Șuruburi din oțel inoxidabil de înaltă rezistență | Întindere, coroziune

Rezistența la tracțiune – Clase de proprietate, grade și performanță în lumea reală

Rezistența la tracțiune a șuruburilor din oțel inoxidabil este specificată de clasele de proprietate (asemănătoare cu clasele de oțel carbon 8.8, 10.9, 12.9), dar cu numerotare diferită. Mai jos este o comparație cuprinzătoare a rezistențelor la tracțiune în clasele de oțel inoxidabil, pe baza ISO 3506-1 (proprietățile mecanice ale elementelor de fixare din oțel inoxidabil rezistente la coroziune).

Înțelegerea claselor de proprietate pentru șuruburile inoxidabile. Spre deosebire de șuruburile din oțel carbon marcate cu 8,8, 10,9 (unde primul număr este 1/100 din rezistența la tracțiune în MPa), șuruburile inoxidabile folosesc o clasă de proprietate cu o singură sau două cifre: Clasa 50 (500 MPa min la tracțiune), Clasa 70 (700 MPa), Clasa 80 (800 MPa). Clasa 100 (1000 MPa) este disponibilă pentru clasele întărite prin precipitații. Clasa de proprietate este ștanțată pe capul șurubului (de exemplu, A2-70 pentru inoxidabil 304, clasa 70; A4-80 pentru inoxidabil 316, clasa 80). Pentru aplicații de înaltă rezistență, specificați A4-80 (316, 800 MPa) sau mai mare. Nu presupuneți niciodată că toate șuruburile inoxidabile sunt de mare rezistență – standardul A2-50 (304, 500 MPa) are doar 60-70% din rezistența unui șurub din oțel carbon de grad 8,8 (800 MPa).

Lucrarea la rece mărește rezistența fără tratament termic. Oțelurile inoxidabile austenitice (304, 316) nu pot fi tratate termic pentru întărire. Cu toate acestea, prelucrarea la rece (laminarea filetului, formarea capului și trefilarea) crește rezistența la tracțiune. Un șurub realizat din sârmă prelucrată la rece poate atinge clasa 80 (800 MPa) față de clasa 50-70 pentru neprelucrat la rece. Pentru aplicații care necesită peste 800 MPa, sunt necesare grade martensitice sau de întărire prin precipitare. Cu toate acestea, aceste clase au o rezistență mai mică la coroziune (vezi Secțiunea 2).

Cerințe reale de tracțiune în funcție de aplicație:

• Lucrări ușoare (mobilier, electronice, gips-carton): 400-500 MPa – A2-50 (304, Clasa 50) suficient.
• Construcție generală (balustrade, suporturi structurale, punți exterioare): 600-800 MPa – A2-70 sau A4-70 recomandat (700 MPa).
• Hardware maritim, flanșe pentru instalații chimice, vibrații ridicate: 800-1000 MPa – A4-80 (316, 800 MPa) sau 410/431 martensitic (900-1.000 MPa) cu acoperire pentru coroziune.
• Aerospațial, mașini grele, nucleare: 1.000-1.200 MPa – 17-4 PH (630) sau duplex 2205.

Exemplu de caz: Un proiect de construcție de docuri de coastă a folosit șuruburi A2-70 (304, 700 MPa) pentru conexiunile balustradelor. După 18 luni, 30 la sută au prezentat coroziune în crăpături la rădăcinile filetului (vezi Secțiunea 2), necesitând înlocuire. Înlocuitorul a folosit șuruburi A4-80 (316, 800 MPa) cu acoperire PTFE. După 4 ani, coroziune zero și nicio degradare a rezistenței – în ciuda aceleiași clase de tracțiune, rezistența superioară la pitting a aliajului 316 s-a dovedit critică în mediul marin.

Rezistența la coroziune - Compararea claselor austenitice, martensitice și duplex

Rezistența la coroziune a oțelului inoxidabil provine dintr-un strat pasiv de oxid de crom. Cu toate acestea, diferitele elemente de aliere (crom, nichel, molibden, azot) afectează în mod semnificativ rezistența la pitting, coroziune în crăpături și fisurare prin coroziune sub tensiune. Mai jos este o comparație detaliată bazată pe testarea standardizată și performanța pe teren.

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) este metrica cheie. PREN = %Cr 3,3 x %Mo 16 x %N. PREN mai mare înseamnă o rezistență mai bună la pitting în medii cu clorură. 304 (PREN 18-20) este potrivit pentru utilizare în interior și în exterior. 316 (PREN 24-26) adaugă 2-3% molibden, îmbunătățind semnificativ rezistența la pitting. Pentru zonele de stropire marine sau piscine (clor ridicat), se recomandă PREN peste 32 – duplex 2205 sau super austenitic (904L, 254SMO). Pentru aplicațiile marine scufundate, este necesar un PREN peste 40 (clasele speciale nu sunt comune în produsele standard cu șuruburi).

