Отличие мартенсита от аустенита: В чем отличия аустенитных, ферритных, дуплексных и мартенситных сталей

Разница между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью

Ключевое различие между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью заключается в том, что кристаллическая структура Аустенитной нержавеющей стали представляет собой гранецентрированную кубическую структуру, тогда как кристаллическая структура Мартенситной нержавеющей стали представляет собой объемно-центрированную кубическую структуру.

Существует четыре основных группы нержавеющей стали в зависимости от кристаллической структуры стали: аустенитная, ферритная, мартенситная и двухфазная. Микроструктура этих сплавов зависит от присутствующих в них легирующих элементов. Таким образом, эти сплавы также имеют различные легирующие элементы.

Содержание

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое Аустенитная нержавеющая сталь
3. Что такое Мартенситная нержавеющая сталь
4. В чем разница между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью
5. Заключение

Что такое Аустенитная нержавеющая сталь?

Аустенитная нержавеющая сталь — это тип нержавеющей стали, имеющий аустенит в качестве своей первичной кристаллической структуры. Данная кристаллическая структура аустенита является гранецентрированной кубической, в которой есть один атом в каждом углу куба, и есть один атом в каждой грани (в центре грани). Получается такая структура с помощью добавления никеля, марганца и азота. Из-за своей кристаллической структуры аустенитные стали не подвергаются термообработке. Кроме того они являются немагнитными.

Структура Аустенитной нержавеющей стали

Аустенитная нержавеющая сталь подразделяется на два основных типа: 300 и 200. Первая приобретает аустенитную структуру после добавки никеля, тогда как во второй никель заменяют на марганец и азот. Нержавеющая сталь 300 имеет множество подтипов. Самой распространенной является тип 304 (она ещё называется как 18/8 или A2). Нержавеющая сталь 304 используется для изготовления кухонной утвари, столовых приборов, а также для  изготовления кухонного оборудования. Следующая по распространенности является нержавеющая аустенитная сталь 316. Для повышения устойчивости к кислотам и для устойчивости к локальным воздействиям — она содержит молибден.

При добавлении азота в аустенитную нержавеющую сталь 200 — это придаёт ей большую механическую прочность по сравнении с аустенитной нержавеющей сталью серии 300.

Сплав 20 (Carpenter 20) — это аустенитная нержавеющая сталь, которая обладает стойкостью к горячей серной кислоте, а также к другим агрессивным средам. Сплав 20 обладает отличной стойкостью к коррозионному растрескиванию при кипении 20–40% серной кислоты. Этот сплав обладает отличными механическими свойствами. Кроме того, во время сварки, наличие ниобия в этом сплаве предотвращает выпадение карбидов.

Жаропрочные аустенитные нержавеющие стали предназначены для работы при высоких температурах — около 600 °C. Эти сплавы предотвращают коррозию и сохраняют механические свойства, такие как прочность (предел текучести), а также сохраняют сопротивление ползучести. Добавки кремния, а также алюминия. Коррозионная стойкость в этих сталях обеспечивается наличием хрома с кремнием, а также алюминием. В серосодержащих средах никель в этих сталях слабо помогает. Для предотвращения этого, добавляют Si и Al, образующие стабильные оксиды. Редкоземельные элементы, такие как церий, повышают стабильность оксидной пленки.
Аустенитные нержавеющие стали 309 и 310, предназначены для использования при высоких температурах — более 800 °C.

Аустенитная нержавеющая сталь испытывается с помощью метода неразрушающего контроля с использованием контроля проникающего красителя. Кроме того другой метод испытания — это вихретоковые испытания.

Что такое Мартенситная нержавеющая сталь?

Мартенситная нержавеющая сталь — это особый тип сплава из нержавеющей стали, который может быть закален и отпущен с помощью нескольких способов старения/термообработки. Типичным примером мартенситной нержавеющей стали является X46Cr13.

Структура Мартенситной нержавеющей стали

Характерная объемно-центрированная тетрагональная мартенситная микроструктура была впервые обнаружена немецким микроскопистом Адольфом Мартенсом около 1890 года. В 1912 году Элвуд Хейнс подал заявку на патент США на мартенситный сплав нержавеющей стали. Этот патент не выдавался до 1919 года. В 1912 году Гарри Брирли из исследовательской лаборатории Браун-Ферт в Шеффилде, Англия, в поисках коррозионно-стойкого сплава для стволов, открыл и впоследствии промышленно использовал мартенситный сплав из нержавеющей стали. Об этом открытии было объявлено через два года в январской газете 1915 года The «New York Times».

