Ciągnienie stali austenitycznej i ferrytycznej

Witam!

Wpadłem przypadkiem na waszą stronę i bardzo spodobał mi się dział porad - odpowiedzi konkretne i na temat. Tak, więc postanowiłem zapytać o kwestię, która mnie od jakiegoś czasu zawodowo nurtuje.

Firma, w której pracuję, jako inżynier produkcji/technolog produkuje elektryczne elementy grzejne rurkowe. Są to grzałki, jakie spotkać można w kuchniach elektrycznych, czajnikach, boilerach itp. Grzałka taka składa się z rury osłonowej ze stali nierdzewnej (zazwyczaj 1.4301). W środku tej rury znajduje się zwinięty w spiralę drut oporowy obsypany tlenkiem magnezu o konsystencji piasku. Element taki jest poddany walcowaniu (zmiana średnicy elementu z 7,5 na 6,35 mm), które ma na celu zagęszczenie tlenku magnezu wewnątrz grzałki. Następnie elementy są wyżarzane rekrystalizująco w celu usunięcia naprężeń powstałych podczas walcowania i przygotowania do gięcia na różne kształty. Po wyżarzeniu grzejniki są jeszcze wydłużane tzn. element grzejny, (który ma postać pręta) jest chwytany na obu końcach i "rozciągany" max. o 3%. Następnie grzejniki są gięte.

Po tym przydługawym wstępie czas na pytania:

1. Czy proces wydłużania jest związany z właściwością umacniania się stali nierdzewnej? Chodzi mi o to, czy można taki proces zastosować np. do stali St3 i też będzie to funkcjonowało?

2. Czy stal ferrytyczna też się umacnia przy odkształceniach plastycznych i będzie możliwe zastosowanie procesu wydłużania do tego typu stali (np. do 1.4512 lub 1.4510)?

Proces umocnienia odkształceniowego (umocnienia zgniotem) jest związany ze zjawiskiem wzrostu wytrzymałości stali (metali) w trakcie ich deformacji plastycznej poniżej temperatury rekrystalizacji, która jest wynikiem wzajemnego oddziaływania na siebie dyslokacji. Nieruchome dyslokacje blokują dyslokacje zdolne do ruchu w wyniku, czego dyslokacje stają się przeszkodami w ruchu dla samych siebie. Umocnienie odkształceniowe, czyli efekt wielokrotnego i przerywanego rozciągania powyżej granicy plastyczności prowadzi do wzrostu granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie i zmniejszenia wydłużenia do zerwania stali.

Wszystkie metale umacniają się pod wpływem odkształcenia plastycznego na zimno, a uzyskany stopień umocnienia zależny jest od typu ich struktury. Umocnienie odkształceniowe można także zastosować dla klasycznej stali konstrukcyjnej takiej jak St3 (EN S215), ale uzyskany przyrost własności w wyniku takiego zabiegu będzie niższy w porównaniu do możliwości, jakie daje austenityczna stal nierdzewna. Austenityczne stale nierdzewne umacniają się bardzo szybko, natomiast gatunki ferrytyczne stali nierdzewnych wykazują stopień umocnienia zbliżony do klasycznych stali węglowych. Zdolność do szybkiego umacniania się w wyniku odkształcenia plastycznego na zimno, tak charakterystyczna dla austenitycznych stali nierdzewnych czyni je szczególnie przydatne, gdy wymagane jest połączenie dużej wytrzymałości i odporności na korozję. Generalnie stale nierdzewne o strukturze austenitycznej można odkształcić do wyższej wytrzymałości niż stale o strukturze ferrytycznej, ale stale ferrytyczne również powszechnie poddaje się temu procesowi. Dla porównania poniżej podano wpływ umocnienia przez odkształcenia plastyczne na zimno (stopień zgniotu, %) na własności mechaniczne (R_p0,2, R_m, A) wybranych gatunków stali nierdzewnych, ferrytycznej i austenitycznej.
 

 

Rys. 1. Wpływ umocnienia odkształceniowego na własności stali ferrytycznej 1.4509 i austenitycznej 1.4404