Calitățile martensitice (410, 420, 431) au o rezistență mai mică la coroziune. Deoarece aceste clase au crom mai scăzut (12-14% față de 18% pentru 304) și puțin sau deloc nichel sau molibden, PREN-ul lor este 14-18 - similar cu 430 inoxidabil. Ele vor rugini în medii exterioare, în special în apropierea coastelor sau în atmosfere industriale. Dacă este necesară o rezistență ridicată (1.000-1.200 MPa) pentru o aplicare în aer liber, șurubul martensitic trebuie să fie acoperit (zincare, Dacromet sau PTFE). Șuruburile 410 neacoperite arată rugină roșie în decurs de 50-150 de ore la testarea cu pulverizare sărată – echivalent cu 2-6 săptămâni de expunere pe coastă. Pentru uz maritim, nu selectați niciodată martensitic fără acoperire.

Riscuri speciale de coroziune pentru elemente de fixare: Șuruburile sunt deosebit de vulnerabile la coroziunea crevată și la coroziunea galvanică. Coroziunea în crăpături are loc în văile filetului, unde nivelurile de oxigen sunt scăzute. 316 este mult mai rezistent decât 304, dar chiar și 316 se va confrunta cu coroziune în crăpături dacă este asamblat în apă de mare stagnantă luni de zile. Coroziunea galvanică apare atunci când oțelul inoxidabil intră în contact cu un metal mai puțin nobil (aluminiu, oțel carbon) într-un electrolit (apă sărată). Oțelul inoxidabil acționează ca un catod, accelerând coroziunea celuilalt metal. Soluții: izolați cu șaibe de nailon, utilizați materiale compatibile sau aplicați etanșant pentru a preveni pătrunderea electroliților.

Rezistența la coroziune în funcție de mediu:

• În interior, uscat (birouri, case, HVAC): Orice calitate inoxidabil funcționează (minimum 304). Coroziunea nu este o preocupare.
• În aer liber, în interior (non-costieră, cu poluare scăzută): 304 acceptabil timp de 10-20 de ani. 316 recomandat pentru o viață mai lungă sau structuri critice.
• În aer liber, de coastă (pe o rază de 5 km de ocean): 316 minim. 304 va prezenta rugină în 2-5 ani. Duplex recomandat pentru pulverizare directă cu sare.
• Marine (barci, docuri, scufundate): Duplex 2205 sau 316 cu acoperire grea. Numai 316 se va coroda crăpăturile la fire în 3-7 ani de imersie continuă.
• Instalatii chimice, piscine, ape uzate: 316 sau mai mare. 304 eșuează rapid în mediile cu clor (pitting în câteva luni).
• Prelucrarea alimentelor, medical: 316 (pentru rezistența la coroziune la agenți de curățare și acizi) sau 304 (pentru medii mai puțin agresive).

Pentru Șuruburi din oțel inoxidabil de înaltă rezistență utilizat în medii solicitante, alegerea optimă echilibrează rezistența la tracțiune și rezistența la coroziune. Pentru rezistență ridicată (800 MPa) ȘI rezistență bună la coroziune, opțiunile sunt limitate: A4-80 (316, prelucrat la rece până la 800 MPa) este cel mai comun. Pentru 1.000 MPa cu rezistență la coroziune comparabilă cu 316, sunt necesare duplex 2205 sau 17-4 PH (630), dar ambele costă mult mai mult și au o disponibilitate mai mică. Pentru majoritatea aplicațiilor industriale care necesită atât rezistență ridicată, cât și rezistență la coroziune, A4-80 (316, Clasa 80) oferă cea mai bună valoare, oferind o rezistență la tracțiune de 800 MPa și o rezistență excelentă la pitting (PREN 24-26).

Matrice de selecție practică – Potrivirea șuruburilor la cerințele aplicației

Pe baza datelor de mai sus, utilizați acest cadru pentru a selecta cel potrivit Șuruburi din oțel inoxidabil de înaltă rezistență pentru nevoile dumneavoastră specifice.

The Șuruburi din oțel inoxidabil de înaltă rezistență piața necesită o selecție atentă a aliajului - rezistența la tracțiune și rezistența la coroziune deseori se schimbă. Calitățile austenitice (304, 316) oferă cea mai bună rezistență la coroziune, dar o rezistență mai mică (max 800 MPa). Calitățile martensitice și PH oferă o rezistență mai mare (1.000-1.200 MPa) dar o rezistență mai mică la coroziune, necesitând acoperiri pentru utilizare în exterior. Pentru cele mai solicitante aplicații (construcții de coastă, fabrici chimice, procesare alimentară), A4-80 (316, Clasa 80) oferă echilibrul optim: rezistență la tracțiune de 800 MPa și rezistență la coroziune PREN 24-26. Pentru medii extreme (imersie continuă în apă de mare, substanțe chimice cu conținut ridicat de clorură), treceți la duplex inoxidabil (PREN 32-38) în ciuda costului de 2-3x. Solicitați întotdeauna rapoarte de testare a materialelor (MTR) pentru aplicații critice – verificați atât rezultatele testelor de tracțiune (ISO 3506-1) cât și rezistența la pitting (ASTM G48 pentru testarea cu clorură ferică). Cu selecția corespunzătoare a calității și specificațiile de acoperire, șuruburile inoxidabile de înaltă rezistență oferă 20-50 de ani de servicii fără întreținere.