מידע כללי
פלדות בילתי מחלידות, המכונות לפעמים גם נירוסטה או פלב"מ הן סגסוגת פלדה בעלות מינימום של 10.5% כרום על פי מסה.
התכונה העיקרית של סגסוגות פלב"מ היא העמידות הטובה שלהן בקורוזיה. סגסוגות פלב"מ עמידות בפני קורוזיה או חלודה הנגרמת ממים, לפחות באופן יחסי לפלדות אחרות. עם זאת, אין להן עמידות מוחלטת, במיוחד לא בסביבות נמוכות בחמצן, במליחות גבוהה, או ללא תחלופת אוויר מספקת.
ישנן סגסוגות שונות וטיפולי שטח שונים של פלב"מ המתאימים לסביבות קורוזיביות שונות. השימוש בסגסוגות פלב"מ מתבצע כאשר הן התכונות של הפלדה והן ההתנגדות לקורוזיה מתאימים לדרישות.
סגסוגות פלב"מ שונות מפלדות פחמניות בעיקר מבחינת כמות הכרום. פלדות פחמניות מחלידות בקלות כאשר הן נחשף לאוויר ולחות. שכבת תחמוצת הברזל (חלודה) מאיצה את תהליך הקורוזיה על ידי כך שהיא מקלה על היווצרות תחמוצת הברזל. מכיוון שלתחמוצת הברזל יש צפיפות נמוכה יותר מלפלדה, שכבת התחמוצת מתרחבת ונוטה להתקלף וליפול. בשונה מכך, פלדות אל חלד מכילות כרום בכמות מספקת כדי ליצור שכבת פסיבציה, שכבה אינרטית של תחמוצת כרום על פני השטח. שכבה זו מונעת היווצרות של קורוזיה נוספת על ידי חסימת דיפוזיה של חמצן לפני השטח של הפלדה ומפסיקה את ההתפשטות של הקורוזיה לחלק הארי של המתכת. פסיבציה מתרחשת רק אם שיעור הכרום גבוה מספיק וקיים בסביבה חמצן זמין.
ההתנגדות הטובה לקורוזיה והברק המתכתי הביאה את סגסוגות הפלב"מ לשמש כחומר אידיאלי עבור יישומים רבים. ניתן למצוא סגסוגות פלב"מ כסלילים, לוחות, מוטות, ברים, תיילים וצינורות המשמשים לייצור כלי בישול, סכו"ם, כלי בית, כלי ניתוח, ציוד תעשיית וכן כלי רכב וחלל. מיכלי אחסון ומיכליות המשמשים להובלת מיץ תפוזים ומזון אחר עשויים לעתים קרובות מפלדת אל חלד, בגלל ההתנגדות הטובה שלה לקורוזיה.
תכונות
אוקסידציה (חמצון)
לפלדות אל חלד עמידות גבוהה בחמצון באוויר בטמפרטורת הסביבה. עמידות זו מושגת, בדרך כלל, על ידי הוספת מינימום של 13% כרום (לפי משקל). עבור סביבות קורוזיביות, אחוז הכרום יכול להיות גבוה עד כדי 26%. הכרום יוצר שכבת פסיבציה של תחמוצת כרום תלת ערכי (CR2O3) כאשר הוא נחשף לחמצן. השכבה דקה מכדי להיות גלויה, בסביבות 3-5 ננומטר (כ-15 שכבות אטומיות). אך היא משאירה את המתכת מבריקה וחלקה. השכבה אטומה למים ולאוויר, מגנה על המתכת שמתחתיה, ומתקדמת במהירות כאשר המשטח נשרט. תופעה זו נקראת פסיבציה ונראית במתכות אחרות, כגון אלומיניום וטיטניום. ההתנגדות לקורוזיה יכולה להיות מושפעת לרעה אם מבוצע שימוש בפלב"מ בסביבה ללא חמצן.
עמידות בחומצות
פלדות אל חלד הן בדרך כלל עמידות מאוד בחומצות, אבל הדבר תלוי בסגסוגת, בסוג וריכוז החומצה, ובטמפרטורת הסביבה. פלב"מ 904 עמידה לחומצה גופרתית בטמפרטורת החדר, גם בריכוזים גבוהים. פלב"מים 316 ו-317 עמידים מתחת לריכוז של 10% ופלב"מ 304 לא אמורה לשמש בנוכחות חומצה גופרתית בשום ריכוז. כל סוגי הפלב"מ עמידים לחומצה זרחתית, פלב"מים 316 ו-317 יותר עמידים מפלב"מ 304. פלב"מים 304L ו-430 מתאימות לשימוש עם חומצה חנקתית. חומצה הידרוכלורית תיפגע בכל סגסוגת פלב"מ.
