Stal nierdzewna słynie nie tylko ze swojej wysokiej wytrzymałości oraz odporności na uszkodzenia mechaniczne. Jest także doskonałym przewodnikiem ciepła i wykazuje właściwości antykorozyjne. Bez wątpienia znajduje się w czołówce materiałów wykorzystywanych do produkcji narzędzi, urządzeń oraz maszyn. Jednym z najbardziej popularnych i najczęściej stosowanych tworzyw w tej grupie jest stal austenityczna. Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości fizyczne i chemiczne znalazła zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Czym jest stal austenityczna i co ją charakteryzuje? W jakich branżach wykorzystywana jest najczęściej? Czym różni się od stali ferrytycznej oraz martenzytycznej? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz poniżej.
Stal austenityczna – co to właściwie jest?
Nazwa pochodzi strukturalnego składnika stali, zwanego austenitem. Jest to międzywęzłowy roztwór stały węgla oraz innych dodatków stopowych w żelazie, o budowie przestrzenno-centrycznej. Najpopularniejsze są stopy stali austenitycznej o zawartości 18% chromu i 10% niklu. Połączenie jej z innymi pierwiastkami zapewnia stali trwałą strukturę i odporność na korozję. Im wyższa ich zawartość w składzie, tym bardziej zwiększają się jej właściwości fizyko-chemiczne. Na rynku stali nierdzewnej obserwuje się bardzo duże zapotrzebowanie na ten rodzaj materiału, zwłaszcza o strukturze chromowo-niklowej. Stanowi on ponad 50% całkowitej produkcji stali. Rodzaje stali austenitycznej różnią się między sobą składem chemicznym.
Czym różni się stal austenityczna od ferrytycznej i martenzytycznej?
Wyróżnia się kilka typów stali nierdzewnej, o różnych właściwościach i wytrzymałości. Najczęściej stal austenityczną porównuje się do ferrytycznej. Wykazuje ona o wiele mniejszą odporność na korozję, co spowodowane jest niższą zawartością chromu w składzie stopu. Ponadto stal austenityczna ma prawie dwukrotnie wyższą wartość wydłużania. Ze względu na to, że stal ferrytyczna w przeciwieństwie do austenitycznej jest odporna na korozję śródkrystaliczną wywołaną chlorkami, często łączy się oba stopy. W wyniku tego powstaje stal austenityczno-ferrytyczna (duplex).
Wśród stali nierdzewnych można wyróżnić jeszcze jeden rodzaj – stal martenzytyczną. Jest to schłodzona w procesie produkcji stal austenityczna, która w efekcie ulega zahartowaniu. Otrzymana struktura jest znacznie twardsza, wykazuje wyższą wytrzymałość i odporność na ścieranie, niż wspomniana wcześniej austenityczna. Ma jednak wyższe właściwości magnetyczne i jest mniej odporna na korozję.
Czym charakteryzuje się stal austenityczna?
Nierdzewna stal austenityczna jest bardzo odporna na czynniki atmosferyczne i uszkodzenia. Najczęściej wykorzystywana jest w warunkach, w których występuje wysoka temperatura lub wilgotność. Swoją niezwykłą wytrzymałość zawdzięcza przede wszystkim domieszkom takich pierwiastków jak chrom, tytan lub nikiel, które umacniają roztwór austenitu.
Stal austenityczną cechuje dosyć niska plastyczność, jednak ma doskonałą ciągliwość w szerokim zakresie temperatur. Nadaje się do odkształceń na zimno, zwłaszcza poddając ją metodzie głębokiego tłoczenia. Charakteryzuje się również dobrą spawalnością i odpornością na pękanie. Stal austenityczna nie nadaje się do obróbki metodą skrawania, jednak przy dopasowaniu odpowiednich parametrów jest to możliwe w wielu przypadkach.
Wśród wielu zalet należy podkreślić, że stal austenityczna wykazuje bardzo dobrą odporność na działanie kwasów o mniejszej intensywności niż kwas siarkowy. Zawdzięcza to przede wszystkim dodaniu do jej stopu chromu oraz niklu. Warto również wspomnieć o jeszcze jednej, bardzo ważnej zalecie – stal austenityczna jest niemagnetyczna po poddaniu jej obróbce cieplnej. Są jednak sytuacje, w których może być odwrotnie.
Przyczyny magnetyczności stali austenitycznej
Austenityczna stal nierdzewna, ze względu na swoją strukturę, sama w sobie jest niemagnetyczna. Skład chemiczny oraz warunki obróbki mogą jednak spowodować, że zyska ona magnesowalność.
- Obróbka plastyczna na zimno – podczas kształtowania gotowych elementów, np. obróbki skrawaniem, rozciągania, głębokiego tłoczenia, może powstać martenzyt. Wpływa on na magnetyczność stali austenitycznej.
- Forma wyrobu – pręty i druty wykonane ze stali austenitycznej mogą wykazywać większą magnetyczność niż płaskie elementy, np. blachy.
- Sposób wytwarzania – elementy, które są odlewane ze stali, mają większy udział ferrytu w strukturze niż te poddawane obróbce plastycznej.
- Spawanie – stal austenityczna podczas spawania wymaga użycia spoiw, które zawierają w swoim składzie niewielką ilość ferrytu. Powoduje on wzrost właściwości magnetycznych.
Zastosowanie stali austenitycznej w przemyśle
Wysoka odporność na warunki atmosferyczne i wytrzymałość na uszkodzenia sprawiła, że stal austenityczna znalazła szerokie zastosowanie w przemyśle. Przede wszystkim wykorzystywana jest w branży chemicznej i petrochemicznej. Używana jest do budowy urządzeń do produkcji, przechowywania oraz transportu kwasu azotowego. Stosuje się ją również do produkcji rurociągów, a także wymienników ciepła.
Stal austenityczna stosowana jest na szeroką skalę w budownictwie i architekturze. Używana jest też do tworzenia konstrukcji lotniczych, kolejowych oraz okrętowych. Wykorzystywana jest bardzo często w inżynierii budowlanej, m.in. do pokrycia dachów, drzwi, paneli elewacyjnych, a nawet oświetlenia zewnętrznego. Jest też jednym z głównych materiałów w produkcji używanych na co dzień sprzętów gospodarstwa domowego – zlewów, zmywarek oraz naczyń kuchennych.
Odporność na korozję sprawia, że stal austenityczna doskonale sprawdza się w produkcji zbiorników wykorzystywanych w przemyśle mleczarskim oraz piwowarskim. Używa się jej również do tworzenia beczek, w których przechowuje się wino lub solone pożywienie, np. mięso. Stal austenityczna stosowana jest w produkcji elementów mających kontakt z pektyną używaną do wyrobu dżemów lub konfitur.
