Nehrđajući čelici dolaze u mnogo varijanti, općenito klasificiranih na osnovu njihovog kemijskog sastava, mikrostrukture i primjene. Na osnovu prisutnih primarnih legirajućih elemenata, nerđajući čelici se mogu kategorisati kao Cr (hrom čelik), CrMo (hrom-molibden čelik), CrNi (hrom-nikl čelik), CrNiMn (hrom-nikl-mangan čelik ili visoko{{5}mangan čelik), i CrManN čelik (hrom-mangan-azotni čelik). Na osnovu njihove mikrostrukture nakon termičke obrade, mogu se podijeliti u pet glavnih kategorija: feritni nehrđajući čelik, martenzitni nehrđajući čelik, austenitni nehrđajući čelik, austenitni-feritni dupleks nehrđajući čelik i precipitacijski-nehrđajući čelik.
Austenitni nerđajući čelik
Austenitni nerđajući čelik je razvijen na bazi 18-8 CrNi čelika. Da bi se poboljšala otpornost na koroziju, feritni{7}}elementi kao što su Ti, Nb, Mo i Si se često dodaju čeliku 18-8, dok se istovremeno povećava sadržaj Cr i smanjuje sadržaj C. Njegova ukupna otpornost na koroziju prvenstveno je određena sadržajem ovih legirajućih elemenata, Cr, Ni, Mo i Si. U oksidirajućim medijima ili onima koji sadrže oksidanse, efekat pasivacije pruža odličnu otpornost na koroziju u medijima kao što je dušična kiselina, što ga čini širokom primjenom u kemijskoj opremi za proizvodnju dušične kiseline. Međutim, u jako oksidirajućim medijima (kao što je visoka-koncentracija, azotna kiselina na visokoj-i ili dušična kiselina sa dodatkom oksidansa), potencijal ima tendenciju da se pomjeri u zonu preko{19}}pasivacije, ubrzavajući koroziju. Općenito, čelici su otporni samo na razrijeđenu ili srednje koncentraciju dušične kiseline, ne i na koncentriranu dušičnu kiselinu. Međutim, čelici koji sadrže specifične elemente (kao što je Si) (npr. 0Cr20Ni24Si4Ti u mojoj zemlji, japanski NAR-SN1 i sovjetski 00Cr8Ni20Si6) otporni su na koncentriranu dušičnu kiselinu. Za otpornost na razrijeđenu sumpornu kiselinu, dodavanje Mo, Cu i Si može smanjiti brzinu korozije. Čelici kao što je 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti pokazuju dobru otpornost na sumpornu kiselinu, dok su u teškim uslovima, kao što je vruća sumporna kiselina, potrebne legure Ni (npr. Ni70Mo27V). Otpornost na koroziju u alkalnim rastvorima je odlična, a ona se povećava sa povećanjem sadržaja Ni.
Tokom termičke obrade ili zavarivanja, karbidne faze se lako talože na granicama zrna da izazovu intergranularnu koroziju. 18-8 čelik se često tretira otopinom (gasi) na 900-1100 stepeni kako bi se struktura pretvorila u jednofazni-austenit i poboljšala otpornost na međugranularnu koroziju. Ovo se također može izbjeći ograničavanjem sadržaja C (manje od ili jednako 0,03%), dodavanjem jakih karbidnih{9}}elemenata kao što je Ti/Nb, i stabilizacijom na oko 900 stepeni. Međutim, osjetljiv je na SCC. Mediji koji pokreću SCC uključuju vodene rastvore hlorida visoke{12}}koncentracije iznad 80 stepeni, rastvore sulfida (politionske kiseline, rastvore H₂S), vruće koncentrisane alkalije, 150-350 stepeni visokog-voda pod visokim pritiskom, itd.; korozija udubljenja i pukotina su također skloni javljanju u vodenim rastvorima-koji sadrže hlorid. Inhibiranje taloženja karbida, smanjenje inkluzija sulfida i povećanje čistoće mogu smanjiti ovaj problem. Legirajući elementi kao što su Cr, Mo i N mogu poboljšati otpornost na piting koroziju, a Si i Ni također igraju određenu ulogu. Feritni nerđajući čelik Feritni nerđajući čelik se odnosi na hrom nerđajući čelik sa feritnom strukturom na sobnoj temperaturi. Dijeli se na Cr13 tip, Cr16-19 tip i Cr25-28 tip prema sadržaju Cr. Kako se sadržaj Cr povećava, otpornost na koroziju i otpornost na oksidaciju oksidirajuće kiseline se poboljšavaju; u oksidirajućim medijima kao što je dušična kiselina, otpornost na koroziju je slična onoj kod Cr-Ni austenitnog nehrđajućeg čelika sa istim sadržajem Cr, ali je inferiorna u odnosu na ovaj drugi u reducirajućim medijima. Iako feritni čelik sa visokim-Cr ima visoku granicu tečenja, visoku toplotnu provodljivost i nisku cijenu, on je krh (ogrubljenje zrna u zoni{40}}pogođenoj toplinom nakon zavarivanja čini ga krhkim), ima slabu otpornost na točenje i osjetljiv je na zareze. Njegov opseg primjene je uži nego kod Cr-Ni austenitnog nerđajućeg čelika. [2] Njegova intergranularna korozija nastaje razgradnjom prezasićenog čvrstog rastvora, a taloženje Cr{42}} koji sadrži C i N jedinjenja na granicama zrna dovodi do iscrpljivanja Cr u blizini. Feritni nehrđajući čelik obične čistoće ima veću sklonost intergranularnoj koroziji zbog brzog taloženja Cr ugljika i nitrida. Može se pojaviti ne samo u jakim korozivnim medijima već iu slabim medijima (kao što je voda iz slavine). Poboljšanja se mogu postići povećanjem sadržaja Cr, smanjenjem C/N omjera, dodavanjem stabilizirajućih elemenata kao što je Ti/Nb, ili izvođenjem umjerenog žarenja na 700-800 stepeni. Otpornost na hlorid SCC je bolja od otpornosti austenitnog nerđajućeg čelika (kubične ravni rešetke u centru tela lako klize, formirajući dislokacije mreže za koje je manje verovatno da će formirati linearne žljebove). Međutim, SCC se i dalje može pojaviti zbog intergranularne korozije i pitinga, što se može spriječiti dodavanjem Ti i Nb. Feritni nehrđajući čelik visoke čistoće, otporan na pitting, može se dobiti dodavanjem Mo i rafiniranjem kako bi se smanjile nečistoće kao što su C/N omjer i nemetalne inkluzije.