עמידות בבסיסים
סגסוגות פלב"מ מסדרה 300 לא יושפעו מחשיפה לבסיסים חלשים כגון אמוניום הידרוקסיד, גם בריכוזים גבוהים ובטמפרטורות גבוהות. חשיפה של סגסוגות אלו לבסיסים חזקים כגון נתרן הידרוקסיד בריכוזים גבוהים וטמפרטורות גבוהות צפויה להביא לסידוק וקורוזיה, במיוחד עבור בסיסים המכילים כלורידים כגון נתרן היפוכלוריד.
עמידות לחומרים אורגניים
סגסוגות פלב"מ 316 ו-317 משמשות לאחסון וטיפול בחומצה אצטית, במיוחד בתמיסות המכילות גם חומצה פורמית וכאשר אין אוורור מספק (חמצן מסייע בהגנה על הסגסוגת בתנאים כאלו), למרות ש-317 מספקת את רמת ההתנגדות הגבוהה ביותר לקורוזיה. סגסוגת 304 נפוצה בשימוש עם חומצה פורמית למרות שהיא נוטה לשנות את צבעהתמיסה. לכל סגסוגות הפלב"מ יש התנגדות לפגיעה מאלדהידים ואמינים, אם כי במקרה זה סגסוגת 316 עדיפה על 304. צלולוז אצטט יפגע בפלב"מ 304 אלא אם נשמרת טמפרטורה נמוכה. שומנים וחומצות שומן יפגעו בפלב"מ 304 רק בטמפרטורות הגבוהות מ-302°C, ועל פלב"מ 316 מעל 260°C, בעוד שפלב"מ 317 לא יושפע מהן בכל הטמפרטורות.
תכונות חשמליות ומגנטיות
כמו לפלדות אחרות, לפלב"מים יש הולכה חשמלית נמוכה ביחס לנחושת.
מתכות רבות הבאות במגע עם פלב"מ, במיוחד בסביבה לחה או חומצית, עלולות לעבור קורוזיה גלוונית, גם אם הדבר לא ישפיע על הפלב"מ עצמה.
פלדות אל חלד פריטיות ומרטנזיטיות הן מגנטיות. פלדות אל חלד אוסטניטיות הן לא מגנטיות. הקשיית מעווטים, תוך כדי עיבוד לדוגמה, יכולה לגרום לפלדות אל חלד אוסטניטיות להיות מעט מגנטיות.
פלדות בלתי מחלידות
יש לך עוד שאלות?
ניתן לפנות אלינו בכל שאלה בתחום מטלורגיה, בדיקות, חומרים וחקרי כשל בטלפון:
052-5912775
או במייל:
info@metallabs.co.il
בנוסף, ניתן לפנות אלינו בכל שאלה:
יש ערך נוסף שאתה מעוניין בו או שאתה רוצה להוסיף ערך נוסף?
פנה אלינו בטלפון:
052-5912775
או במייל:
info@metallabs.co.il
בנוסף, ניתן לפנות אלינו בכל בקשה:
סוגי פלדות אל חלד
ישנם סוגים שונים של פלדות אל חלד: הוספה של ניקל, למשל, מייצבת את המבנה האוסטניטי של הברזל. מבנה גבישי זה גורם לפלדות כאלה כמעט שלא להיות מגנטית ופחות שבירות בטמפרטורות נמוכות. לקבלת קשיות וכוח, מוספים יותר פחמן, בשילוב עם טיפול תרמי נכון. פלדות אל חלד כאלה משמשות במוצרים כגון סכיני גילוח, סכו"ם, וכלים.
כמויות משמעותיות של מנגן משמשות בסגסוגות פלב"מ רבות. מנגן מייצב מבנה אוסטניטי, בדומה לניקל, אבל בעלות נמוכה יותר.
פלדות אל חלד מסווגות גם על ידי המבנה הגבישי שלהן:
פלב"מ אוסטניטיות- סדרות 200 ו-300. פלדות אל חלד בעלות מבנה גבישי אוסטניטי, כלומר, מבנה גביש קובי ממורכז פאות (face-centered cubic). פלב"מים אוסטניטים מהוות כ-70% מכלל ייצור הפלב"מים. הן מכילות מקסימום של 0.15% פחמן, מינימום של כרום 16% ומספיק ניקל ו/או מנגן כדי לשמור על מבנה אוסטיניטי בכל הטמפרטורות בין האזור הקריאוגני לנקודת ההתכה של הסגסוגת.
-
סדרה 200- סגסוגות אוסטיניטיות המכילות כרום, ניקל ומנגן. את סגסוגת 201 ניתן להקשות על ידי עיבוד בקור. סגסוגת 202 הוא פלב"מ כללית. הפחתת אחוז הניקל והגברת אחוז המנגן גורמת לירידה בהתנגדות לקורוזיה.
