En metal·lúrgia, l'acer inoxidable és un aliatge d'acer amb almenys un 10,5% de crom amb o sense altres elements d'aliatge i un màxim d'1,2% de carboni en massa.Els acers inoxidables, també coneguts com acers inoxidables o inox del francès inoxydable (inoxidable), sónaliatges d'acerque són molt coneguts per la seva resistència a la corrosió, que augmenta amb l'augment del contingut de crom.La resistència a la corrosió també es pot millorar amb addicions de níquel i molibdè.La resistència d'aquests aliatges metàl·lics als efectes químics dels agents corrosius es basa en la passivació.Perquè la passivació es produeixi i es mantingui estable, l'aliatge Fe-Cr ha de tenir un contingut mínim de crom d'un 10,5% en pes, per sobre del qual es pot produir passivitat i per sota és impossible.El crom es pot utilitzar com a element d'enduriment i s'utilitza amb freqüència amb un element d'enduriment com el níquel per produir propietats mecàniques superiors.

Dúplex d'acer inoxidable

Com el seu nom indica, els acers inoxidables dúplex són una combinació de dos tipus d'aliatge principals.Tenen una microestructura mixta d'austenita i ferrita, l'objectiu generalment és produir una mescla 50/50, encara que, en aliatges comercials, la proporció pot ser de 40/60.La seva resistència a la corrosió és similar a la dels seus homòlegs austenítics, però la seva resistència a la corrosió per esforços (especialment a les esquerdes per corrosió per tensió de clor), la seva resistència a la tracció i els límits de fluència (aproximadament el doble del límit elàstic dels acers inoxidables austenítics) són generalment superiors a la dels austenítics. graus.En acer inoxidable dúplex, el carboni es manté a nivells molt baixos (C<0,03%).El contingut de crom oscil·la entre el 21,00 i el 26,00%, el de níquel entre el 3,50 i el 8,00%, i aquests aliatges poden contenir molibdè (fins a un 4,50%).La tenacitat i la ductilitat generalment es troben entre les dels graus austenític i ferrític.Els graus dúplex normalment es divideixen en tres subgrups segons la seva resistència a la corrosió: dúplex magre, dúplex estàndard i superdúplex.Els acers superdúplex tenen una resistència i una resistència millorades a totes les formes de corrosió en comparació amb els acers austenítics estàndard.Els usos comuns inclouen aplicacions marines, plantes petroquímiques, plantes dessalinitzadores, intercanviadors de calor i la indústria paperera.Avui en dia, la indústria del petroli i el gas és l'usuari més gran i ha impulsat graus més resistents a la corrosió, donant lloc al desenvolupament d'acers superdúplex.

La resistència de l'acer inoxidable als efectes químics dels agents corrosius es basa en la passivació.Perquè la passivació es produeixi i es mantingui estable, l'aliatge Fe-Cr ha de tenir un contingut mínim de crom d'un 10,5% en pes, per sobre del qual es pot produir passivitat i per sota és impossible.El crom es pot utilitzar com a element d'enduriment i s'utilitza amb freqüència amb un element d'enduriment com el níquel per produir propietats mecàniques superiors.

Acers inoxidables dúplex – SAF 2205 – 1.4462

Un acer inoxidable dúplex comú és SAF 2205 (una marca registrada de Sandvik per a un acer inoxidable dúplex 22Cr (ferrític-austenític)), que normalment conté un 22% de crom i un 5% de níquel.Té una excel·lent resistència a la corrosió i una gran resistència, 2205 és l'acer inoxidable dúplex més utilitzat.Les aplicacions de SAF 2205 es troben a les indústries següents:

• Transport, emmagatzematge i processament químic
• Equips de processament
• Ambients marins i alts clorurs
• Exploració de petroli i gas
• Màquines de paper

Propietats de l'acer inoxidable dúplex

Les propietats dels materials són propietats intensives, el que significa que són independents de la quantitat de massa i poden variar d'un lloc a un altre dins del sistema en qualsevol moment.La ciència dels materials consisteix a estudiar l'estructura dels materials i relacionar-los amb les seves propietats (mecàniques, elèctriques, etc.).Una vegada que els científics de materials coneixen aquesta correlació estructura-propietat, poden passar a estudiar el rendiment relatiu d'un material en una aplicació determinada.Els principals determinants de l'estructura d'un material i, per tant, de les seves propietats són els seus elements químics constitutius i com ha estat processat fins a la seva forma final.