Martenzitni nerđajući čelik
Martenzitni nerđajući čelik je hrom nerđajući čelik sa martenzitnom strukturom na sobnoj temperaturi. Sadrži visoke nivoe Cr (wCr=13%-18%) i C (wC=0.1%-0,9%). Reprezentativni razredi uključuju 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 i 95Cr18. Na normalnim temperaturama gašenja, formira čisti austenit, koji se hlađenjem pretvara u martenzit. Povećanje sadržaja ugljika povećava snagu, tvrdoću i otpornost na habanje, ali smanjuje otpornost na koroziju. Često se koristi u proizvodnji instrumenata i mjernih alata s visokim mehaničkim svojstvima i određenim stupnjem otpornosti na koroziju.
Cr13 čelik pokazuje odličnu ukupnu otpornost na koroziju u slabo korozivnim medijima kao što su zrak i slaba otopina organske kiseline/soli. Njegova otpornost na koroziju povezana je s njegovom mikrostrukturom; nakon gašenja, otpornost na koroziju ostaje u skladu s promjenjivim sadržajem ugljika. Kaljenje ispod 450 stepeni ima mali uticaj na otpornost na koroziju. Međutim, kaljenje na visokim{5}}ima rezultira čvrstim rastvorom osiromašenim Cr{{6} zbog formiranja karbida Cr, smanjujući otpornost na koroziju. Kaljenje na 700-750 stepeni povećava otpornost na koroziju zbog smanjenja gradijenta koncentracije Cr u feritu. U žarenom stanju, povećanje sadržaja ugljika u čeliku dodatno iscrpljuje feritnu fazu, smanjujući otpornost na koroziju. Da bi se poboljšale performanse, često se dodaju elementi kao što su Ni, Mo, V, Co, Si i Cu. Povećanje sadržaja Cr takođe može poboljšati otpornost na koroziju, ali sadržaj C se mora u skladu s tim povećati da bi se postigla martenzitna struktura. Zamjena Ni za C ima slične efekte. 14Cr17Ni2 je martenzitni čelik sa odličnom otpornošću na koroziju.
Dupleks nerđajući čelici
Razvijeni da kombinuju različite mikrostrukture i svojstva, ove vrste uključuju martenzit-ferit dupleks i austenit-ferit dupleks nerđajući čelik. Reprezentativni martenzitni-feritni razred, 12Cr13, nudi otpornost na koroziju sličnu onoj kod martenzitnih nerđajućih čelika, ali sa manjom tvrdoćom, većom duktilnošću i boljom zavarljivošću. Austenitni-feritni nehrđajući čelici, uključujući Cr18, Cr21 i Cr25, karakteriziraju visoka čvrstoća (σ₀.₂ je otprilike dvostruko veća od austenitnog nehrđajućeg čelika), nizak koeficijent ekspanzije, visoka toplinska provodljivost, odlična otpornost na međugranularnu koroziju, koroziju naprezanja/koroziju pod naprezanjem, niski sadržaj korozije i nisku cijenu od korozije i zamora dovelo do brzog razvoja. Osim dupleksnog nehrđajućeg čelika, postoji i vrsta nehrđajućeg čelika-koji se stvrdnjava unutar složene faze nehrđajućeg čelika. Njegova primarna svrha je stvaranje precipitacijske-faze stvrdnjavanja unutar martenzitne ili austenitne strukture putem odgovarajućeg dodavanja legirajućih elemenata i termičke obrade, što rezultira nehrđajućim čelikom ultra{16}}visoke{17}}vrste.
Ploča i traka od nerđajućeg čelika za opremu pod pritiskom
Nehrđajući čelik posebno dizajniran za posude pod pritiskom ima jasne zahtjeve za klasifikaciju i označavanje, dimenzije, oblik, tolerancije, tehničke zahtjeve, metode ispitivanja, pravila inspekcije, pakovanje, označavanje i certifikaciju kvaliteta proizvoda. Uobičajeni razredi uključuju 06Cr19Ni10 i 022Cr17Ni12Mo2, sa numeričkim kodovima kao što su S30408 i S31603. Prvenstveno se koristi u sanitarnoj opremi kao što su mašine za preradu hrane i farmaceutske mašine.