Обзор. Нержавеющие мартенситные стали могут быть высокоуглеродистыми или низкоуглеродистыми сталями, построенными на основе состава железа, от 12% до 17% хрома, углерода от 0,10% (тип 410) до 1,2% (тип 440C)

• Нержавеющие мартенситные стали с углеродом
  до 0,4% из-за своих механических свойств используются в насосах, клапанах, валах.
• Выше 0,4% — используются из-за их износостойкости в хирургических лезвиях, для столовых приборов, в пластиковых литьевых формах).

Пинцет из мартенситной нержавеющей стали

Они могут содержать некоторое количество Ni (тип 431), более высокое содержание Cr и/или Мо, тем самым улучшая коррозионную стойкость и, поскольку содержание углерода также мало, ударная вязкость улучшается. Марка EN 1.4313 (CA6NM) с низким содержанием C, 13% Cr и 4% Ni обеспечивает хорошие механические свойства, хорошую способность к заливке, хорошую свариваемость и хорошую устойчивость к кавитации. Она используется почти для всех гидроэлектрических турбинах в мире. Добавки B, Co, Nb, Ti улучшают высокотемпературные свойства, в частности сопротивление ползучести (используется для теплообменников в паровых турбинах). Особый сорт — тип 630 (также называемый 17/4 PH), который является мартенситным и затвердевает при осаждении при 475 °C.

Механические Свойства. Они закаливаются термической обработкой (в частности, закалкой и снятием напряжений или закалкой и отпуском. Состав сплава и высокая скорость охлаждения закаливания обеспечивают образование мартенсита. Мартенсит обладает низкой ударной вязкостью и, следовательно, хрупок. Закаленный мартенсит придает стали хорошую твердость и высокую ударную вязкость, в основном используется для медицинских инструментов.

Обработка. Когда при изготовлении требуются формуемость и мягкость, используется сталь с максимальным содержанием углерода 0,12%. При увеличении содержания углерода возможно упрочнение и отпуск при достижении предела прочности при растяжении в диапазоне от 600 до 900 Н/мм2 в сочетании с разумной вязкостью и пластичностью. В этих условиях эти стали находят много полезных общих применений, где требуется умеренная коррозионная стойкость. Кроме того, с более высоким диапазоном содержания углерода в закаленном и слегка отпущенном состоянии может быть достигнут предел прочности на разрыв около 1600 Н/мм2 с пониженной пластичностью.

Контроль. Мартенситная нержавеющая сталь может быть подвергнута неразрушающему контролю с использованием метода магнитного контроля частиц , в отличие от аустенитной нержавеющей стали.

Мартенситные нержавеющие стали в зависимости от их содержания углерода подразделяются на:

• Коррозионно-стойкие технические стали, используемые в различных областях машиностроения для изготовления: насосов, клапанов, валов лодок.
• Стойкие к коррозии стали: столовые приборы, медицинские инструменты (скальпели, бритвы и внутренние зажимы), подшипники (шарикоподшипники), лезвие бритвы, литьевые формы для полимеров, тормозные диски для велосипедов и мотоциклов

В чем разница между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью?

Аустенитная нержавеющая сталь — это форма сплава нержавеющей стали, которая обладает исключительной коррозионной стойкостью и впечатляющими механическими свойствами, в то время как мартенситные нержавеющие стали — это сплав, в котором больше хрома и обычно в нем нет никеля. Ключевое различие между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью состоит в том, что кристаллическая структура аустенитной нержавеющей стали представляет собой гранецентрированную кубическую структуру, тогда как для мартенситной нержавеющей стали это объемно-центрированная кубическая структура.

Кроме того, еще одно различие между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью состоит в том, что аустенитная нержавеющая сталь содержит никель, а мартенситная нержавеющая сталь — нет. Содержание никеля в аустенитной нержавеющая стали составляет от 8 до 10%. Кроме того, аустенитная нержавеющая сталь является диамагнитной, а мартенситная форма — ферромагнитной.

