Was ist austenitischer Edelstahl, martensitischer Edelstahl oder legierter Stahl?

Was ist austenitischer Edelstahl? Was ist martensitischer Edelstahl? Was ist legierter Stahl? Hier finden Sie die Antwort.
Bei der mechanischen Konstruktion verwenden wir häufig austenitischen Edelstahl und martensitischen Edelstahl, da diese über gute physikalische und mechanische Eigenschaften verfügen.
Beispielsweise haben die häufig verwendeten austenitischen Edelstähle AISI303 und AISI304 einen Elastizitätsmodul von etwa 200 und eine Streckgrenze von 190 MPa bis 230 MPa.
Die häufig verwendeten martensitischen Edelstähle AISI420 und AISI440C haben einen Elastizitätsmodul von 215 Gpa. Nach 420 Abschreck- und Anlasswärmebehandlungen kann die Streckgrenze 345 MPa bis 1420 MPa erreichen. Nach einer Wärmebehandlung bei 440 °C kann die Streckgrenze sogar 1900 MPa erreichen.
Beim Abschrecken wird das Werkstück auf 30–50 °C über der kritischen Austenitisierungstemperatur erhitzt, es nach der Isolierung herausgenommen und in Wasser schnell abgekühlt.
Beim Anlassen wird das abgeschreckte Werkstück erneut auf eine Temperatur unter 727 °C erhitzt, es nach der Isolierung herausgenommen und in Luft, Öl oder Wasser abgekühlt. Im Allgemeinen ist nach dem Abschrecken ein Anlassen erforderlich, um innere Spannungen zu beseitigen und die Struktur zu stabilisieren.

Austenitischer Edelstahl ist nicht magnetisch und weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, z. B. 303, 304, 316, 202 und andere rostfreie Stähle.

Martensitischer Edelstahl ist magnetisch, seine Korrosionsbeständigkeit ist jedoch nicht so gut wie die von austenitischem Edelstahl wie 420, 440, 410, 403 und anderen rostfreien Stählen.

Unabhängig davon, ob es sich um Martensit oder Austenit handelt, entstehen sie im Wesentlichen auf der Basis von reinem Eisen, dem bei einer bestimmten Temperatur unterschiedliche Konzentrationen an Kohlenstoff zugesetzt werden.

Wenn reines Eisen über seinen Schmelzpunkt von 1538 Grad erhitzt wird, wird reines Eisen flüssig.

Wenn reines Eisen im flüssigen Zustand abzukühlen beginnt, kristallisiert es in unterschiedlichen Temperaturbereichen zu Kristallen mit unterschiedlicher Struktur. (Kristall bezieht sich auf die Umwandlung einer Flüssigkeit in einen Feststoff; Kristall bezieht sich auf ein Objekt, dessen Atome regelmäßig im Raum angeordnet sind.)

Beispielsweise kristallisiert Eisen zwischen dem Schmelzpunkt und 1394 Grad zu einer kubisch raumzentrierten Struktur namens δ-Fe. Zwischen 1394 und 912 Grad kristallisiert Eisen zu einer kubisch-flächenzentrierten Struktur namens γ-Fe. Wenn die Temperatur unter 912 Grad fällt, entsteht auch eine kubisch-raumzentrierte Struktur, die als α-Fe bezeichnet wird.

Eisen in den oben genannten drei Temperaturbereichen, δ-Fe, γ-Fe und α-Fe, kann ebenfalls Kohlenstoff lösen, aber ihre Fähigkeit, Kohlenstoff aufzulösen, ist unterschiedlich. Dies wird als feste Lösung bezeichnet.

In α-Fe gelöster Kohlenstoff wird Ferrit Ferrit=F genannt und behält weiterhin die kubisch-raumzentrierte Struktur bei. In γ-Fe gelöster Kohlenstoff wird als Austenit Austenit=Au bezeichnet, der immer noch eine kubisch-flächenzentrierte Struktur aufweist und Austenit eine sehr gute Plastizität aufweist. ,leicht umwandelbar.