Propietats mecàniques de l'acer inoxidable dúplex

Els materials s'escullen sovint per a diverses aplicacions perquè tenen combinacions desitjables de característiques mecàniques.Per a aplicacions estructurals, les propietats dels materials són crucials i els enginyers les han de tenir en compte.

Resistència de l'acer inoxidable dúplex

En la mecànica dels materials, elforça d'un materialés la seva capacitat de suportar una càrrega aplicada sense fallades ni deformacions plàstiques.La resistència dels materials considera la relació entre les càrregues externes aplicades a un material i la deformació o canvi de dimensions del material resultant.La força d'un material és la seva capacitat per suportar aquesta càrrega aplicada sense fallar ni deformar plàsticament.

Resistència a la tracció màxima

La màxima resistència a la tracció de l'acer inoxidable dúplex - SAF 2205 és de 620 MPa.

Elresistència a la tracció màximaés el màxim de l'enginyeriacorba tensió-deformació.Això correspon a l'esforç màxim sostingut per una estructura en tensió.La resistència a la tracció final sovint s'escurça a "resistència a la tracció" o "la màxima".Si s'aplica i es manté aquesta tensió, es produirà una fractura.Sovint, aquest valor és significativament més que l'estrès de fluència (fins a un 50 a 60 per cent més que el rendiment d'alguns tipus de metalls).Quan un material dúctil arriba a la seva màxima resistència, experimenta un coll on l'àrea de la secció transversal es redueix localment.La corba tensió-deformació no conté una tensió més gran que la força final.Tot i que les deformacions poden continuar augmentant, la tensió sol disminuir després d'aconseguir la resistència màxima.És una propietat intensiva;per tant, el seu valor no depèn de la mida de la mostra de prova.Tanmateix, depèn d'altres factors, com ara la preparació de la mostra, la presència o no de defectes superficials i la temperatura de l'entorn i del material de prova.Les màximes resistència a la tracció varien des de 50 MPa per a l'alumini fins a 3000 MPa per a acers d'alta resistència.

Límit de rendiment

El límit elàstic de l'acer inoxidable dúplex - SAF 2205 és de 440 MPa.

Elpunt de rendibilitatés el punt acorba tensió-deformacióque indica el límit del comportament elàstic i el comportament plàstic inicial.El límit de fluència o tensió de fluència és la propietat del material definida com la tensió a la qual un material comença a deformar-se plàsticament.En canvi, el punt de fluència és el punt on comença la deformació no lineal (elàstica + plàstica).Abans del punt de fluència, el material es deformarà elàsticament i tornarà a la seva forma original quan s'elimini la tensió aplicada.Un cop superat el límit de fluència, una part de la deformació serà permanent i no reversible.Alguns acers i altres materials presenten un comportament anomenat fenomen del punt de fluència.Els límits de fluència varien des de 35 MPa per a l'alumini de baixa resistència fins a més de 1400 MPa per a acers d'alta resistència.

Mòdul d'elasticitat de Young

El mòdul d'elasticitat de Young de l'acer inoxidable dúplex - SAF 2205 és de 200 GPa.

Mòdul d'elasticitat de Youngés el mòdul elàstic per a l'esforç de tracció i compressió en el règim d'elasticitat lineal d'una deformació uniaxial i normalment s'avalua mitjançant assaigs de tracció.Fins a limitar l'estrès, un cos podrà recuperar les seves dimensions en retirar la càrrega.Les tensions aplicades fan que els àtoms d'un cristall es moguin de la seva posició d'equilibri, i tots elsàtomses desplacen en la mateixa quantitat i mantenen la seva geometria relativa.Quan s'eliminen les tensions, tots els àtoms tornen a les seves posicions originals i no es produeix cap deformació permanent.D'acord ambla llei de Hooke, l'esforç és proporcional a la deformació (a la regió elàstica) i el pendent és el mòdul de Young.El mòdul de Young és igual a l'esforç longitudinal dividit per la deformació.