Заключение — Аустенитная и Мартенситная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь — это сплав нержавеющей стали, который обладает исключительной коррозионной стойкостью и впечатляющими механическими свойствами, в то время как Мартенситные нержавеющие стали — это сплав, в котором больше хрома и обычно в нем нет никеля. Ключевое различие между Аустенитной и Мартенситной нержавеющей сталью состоит в том, что кристаллическая структура Аустенитной нержавеющей стали является гранецентрированной кубической структурой, тогда как кристаллическая структура Мартенситной нержавеющей стали является объемно-центрированной кубической структурой.

Мартенситное превращение | Материаловедение

Мартенсит — это пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в α-железе. Мартенсит образуется из сильно переохлажденного аустенита во время полиморфного превращения кристаллической решетки γ-железа (ГКЦ) в кристаллическую решетку α-железа (ОЦК) без выделения углерода из твердого раствора.
Если в равновесном состоянии концентрация углерода в феррите не превышает 0,02 %, то концентрация углерода в мартенсите такая же, как в исходном аустените, и может достигать 2,14 %.
Наиболее просто и наглядно образование мартенсита в стали можно описать схемой Бейна (рис. 1). Атомы углерода мартенсита находятся в октаэдрических порах элементарной ячейки α-железа и сильно деформируют ее. В результате элементарная ячейка мартенсита вместо кубической становится тетрагональной, в которой параметр с больше, чем а. С повышением содержания углерода высота с тетрагональной призмы увеличивается. В то же время увеличивается и соотношение с/а. Превращение аустенита в мартенсит происходит по механизму сдвига, когда атомы железа сдвигаются в пространстве на незначительные (меньшие межатомных) расстояния относительно соседних атомов без перемещения мест. В результате такого сдвига происходит мгновенное γ→α превращение с огромной скоростью (≈103 м/с) роста каждой пластины мартенсита. Следовательно, мартенситное превращение относится к бездиффузионным процессам.

Рис 1 — Процесс образования (а) и элементарная кристаллическая ячейка (б) мартенсита: а, с — параметры ячейки;° — атом железа; • — атом углерода

Кристаллы мартенсита в плоскости шлифа выглядят как параллельные или расположенные под углом 60 и 120° пластины (рис. 2), что объясняется образованием мартенсита лишь в определенных кристаллографических плоскостях. По этим плоскостям кристалл мартенсита, который растет, и кристалл исходного аустенита связаны (когерентны) от латинского соhaeretia (связь).

Рис 2-Игольчатая структура мартенсита

Два кристалла когерентны, если кристаллические решетки связаны в определенной кристаллографической плоскости. Поскольку мартенсит и аустенит имеют разные удельные объемы, то в плоскостях связи возникают напряжения, которые превышают предел текучести. Эти напряжения предопределяют нарушение когерентности и образование межфазовой границы с неупорядоченным расположением атомов. Во время охлаждения аустенит начинает превращаться в мартенсит при определенной начальной температуре М_Н, которая не зависит от скорости охлаждения, в отличие от перлитного превращения. Заканчивается мартенситное превращение при конечной температуре М_К. Таким образом, мартенсит образуется преимущественно в интервале температур М_Н…М_К. Если приостановить охлаждение, то мартенситное превращение остановится.
Кинетику мартенситного превращения в интервале температур М_Н…М_К часто представляют графически мартенситной кривой, построенной в координатах часть мартенсита — температура t (рис. 3). Как видим, со снижением температуры стали часть образованного мартенсита увеличивается, причем не в результате роста кристаллов, а из-за образования новых кристаллов. При конечной температуре мартенситного превращения МK еще остается определенное количество непревращенного аустенита А, который называется остаточный аустенит. Чем ниже температура М_K, тем его больше в закаленной стали. Остаточный аустенит вызывает неоднородность свойств закаленной стали.

Рис 3-Мартенситная кривая

На числовые значения температур М_Н и М_К существенно влияют концентрация углерода в стали и легирующие элементы. Чем больше концентрация углерода, тем ниже интервал температур мартенситного превращения (рис. 4). По концентрации углерода более 0,5 % мартенситное превращение сдвигается в зону отрицательных температур. Все легирующие элементы, за исключением кобальта и алюминия, снижают положение точек М_Н и М_К. Мартенситное превращение, в отличие от перлитного, не имеет инкубационного периода. Образованный мартенсит характеризуется высокой твердостью (до 65 НRС), прочностью и хрупкостью.