Da jedoch die Atomlücke von γ-Fe größer ist als die von α-Fe, ist die Kohlenstoffkonzentration, die es lösen kann, größer als die von α-Fe.

Der maximal gelöste Kohlenstoff in Austenit beträgt 2.11 % und der maximal gelöste Kohlenstoff in Ferrit beträgt 0.0218 %.

Was passiert, wenn der Massenanteil von Kohlenstoff die Löslichkeitsgrenze beider überschreitet?

Es entsteht die Verbindung Fe3C, Zementit genannt: Zementit und sein Kohlenstoffgehalt können bis zu 6.69 % betragen.

Wenn die Temperatur unter 727 Grad liegt, vermischt sich Austenit mit anderen Strukturen und bildet neue Strukturen, und der Großteil des von uns normalerweise verwendeten Edelstahls hat Raumtemperatur. Bei normalen Temperaturen sind die Strukturen, die durch unterschiedliche Konzentrationen von im Eisen gelöstem Kohlenstoff gebildet werden, unterschiedlich.

Wenn der Kohlenstoffgehalt beispielsweise weniger als 0.0218 % beträgt, handelt es sich bei der bei Raumtemperatur gebildeten Struktur um Ferrit.

Woher kommt also austenitischer Edelstahl? Was ist eine Legierung?

Kohlenstoffstahl ist eine Legierung mit Eisen und Kohlenstoff als Hauptbestandteilen. Als Stahl wird eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoff-Massenanteil von 0.0218 %–2.11 % bezeichnet. Unter diesen wird Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0.25 % als kohlenstoffarmer Stahl bezeichnet. Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0.25 % bis 0.6 % wird auch als Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt bezeichnet. Wenn der Kohlenstoffgehalt mehr als 0.6 % beträgt, spricht man von kohlenstoffreichem Stahl.
Bei Raumtemperatur bildet Kohlenstoffstahl mit unterschiedlichen Massenanteilen Austenit, wenn er über die kritische Temperatur erhitzt wird. Dieser Austenit hat die Eigenschaft, dass er in verschiedenen Temperaturbereichen isotherm ist oder zu unterschiedlichen Zeiten abkühlt. Beim Abkühlen bei niedriger Geschwindigkeit bilden sich unterschiedliche Strukturen.

Die kritische Temperatur ist die Temperatur, die den Linien A3, Acm und A1 im Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm entspricht. Sie stellt die Temperatur dar, bei der unterschiedliche Massenanteile von Kohlenstoff beginnen, sich beim Erhitzen in Austenit umzuwandeln. Wird beispielsweise Kohlenstoffstahl mit Perlitstruktur bei Raumtemperatur auf 727 Grad erhitzt, beginnt sich Austenit zu bilden.
Beispielsweise wird bei Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0.77 % Perlit isotherm zwischen der kritischen Temperatur von 727 Grad und 560 Grad gebildet, Bainit wird isotherm zwischen 560 Grad und Ms gebildet und zwischen Ms-Mf wird Martensit isotherm gebildet .

Unter einer Legierung versteht man ein Metallelement, das mit anderen Elementen zu einem Stoff mit metallischen Eigenschaften verbunden wird.
Beispielsweise bestehen die Fenster aus Aluminiumlegierung in Ihrem Zuhause aus einer Legierung aus Aluminium, Magnesium und Silizium. Der Hauptkörper des Küchenhahns besteht im Allgemeinen aus einer Kupferlegierung, hauptsächlich Kupfer und Zink, und enthält auch eine kleine Menge Blei.

Die Lithium-Aluminium-Legierung AL-Li8090 und Titanlegierungen werden aufgrund ihres guten Verhältnisses von Festigkeit zu Dichte häufig in Flugzeugstrukturen verwendet.