Forschung zu Eigenschaften und Anwendung von ferritischem Edelstahl
1 Atmosphärische Korrosionsbeständigkeit
Da ferritisch rostfreier Stahl hat eine gute atmosphärische Korrosionsbeständigkeit und wurde in letzter Zeit als Dach und Vorhangfassade von Gebäuden verwendet. Allerdings ist die atmosphärische Umgebung in Meeresnähe besonders rau, insbesondere die Schwebstoffe aus Meerwasser und Luft sind recht korrosive Stoffe. Daher wurde der in diesen Umgebungen verwendete ferritische Edelstahl mit hohem Chromgehalt entwickelt.
Rostfreier Stahl, der gegen atmosphärische Korrosion beständig ist, enthält viel Chrom und viel Molybdän, und eine geringe Menge an Niob und Titan wird hinzugefügt. Dieser Stahl enthält tatsächlich 22% Chrom und 1.2% Molybdän. Ausreichend Chrom und Molybdän sind unerlässlich, um die Lochfraßbeständigkeit von Edelstahl zu verbessern. Austenitischer Edelstahl der Typen 304 und 316 weist eine signifikante Zunahme der Rostfläche mit der Zunahme der Anzahl der zyklischen Korrosionstestzyklen auf.
Bei ferritischen Edelstählen wie Typ 444 und F&E-Stahl nahm der Rostbereich dagegen während der ersten 600 Testzyklen leicht zu und nach einem längeren Testzyklus war der Rostbereich in einem gesättigten Zustand. Die Forschungs- und Entwicklungsstähle (22Cr-1.2Mo-Nb, Ti) zeigen, dass der Rostbereich in allen Testperioden am geringsten ist.
2 Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion
Edelstahl 410L oder 409 wird aufgrund seiner guten Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit und Hitzebeständigkeit als Material für Abgasreinigungssysteme von Kraftfahrzeugen verwendet. In den letzten Jahren hat sich die Auslegungstemperatur von Automobilabgasen erhöht. Dies liegt daran, dass die Erhöhung der Kraftfahrzeugabgastemperatur den Umwandlungswirkungsgrad der Katalysatoren verbessern und schädliche Gase wie NOx, SOx und Kohlenwasserstoff(HC)-Emissionen reduzieren kann.
Der Temperaturanstieg kann jedoch zu schlechteren Materialkorrosionsbedingungen führen. Chromkarbid führt beispielsweise bei Abgastemperatur zu Ablagerungen am Schalldämpfer, dh bei einer Temperatur von 400 bis 500°C führt es zu Chromverarmung an der Korngrenze und interkristalliner Korrosion. Da der Schweißbereich besonders empfindlich gegenüber interkristalliner Korrosion ist, ist es notwendig, die Korrosionsbeständigkeit von ferritischem Edelstahl mit 12% Cr zu verbessern. Eine andere Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, einen neuen ferritischen Edelstahl zu entwickeln.
Ein Beispiel ist die Zugabe von Niob zu Stahl mit 12% Cr. Diese Stähle werden in großem Umfang in Kraftfahrzeugabgassystemen als interkristalline korrosionsbeständige Materialien verwendet, wie etwa Frontkanäle, zentrale Rohre und Schalldämpfer. Es ist allgemein bekannt, dass die Verringerung des Kohlenstoff- und Stickstoffgehalts in Stahl sehr wirksam ist, um interkristalline Korrosion zu verhindern. Auf diese Weise kann die Zugabe von Niob und Titan zu Stahl dessen Beständigkeit gegenüber interkristalliner Korrosion weiter verbessern.
3 Formbarkeit
Die Verwendung von ferritischem rostfreiem Stahl ist so breit gefächert, und die Eigenschaften von ferritischem rostfreiem Stahl, die für jede Verwendung erforderlich sind, sind unterschiedlich. Die Umformbarkeit von ferritischem rostfreiem Stahl ist jedoch schlechter als die von austenitischem rostfreiem Stahl wie 304-Stahl. Obwohl der γ-Wert von ferritischem Edelstahl, d. h. der Tiefziehfähigkeitsindex, in einem weiten Bereich von 1.0 bis 2.0 variiert, ist der n-Wert, d 0.2 aus austenitischem Edelstahl. Bei gezogenen Produkten ist es schwierig, ferritischen Edelstahl zu verwenden, um austenitischen Edelstahl zu ersetzen. Wenn Sie es ersetzen möchten, müssen Sie das Design des Produkts ändern und es in eine gezeichnete Form entwerfen.
4 Belastbarkeit
Der Einfluss von Titan und Niob auf die Druckumformbarkeit wurde intensiv erforscht, wobei der Fokus hauptsächlich auf dem durchschnittlichen γ-Wert liegt. Die Schlussfolgerung ist, dass eine angemessene Menge dieser Elemente die Druckformbarkeit effektiv verbessern kann. Eine übermäßige Zugabe dieser Elemente kann jedoch auch schädliche Auswirkungen haben.
So steigt beispielsweise mit steigendem Gehalt an Titan und Niob auch die Umwandlungstemperatur von Längsrissen. Obwohl ferritischer Edelstahl einen guten mittleren γ-Wert hat, kann die duktile Sprödigkeitsübergangstemperatur die Tiefziehfähigkeit beeinträchtigen. Da die Umwandlungstemperatur einer der entscheidenden Faktoren für die Umformbarkeit ist, kann die Umformung bei einer höheren Umwandlungstemperatur schwierig sein.
5 Hochtemperaturfestigkeit
409L (11Cr-Ti) Edelstahl wird als Material für Automobil-Auspuffkrümmer verwendet, und die Abgastemperatur ist auf etwa 800°C ausgelegt. Wenn die Abgastemperatur etwa 900 °C beträgt, wird Edelstahl 430J1L (18Cr–0.4Nb–0.5Cu) verwendet. Allerdings steigt die Abgastemperatur weiter an, was eine weitere Verbesserung der Edelstahlqualität erfordert.
Auf diese Weise kann die Hitzebeständigkeit von herkömmlichem ferritischem Edelstahl mit hohem Chromgehalt den Anforderungen von Abgaskrümmern nicht gerecht werden. Daher besteht seit jeher eine starke Nachfrage nach kostengünstigen hochwarmfesten ferritischen Edelstählen. Unter Berücksichtigung dieser Nachfrage wurde die Wirkung der Zugabe von Niob und Molybdän auf die Hochtemperaturleistung untersucht.