Что такое аустенитная нержавеющая сталь, мартенситная нержавеющая сталь, сплавная сталь?

Что такое аустенитная нержавеющая сталь? Что такое мартенситная нержавеющая сталь? Что такое легированная сталь? Здесь вы можете найти ответ.
В машиностроительном проектировании мы часто используем аустенитную нержавеющую сталь и мартенситную нержавеющую сталь, потому что у них хорошие физические и механические свойства.
Например: часто используемые аустенитные нержавеющие стали AISI303 и AISI304 имеют модуль упругости около 200, а предел текучести составляет 190 МПа-230 МПа.
Часто используемые мартенситные нержавеющие стали AISI420 и AISI440C имеют модуль упругости 215 ГПа. После закалки и отпуска AISI420 предел текучести может достичь 345 МПа-1420 МПа. После термической обработки AISI440C предел текучести может даже достичь 1900 МПа.
Закалка — это процесс нагревания заготовки на 30-50°C выше критической температуры аустенитизации, затем извлечение после выдержки и быстрое охлаждение в воде.
Отпуск — это процесс повторного нагревания закаленной заготовки до температуры ниже 727°C, затем извлечение после выдержки и охлаждение на воздухе, в масле или воде. Обычно после закалки требуется отпуск для устранения внутренних напряжений и стабилизации структуры.

Аустенитная нержавеющая сталь не магнитится и имеет хорошую коррозионную стойкость, например, 303, 304, 316, 202 и другие виды нержавеющей стали.

Мартенситная нержавеющая сталь является магнитной, но её коррозионная стойкость не так хороша, как у аустенитной нержавеющей стали, такой как 420, 440, 410, 403 и другие виды нержавеющей стали.

Независимо от того, мартенсит это или аустенит, они по сути образуются на основе чистого железа с различным содержанием углерода, добавленного при определённой температуре.

Когда чистое железо нагревается выше своей точки плавления 1538 градусов, оно становится жидкостью.

Когда чистое железо начинает остывать из жидкого состояния, оно кристаллизуется в кристаллы с разными структурами в разных температурных диапазонах. (Кристаллизация — это переход жидкости в твёрдое состояние; кристалл — это объект, чьи атомы регулярно расположены в пространстве.)

Например, между температурой плавления и 1394 градусами, железо кристаллизуется в телесно-центрированной кубической структуре, называемой δ-Fe. Между 1394 и 912 градусами, железо кристаллизуется в гранецентрированной кубической структуре, называемой γ-Fe. Когда температура падает ниже 912 градусов, также имеет телесно-центрированную кубическую структуру, называемую α-Fe.

Железо в вышеупомянутых трех температурных диапазонах, δ-Fe, γ-Fe и α-Fe, также может растворять углерод, но их способность растворять углерод различна. Это называется твердым раствором.

Углерод, растворенный в α-Fe, называется ферритом Феррит=F, и он все еще сохраняет телесно-центрированную кубическую структуру. Углерод, растворенный в γ-Fe, называется аустенитом Аустенит=Au, который все еще имеет гранецентрированную кубическую структуру, и аустенит обладает отличной пластичностью, легко преобразуемый.

Однако, так как атомные зазоры в γ-Fe больше, чем в α-Fe, концентрация углерода, которую он может растворить, больше, чем у α-Fe.

Максимальное количество углерода, растворенного в аустените, составляет 2,11%, а максимальное количество растворенного углерода в феррите — 0,0218%.

Что произойдет, если массовая доля углерода превысит предел растворимости в обоих случаях?

Будет образовано соединение Fe3C, называемое цементитом: содержание углерода в цементите может достигать 6,69%.

Когда температура ниже 727 градусов, аустенит смешивается с другими структурами для образования новых структур, и большая часть нержавеющей стали, которую мы обычно используем, находится при комнатной температуре. При нормальных температурах структуры, образующиеся за счет различных концентраций углерода, растворенного в железе, различны.

Например, когда содержание углерода меньше 0,0218%, при комнатной температуре образуется структура феррита.

Так откуда берется аустенитная нержавеющая сталь? Что такое сплав?

Углеродистая сталь является сплавом, основными компонентами которого являются железо и углерод. Сплав железа с углеродом с массовой долей углерода от 0,0218% до 2,11% называется сталью. Среди них, углеродистая сталь с содержанием углерода менее 0,25% называется низкоуглеродистой сталью. Углеродистая сталь с содержанием углерода от 0,25% до 0,6% также называется среднеуглеродистой сталью. Когда содержание углерода превышает 0,6%, это называется высокоуглеродистой сталью.
При комнатной температуре углеродистая сталь с разными массовыми долями образует аустенит при нагревании выше критической температуры. Этот аустенит имеет характеристику изотермического состояния в разных температурных диапазонах или охлаждения в разное время. При медленном охлаждении формируются различные структуры.

Критическая температура — это температура, соответствующая линиям A3, Acm и A1 в диаграмме фаз железо-углерод. Она представляет собой температуру, при которой различные массовые доли углерода начинают превращаться в аустенит при нагревании. Например, углеродистая сталь с перлита́ной структурой при комнатной температуре будет нагрета до 727 градусов, после чего начинает формироваться аустенит.
Например, для углеродистой стали с содержанием углерода 0,77 % перлит будет изотермически образовываться между критической температурой 727 градусов и 560 градусов, бейнит будет изотермически образовываться между 560 градусами и Ms, а между Ms-Mf будет изотермически образовываться мартенсит.

Сплав — это металлический элемент, комбинированный с другими элементами для образования вещества с металлическими свойствами.
Например, алюминиевые сплавы окон в вашем доме состоят из алюминия, магния и кремния. Основная часть кухонного крана обычно сделана из медного сплава, главным образом из меди и цинка, также содержит небольшое количество свинца.

Алюминиевый сплав литий-алюминий AL-Li8090 и титановые сплавы часто используются в конструкциях самолетов из-за их высокого отношения прочности к плотности.