-
סדרה 300- סגסוגת הפלב"מ הנפוצה ביותר היא 304, הידועה גם בשם 18/8 מכיוון שהיא מכילה 18% כרום ו-8% ניקל. סגסוגת 304 עשויה גם להיקרא נירוסטה A2. הסגסוגת האוסטיניטית השניה הנפוצה ביותר היא סגסוגת 316, המכונה גם נירוסטה A4, משמש בעיקר עכב העמידות המוגברת שלה בפני קורוזיה. ההרכב האופייני של 18% כרום ו-10% ניקל, הידוע בכינויו נירוסטה 18/10, משמש לעתים קרובות כסכו"ם וכלי בישול באיכות גבוהה.
פלדות אל חלד סופר-אוסטניטיות, כגון סגסוגות Allegheny Ludlum ,AL-6XN ו-254SMO, הן בעלות התנגדות גבוהה לקורוזית גימום וקורוזיית נקיקים הנגרמות כתוצאה מכלורידים, כתוצאה מתכולת מוליבדן גבוהה (> 6%) ותוספת חנקן. כמו כן, אחוז הניקל הגבוה בהן נותן עמידות טובה יותר בקורוזיית מאמצים בהשוואה לסדרה 300. אחוז המסגסגים הגבוה פלדות אל חלד סופר-אוסטניטיות מעלה באופן משמעותי את המחיר שלהן בעוד שפלדות אל חלד אחרות יכולות להציע ביצועים דומים בעלות נמוכה יותר עבור ישומים מסויימים. לדוגמה, גרסאות נמוכות פחמן, כגון 316L או 304L, משמשות כדי למנוע בעיות קורוזיה הנגרמות מריתוך. סגסוגת 316LVM היא המועדפת מבחינת תאימות תוך גופית (biocompatibility). הסימון L מסמן כי אחוז הפחמן של הסגסוגת הוא מתחת ל-0.03%, דבר המקטין את השפעת הרגישות לסנסיטיזציה (הצטברות של כרום קרביד בגבולות גרעין) הנגרמת על ידי טמפרטורות גבוהות הנוצרות בתהליך הריתוך.
פלב"מ פריטיות- לפלדות אל חלד בעלות מבנה פריטי יש בדרך כלל תכונות הנדסיות טובות יותר מלפלב"מים אוסטניטיות, אך ההתנגדות שלהן לקורוזיה פחותה, כתוצאה מאחוזי כרום וניקל נמוכים. הן גם בדרך כלל פחות יקרות. לפלדות אל חלד פריטיות יש מבנה גבישי ממורכז גוף (Body-centered cubic). הן יכולות להכיל בין 10.5% ל-27% כרום עם מעט מאד, אם בכלל, ניקל. רוב הסגסוגות מכילות מוליבדן; חלקן מכילות אלומיניום או טיטניום.
פלב"מ מרטנזיטיות- לפלדות אל חלד מרטנזיטיות אין את אותה עמידות בקורוזיה שיש לשתי קבוצות הפלב"מ האחרות, אבל הן חזקות וקשות מאוד, כמו גם בעלות כושר עיבוד טוב, והן יכולות לעבור הקשיה נוספת על ידי טיפולים תרמים. פלב"מ מרטנזיטיות מכילות כרום (12-14%), מוליבדן (0.2-1%), ניקל (פחות מ -2%), ופחמן (כ 0.1-1%) (מעלה קשיות אבל גם פריכות).
פלב"מ דופלקס- פלדות אל חלד בעלות מיקרומבנה מעורב של אוסטניט ופריט. לרוב המטרה היא לייצר תערובת של 50/50, אם כי בסגסוגות מסחריות היחס עשוי להיות 40/60. לפלדות אל חלד דופלקס יש חוזק כפול בערך בהשוואה לפלדות אל חלד אוסטניטיות וגם שיפור התנגדות לקורוזיה מקומית, במיוחד לקורוזיית גימום, קורוזית נקיקים וקורוזית מאמצים. פלב"מ דופלקס מאופיינות בכרום גבוה (19-32%) ומוליבדן (עד 5%) ותוכן ניקל נמוך יותר מבפלדות אל חלד אוסטניטיות.
התכונת של פלדות אל חלד דופלקס מושגות על ידי שימוש באחוז מסגסגים נמוך יותר מאשר בפלדות אל חלד סופר-אוסטיניטות, מה שהופך את השימוש בהן לחסכוני יותר עבור יישומים רבים.
ניתן לסווג את פלב"מ הדופלקס למספר קבוצות על פי תכולת המסגסגים שלהן ועמידותן בקורוזיה:
פלב"מ PH- פלדות אל חלד בעלות מיקרומבנה מרטנזיטי אשר מקבלות הקשייה נוספת על ידי שיקוע מתבדלים (Precipitation Hardening). לפלב"מ אלו יכולה להיות התנגדות לקורוזיה ברמה דומה לזו של פלב"מ אוסטניטיות. הנתך הנפוץ ביותר בקבוצע זו, 17-4PH, מכיל כ-17% כרום ו-4% ניקל.