganu przy obniżonym stężeniu niklu, przez co są zaliczane do stali lean duplex. Stale 1.4635, 1.4637 charakteryzują się wysoką wytrzymałością i znaczną plastycznością wywołaną efektem TRIP (transformation induced plasticity), czyli uplastycznieniem wywołanym przemianami fazowymi, które jest związana z anizotropowością występujących przemiana fazowych - przemianą austenitu w martenzyt pod wpływem odkształcenia plastycznego na zimno.

Stale duplex z natury są trudne w kształtowaniu, co wynika z ich wysokiej wytrzymałości i przez to wymusza konieczność stosowania większych sił podczas formowania. Nowoopracowane gatunki ograniczają ten problem, dzięki możliwości zmniejszenia grubości kształtowanych elementu, co wynika z wyższej wytrzymałości stali duplex. Podatność na kształtowanie stali 1.4635 i 1.4637 jest wyższa od powszechnych gatunków typu lean duplex (1.4162 LDX 2101) i zbliżona do austenitycznych stali nierdzewnych 1.4307, 1.4404.

Zjawisko TRIP w stalach typu 1.4635, 1.4637 zapewnia zrównoważy efekt umocnienia zgniotem, co objawia się zwiększonym wydłużeniem trwałym i wyższym stopniem umocnienia zgniotem przy większych odkształceniach plastycznych. Z tego względu gatunku typu 1.4635 (FDX 25) i 1.4637 (FDX 27) najbardziej nadają się do operacji tłoczenia, gdzie głównym typem odkształcenia podczas operacji formowania jest rozciąganie (stretch forming). Gatunki te z powodzeniem nadają się do intensywnych operacji głębokiego tłoczenia i mogą być projektowane dla tych operacji w zbliżony sposób jak z klasycznych jednofazowych stali austenitycznych. Z powodzeniem mogą być zastosowane m.in. do wytwarzania płytowych wymienników ciepła, elementów dla przemysłu samochodowego i ogólnie wszystkich elementów wymagających intensywnych operacji formowania przy jednocześnie wysokiej odporności korozyjnej.

Podstawowe zalety opisanych stali to przede wszystkim: zwiększona podatność do kształtowania przez obróbkę plastyczna w porównaniu do innych gatunków duplex – zbliżona do gatunków austenitycznych, wysokie własności wytrzymałościowe – umowna granica plastyczności dwukrotnie wyższa w porównaniu do stali austenitycznych (dla gatunku 1.4635 R_p0,2=600MPa w porównaniu do 1.4307 R_p0,2=300MPa), wysoka plastyczność – dla gatunków 1.4635 i 1.4637 minimalne A₅₀=35%, gdzie dla stali austenitycznych 1.4307, 1.4404 A₅₀=40%, dobra odporność na korozję wżerową i szczelinową na poziomie gatunków stali austenitycznych 1.4307, 1.4404.

 

Literatura

[1]. Katalog producenta Outokumpu, FDX™ - Formable Duplex Stainless Steel, 1521EN-GB:2, Centrumtryck AB Avesta, November, 2014