La duresa de l'acer inoxidable dúplex

La duresa Brinell dels acers inoxidables dúplex - SAF 2205 és d'aproximadament 217 MPa.

En ciència dels materials,duresaés la capacitat de suportar la sagnia superficial (deformació plàstica localitzada) i les ratllades.La duresa és probablement la propietat del material més mal definida perquè pot indicar resistència al rascat, abrasió, sagnat o fins i tot resistència a la conformació o deformació plàstica localitzada.La duresa és important des del punt de vista de l'enginyeria perquè la resistència al desgast per fricció o erosió per vapor, oli i aigua generalment augmenta amb la duresa.

Prova de duresa Brinellés una de les proves de duresa de sagnat desenvolupades per a proves de duresa.En les proves Brinell, un sagnador dur i esfèric es força a la superfície del metall a provar sota una càrrega específica.La prova típica utilitza una bola d'acer endurit de 10 mm (0,39 polzades) de diàmetre com a penetrador amb una força de 3.000 kgf (29,42 kN; 6.614 lbf).La càrrega es manté constant durant un temps determinat (entre 10 i 30 s).Per a materials més suaus, s'utilitza una força més petita;per a materials més durs, la bola d'acer es substitueix per una bola de carbur de tungstè.

La prova proporciona resultats numèrics per quantificar la duresa d'un material, que s'expressa amb el nombre de duresa Brinell - HB.El nombre de duresa Brinell està designat pels estàndards de prova més utilitzats (ASTM E10-14[2] i ISO 6506–1:2005) com a HBW (H de duresa, B de Brinell i W del material del sagnador, tungstè). (wolframe) carbur).En estàndards anteriors, HB o HBS s'utilitzaven per referir-se a mesures fetes amb penetradors d'acer.

El nombre de duresa Brinell (HB) és la càrrega dividida per l'àrea de la superfície del sagnat.El diàmetre de la impressió es mesura amb un microscopi amb una escala superposada.El nombre de duresa de Brinell es calcula a partir de l'equació:

Hi ha diversos mètodes de prova d'ús comú (per exemple, Brinell,Knoop,Vickers, iRockwell).Hi ha taules disponibles que correlacionen els números de duresa dels diferents mètodes de prova on s'aplica la correlació.En totes les escales, un nombre elevat de duresa representa un metall dur.

Propietats tèrmiques de l'acer inoxidable dúplex

Les propietats tèrmiques dels materials fan referència a la resposta dels materials als canvis en els seustemperaturai l'aplicació decalor.Com un sòlid absorbeixenergiaen forma de calor, la seva temperatura augmenta, i les seves dimensions augmenten.Però diferents materials reaccionen a l'aplicació de calor de manera diferent.

Capacitat calorífica,expansió tèrmica, iconductivitat tèrmicasovint són crítics en l'ús pràctic dels sòlids.

Punt de fusió d'acer inoxidable dúplex

El punt de fusió de l'acer inoxidable dúplex - acer SAF 2205 és d'uns 1450 °C.

En general, la fusió és un canvi de fase d'una substància de la fase sòlida a la líquida.Elpunt de fusiód'una substància és la temperatura a la qual es produeix aquest canvi de fase.El punt de fusió també defineix una condició on el sòlid i el líquid poden existir en equilibri.

Conductivitat tèrmica de l'acer inoxidable dúplex

La conductivitat tèrmica dels acers inoxidables dúplex - SAF 2205 és de 19 W/(m. K).

Les característiques de transferència de calor del material sòlid es mesuren mitjançant una propietat anomenadaconductivitat tèrmica, k (o λ), mesurat en W/mK Mesura la capacitat d'una substància per transferir calor a través d'un material mitjançantconducció.Tingues en compte quellei de Fouriers'aplica a tota la matèria, independentment del seu estat (sòlid, líquid o gas).Per tant, també es defineix per a líquids i gasos.

Elconductivitat tèrmicade la majoria de líquids i sòlids varia amb la temperatura, i per als vapors, també depèn de la pressió.En general:

La majoria dels materials són gairebé homogenis, per tant normalment podem escriure k = k (T).S'associen definicions similars amb conductivitats tèrmiques en les direccions y i z (ky, kz), però per a un material isòtrop, la conductivitat tèrmica és independent de la direcció de transferència, kx = ky = kz = k.