Рис 4-Зависимость температуры начала М_Н и конца М_К мартенситного превращения от концентрации углерода в стали

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать любые решения по всем разделам материаловедение. Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.

Мартенситная и аустенитная сталь – в чем разница

Блог ThePipingMart Металлы Мартенситная и аустенитная сталь – в чем разница

20 января 2023 г. 20 января 2023 г.

| 10:59

Нержавеющая сталь — это тип металлического сплава, состоящего из железа и хрома. Более высокая концентрация хрома создает защитную оксидную пленку, которая предотвращает коррозию металла. Нержавеющая сталь также имеет много других преимуществ, таких как термостойкость, прочность и пластичность. Но знаете ли вы, что существует два разных типа нержавеющей стали? Мартенситная и аустенитная стали имеют явные различия в составе и свойствах, которые в конечном итоге влияют на их применение. Давайте рассмотрим разницу между этими двумя типами нержавеющей стали.

Мартенситная сталь

Мартенсит является результатом процесса, называемого закалкой, при котором сталь быстро охлаждается для получения чрезвычайно твердого материала с очень низкой пластичностью. Мартенсит обладает высокой прочностью, что делает его идеальным для применений, требующих сопротивления износу или истиранию. Он также обладает сильными магнитными свойствами из-за содержания феррита, что придает ему превосходную электропроводность. Однако мартенсит не устойчив к коррозии или окислению, поэтому его необходимо покрывать или обрабатывать смазкой, если он будет использоваться в агрессивных средах.

Аустенитная сталь

Аустенит представляет собой немагнитную форму нержавеющей стали, которая содержит не менее 16% хрома и 8% никеля в своем составе. Эта комбинация придает аустениту превосходную коррозионную стойкость, а также хорошие характеристики формуемости и свариваемости. Аустенит также обладает превосходными механическими свойствами, такими как высокая пластичность, предел прочности при растяжении, ударная вязкость и превосходное сопротивление ползучести при повышенных температурах по сравнению с мартенситом. В результате аустенит обычно используется для таких применений, как оборудование для химической обработки и ядерные реакторы, из-за его превосходных свойств коррозионной стойкости.

Разница между мартенситной и аустенитной сталью

• Мартенситная сталь — это тип стали, содержащий от 0,8 до 1,2% углерода. Этот тип стали твердый и хрупкий, и его не так легко сваривать, как аустенитную сталь.
• Аустенитная сталь — это тип стали, содержащий от 0,8 до 1,2% углерода. Этот тип стали мягкий и пластичный и легко сваривается.
• Мартенситная сталь подвергается термической обработке для достижения желаемых свойств, в то время как аустенитная сталь не требует термической обработки.
• Мартенситная сталь обычно используется для изделий, требующих высокой твердости, таких как ножи и режущие инструменты, а аустенитная сталь обычно используется для изделий, требующих высокой пластичности, таких как оборудование для пищевой промышленности.
• Мартенситная сталь более подвержена коррозии, чем аустенитная сталь, что делает более важной защиту от коррозии в тех случаях, когда она используется.

Вывод:

Вот и все! Это лишь некоторые различия между мартенситными и аустенитными нержавеющими сталями. В то время как оба предлагают уникальные преимущества в зависимости от приложения, для которого они используются, понимание различий между ними помогает нам убедиться, что мы выбрали правильный для нужд нашего проекта! Для тех, кто ищет дополнительную информацию о выборе между этими двумя типами нержавеющей стали, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к Metric Marketing сегодня! Мы будем рады ответить на любые ваши вопросы о выборе правильного типа нержавеющей стали для ваших конкретных потребностей проекта!

Абхишек Модак

Абхишек — опытный блоггер и отраслевой эксперт, который делится своими взглядами и знаниями по различным темам. Своими исследованиями Абхишек предлагает ценные идеи и советы профессионалам и энтузиастам. Подпишитесь на него, чтобы получить экспертные советы о последних тенденциях и разработках в металлургической промышленности.

