VPLIV LEGIRNIH ELEMENTOV NA OBLIKO DIAGRAMA Fe-Fe3C
Fe-Fe3C Na obliko diagrama vplivajo tudi legirni elementi. Glede na vpliv, delimo legirne elemente na dve skupini.
Cr, Mo, Si, Al, Ti, Nb in nekateri drugi, ki širijo področje ferita. Določen delež teh elementov zelo zožijo avstenitno področje. Pri večjih koncentracijah ima tako jeklo vedno feritno strukturo. Takšno jeklo ne spreminja svojo kristalno zgradbo, med segrevanjem in ohlajanjem. Feritna jekla so magnetna, mehka in plastična. Imajo dobro varivost, toda ne dajo se toplotno obdelat.Najbolj znano feritno jeklo je transformatorsko jeklo.
Mn, Ni, Co, Pd, Ir, Pt, C, N, širijo avstenitno področje. Po določeni koncentraciji teh elementov ima jeklo vedno avstenitno strukturo. Avstenitna jekla so bolj trdna, bolj žilava in bolj plastična od feritnih. Tudi ta jekla se ne dajo toplotno obdelat.
Nerjavna jekla so materiali, ki vedno bolj prodirajo v naše vsakdanje življenje. Imajo vrsto prednosti pred običajnimi konstrukcijskimi jekli. Poglavitna prednost je njihova korozijska odpornost, slabost pa je njihova cena, saj so približno trikrat dražji od običajnih jekel. Korozijska odpornost pomeni, da so obstojni v vlažni atmosferi oziroma odporni na delovanje kislin, lugov itd. No, velja poudariti, da niso vsa nerjavna jekla odporna na vse agresivne medije, zato je potrebno skrbno izbratu material glede na specifiko okolja va katerem bodo delovala.
No za nerjavna jekla srečamo tudi druge izraze in sicer: inox (izhaja iz francoske besede inoxydable=nerjaven), rostfrei (nemško), črno-bela jekla, srebrna jekla, itd.
Nerjavna jekla so vse tiste zlitine , ki imajo v trdni raztopini vsaj 11 do 12% kroma ( atomu železa so nadomeščeni z atomi kroma). Za povečanje korozijske obstojnosti pa se dodaja tudi nikelj in molibden.
V tem primeru krom, ki je alfagen, spremeni svoj značaj in niklju bistveno pomaga pri povečanju obstojnosti avstenita. Pomemben je pri temu tudi ekonomski učinek. Cena niklja je bistveno višja od cene kroma. Ta jekla vsebujejo najbolj pogosto 16 do 20 %Cr in 8 do 10 %Ni. V diagramu je to področje označejo s kvadratkom.
Korozijska jekla v grobem delimo:
|
|
|
Feritna nerjavna jekla napogosteje srečamo v industriji bele tehnike, kjer se uporabljajo za bobne pralnih strojev, ali pa za različne delovne pulte. So magnetična in najcenejša nerjavna jekla.
Martenzitna nerjavna jekla vsebujejo več kot 0,008% ogljika, drugače pa so po kemični sestavi močno podobna feritnim. Imajo dobre mehanske lastnosti (trdnost in odpornost na obrabo). Uporabljamo jih za vodne turbine, zelo pogosto pa tudi za razna rezilna orodja. Tudi veliko kuhinjskih nožev, ki morajo biti ostri in jih uporabljamo za rezanje mesa so iz martenzitnega nerjavnega jekla.
No najbolj razširjena so avstenitna nerjavna jekla. To so jekla, ki poleg kroma vsebujejo tudi nikelj. Zanje je značilno, da so nemagnetna in jih zato lahko hitro prepoznamo, če le imamo v žepu magnet. Večina nerjavnih jekel, ki so v maloprodaji so ravno avstenitna nerjavna jekla. V gospodinstvu jih uporabljamo za kuho ali jedilni pribor. Pa tudi razne cevi, pločevina, fitingi, prirobnice so iz tega jekla. Značilnost teh jekel je dobra varivost, ker pa so izredno žilava je strojna obdelava težavnejša, čeprav so relativno mehka v primerjavi z nelegiranimi nizkoogljičenimi jekli.
Krom na površini tvori kromov oksid, ki ne odpade s površine in ščiti jeklo pred korozijo ter tako zagotavlja nerjavnost. Ogljik je nezaželen element, ker se kemično veže na krom in pri tem tvori karbide, zato se vsebnost kroma v trdni raztopini zmanjša. Zaradi tega uporabljamo toplotno obdelavo, ki se imenuje gašenje. Pri tem jekla s temperature 1000 do 11500C zelo hitro ohladimo v vodi. Vsa pločevina je zato dobavljena v gašenem stanju. Nikelj poveča korozijsko odpornost v oksidativnih medijih in zagotavlja dobro žilavost. Molibden povečuje odpornost na jamičasto korozijo. Titan, niobij, cirkonij in tantal pa se uporabljajo kot stabilizatorji.
Odvisnost strukture jekel, ki vsebujejo več legirnih elementov, je podana s Shaflerjevim diagramom. Na abscisi diagrama se nanaša Cr ekvivalent, na ordinati pa Ni ekvavilent. Krom in nikelj ekvivalenta, ki se izračunata po krajših ali daljših enačbah, predstavljata skupni učinek alfagenih oz. gamagenih legirnih elementov. V novejšem času se za ta namen uporablja Espyjev diagram, ki se od Shaflerjevega prosto razlikuje samo v enačbah za iziračun Cr_ekv in Ni_ekv.