Разница между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью

Основное различие между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью заключается в том, что кристаллическая структура аустенитной нержавеющей стали представляет собой гранецентрированную кубическую структуру, тогда как кристаллическая структура мартенситной нержавеющей стали представляет собой объемно-центрированную кубическую структуру.

Существует четыре основные группы нержавеющей стали в зависимости от кристаллической структуры стали: аустенитная, ферритная, мартенситная и дуплексная. Эта микроструктура этих сплавов зависит от присутствующих в них легирующих элементов; таким образом, эти сплавы также имеют разные легирующие элементы.

Содержание

1. Обзор и ключевое отличие
2. Что такое аустенитная нержавеющая сталь
3. Что такое мартенситная нержавеющая сталь
4. Сравнение бок о бок — Austenitic против Martensitic Stean в таблице
5. Summary

Что есть. Аустенитная нержавеющая сталь?

Аустенитная нержавеющая сталь представляет собой форму сплава нержавеющей стали, которая обладает исключительной коррозионной стойкостью и впечатляющими механическими свойствами. Первичная кристаллическая структура этого сплава представляет собой гранецентрированную кубическую структуру и содержит «аустенит» (металлический и немагнитный аллотроп железа или твердый раствор железа с легирующим элементом).

Рисунок 01: Аустенитная нержавеющая сталь

Кроме того, этот материал обладает повышенной прочностью, ударной вязкостью, формуемостью и пластичностью. Эти материалы также полезны в криогенных (низких) и высокотемпературных применениях. Кроме того, они имеют эстетическую ценность. При рассмотрении структуры она имеет гранецентрированную кубическую структуру, в которой в каждом углу куба находится по одному атому, а в каждой грани (в центре грани) — по одному атому. Структура образуется при смешивании достаточного количества никеля с железом и хромом. Обычно этот материал содержит около 15% хрома и от 8 до 10% никеля.

Что такое мартенситная нержавеющая сталь?

Мартенситная нержавеющая сталь представляет собой сплав, содержащий больше хрома и обычно не содержащий никеля. И этот материал может быть как высокоуглеродистой, так и низкоуглеродистой сталью. Кроме того, он содержит 12% железа, 17% хрома и 0,10% углерода. Заметными свойствами этого материала являются механические свойства и износостойкость.

Рисунок 02: Пинцет из мартенситной нержавеющей стали

Кроме того, кристаллическая структура мартенситной нержавеющей стали представляет собой объемно-центрированную кубическую структуру. Здесь каждый угол куба содержит атомы, а в центре куба находится один атом. В базовом составе в этом материале отсутствует никель. Кроме того, этот материал является ферромагнитным, упрочняемым с помощью термических обработок, меньшей коррозионной стойкостью и т. д.

В чем разница между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью?

Аустенитная нержавеющая сталь представляет собой форму сплава нержавеющей стали, которая обладает исключительной коррозионной стойкостью и впечатляющими механическими свойствами, в то время как мартенситная нержавеющая сталь представляет собой сплав, содержащий больше хрома и обычно не содержащий никеля. Ключевое различие между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью заключается в том, что кристаллическая структура аустенитной нержавеющей стали представляет собой гранецентрированную кубическую структуру, тогда как для мартенситной нержавеющей стали это объемно-центрированная кубическая структура.

Кроме того, еще одно различие между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью заключается в том, что аустенитная нержавеющая сталь содержит никель, а мартенситная нержавеющая сталь его не содержит. Содержание никеля в аустенитной форме составляет от 8 до 10 %. Кроме того, аустенитная форма является диамагнитной, а мартенситная — ферромагнитной.

Резюме – Аустенитная нержавеющая сталь по сравнению с мартенситной

Аустенитная нержавеющая сталь представляет собой форму сплава нержавеющей стали, которая обладает исключительной коррозионной стойкостью и впечатляющими механическими свойствами, в то время как мартенситная нержавеющая сталь представляет собой сплав, в котором больше хрома и обычно нет никеля. . Ключевое различие между аустенитной и мартенситной нержавеющей сталью заключается в том, что кристаллическая структура аустенитной нержавеющей стали представляет собой гранецентрированную кубическую структуру, тогда как кристаллическая структура мартенситной нержавеющей стали представляет собой объемно-центрированную кубическую структуру.