18/10 rustfritt stål: En omfattende veiledning for mekaniske ingeniører og designere

Rustfritt stål regnes som nøkkelsteinen i den moderne ingeniørtiden på grunn av dets unike sett med egenskaper og brede bruksområder. Det består av forskjellige karakterer som er klassifisert basert på egenskaper, kostnad. I denne artikkelen vil vårt primære fokus være på 18/10 rustfritt stål, kjent for sine eksepsjonelle egenskaper. Så, enten du er en maskiningeniør eller en designer, vil du kunne ta en informert avgjørelse angående valg av denne karakteren for ønsket applikasjon.

Fig 1: 18/10 SS

Hva er 18/10 rustfritt stål?

Det er en rustfri stållegering av høy kvalitet som består av viktige legeringselementer som krom og nikkel. Viktige egenskaper inkluderer høy korrosjonsbestandighet sammen med holdbarhet og estetisk utseende. Videre ligger de viktigste bruksområdene i medisinske, kjøkkenutstyr og andre strukturelle komponenter.

YouTube-lenke:

https://www.youtube.com/watch?v=0fKAFys9238&pp=ygUVMTgvMTAgc3RhaW5sZXNzIHN0ZWVs

Er 18 10 Rustfritt Stål Bra

Det er et godt ansett materiale for sine egenskaper og variasjon av bruksområder. Industrimann og ingeniører kategoriserer dette materialet i god kategori på grunn av flere grunner som er nevnt nedenfor:

• Overlegen korrosjonsbestandighet
• Forbedret styrke og holdbarhet
• Utmerket fabrikasjon

Er 18/10 rustfritt stålsikker

18/10 SS karakter anses som et trygt materiale. Dette kan analyseres på grunn av dets høye etterspørselsbruk i medisinske instrumenter så vel som i matforedlingsutstyr. Bortsett fra dette, nedenfor er listen over dens egenskaper som ytterligere beviser sikkerheten ved bruk:

• Ikke-reaktiv sammensetning
• Korrosjon Resistance
• Nikkel- og kromsikkerhet

Er 18/10 rustfritt stål magnetisk?

18/10 SS-kvalitet er klassifisert under austenittisk rustfritt stål på grunn av at det er umagnetisk i naturen. Bortsett fra det, tillater ikke tilstedeværelsen av tilstrekkelig mengde nikkel i sammensetningen austenitt ytterligere å bryte inn i ferritisk eller martensittisk struktur (begge magnetisk av natur). Derfor egnet for applikasjoner der magnetiske egenskaper ikke er nødvendig [8] [9].

Hva er de vanlige formene for 18/10 rustfritt stålmateriale?

Dette materialet finnes i ulike former som er oppført nedenfor:

• Ark og tallerkener
• Barer og stenger
• Rør og rør
• Ledninger
• folier
• spoler
• Vinkler og kanaler

Materialstandarder

18/10 SS karakter er også knyttet til flere internasjonale og regionale standarder som er oppført nedenfor:

ASTM

• A240/A240M
• A480/A480M
• E8/E8M

EN

• 10088-2

ISO

• 15510
• 3651-2

EN

• 10204

EU

• REACH
• RoHS

AISI/UNS

• 304 / 304L
• S30400

Fordeler og ulemper med 18/10 rustfritt stål

18/10 SS basert på egenskapene og ytelsen, den har noen fordeler og ulemper nevnt nedenfor:

Hva brukes 18/10 rustfritt stål til: applikasjoner og deler

Dette materialet har mange bruksområder både i kommersiell og industriell sektor. Noen av applikasjonene er oppført nedenfor:

• Blandeskåler
• Kjøkkenmaskiner
• Steriliseringsutstyr
• Medisinsk utstyr
• Tanker og containere
• Heat Exchangers
• Flykomponenter

Figur 2: 18/10 SS-applikasjoner

YouTube-lenke:

https://www.youtube.com/watch?v=EWic3R6Zsck&t=260s&pp=ygUVMTgvMTAgc3RhaW5sZXNzIHN0ZWVs

Vanlige CNC-maskinerte 18/10 rustfrie ståldeler

18/10 SS-kvalitet er lett å fremstille på grunn av at den kan CNC-maskineres. Vanlige CNC-maskinerte deler laget av 18/10 SS er nevnt nedenfor:

• Gir og tannhjul
• Aksler og spindler
• Festemidler og maskinvare
• Ventiler og beslag
• Medisinske implantater
• Kirurgiske instrumenter

Er 18/10 bestikk i rustfritt stål bra?

18/10 SS-kvalitet er et konkurransedyktig valg for bestikk fordi kvalitetene og egenskapene den har. For det første er den slitesterk og langvarig på grunn av dens motstandsdyktighet mot korrosjon, og gir beskyttelse mot skadelige kjemikalier og bedre styrke, noe som gjør det mindre sannsynlig at den går i stykker. For det andre gjør fleksibiliteten i design og den skinnende finishen det til et ideelt valg for estetisk utseende. Til slutt er det lett å vedlikeholde og ta vare på relativt sett.

Komposisjon og mikrostruktur

Sammensetning og mikrostruktur av ethvert materiale er de viktigste egenskapene for ethvert materiale da det bestemmer materialegenskaper og bruk. Nedenfor er en sammensetning samt mikrostruktur 18/10 SS karakter oppnår:

Kjemisk oppbygning

Tabell 1: Kjemisk sammensetning

Rollen til hvert element i å endre egenskapene er diskutert i tabellen nedenfor:

Tabell 2: Elementenes rolle

Mikrostruktur: Austenittisk ansiktssentrert kubisk (FCC) struktur

Mikrostrukturen til 18/10 SS-klasse består av FCC som har sterke egenskaper og stor innvirkning på egenskapene som er beskrevet nedenfor:

Kjennetegn:

• Face-Centered Cubic (FCC) krystallgitter

• Atomarrangementet er slik at hvert atom er i hjørnet så vel som i midten av hver kubikkflate.
• Gir stabilitet og svært pakket tetthet
• Motstandsdyktig mot deformasjon under belastning.

• Ikke-magnetisk

• Atomarrangementet motstår spinning av uparret elektronfarge som magnetisk moment ikke er etablert.
• Fordelaktig for ikke-magnetiske applikasjoner.

• God duktilitet og seighet

• Eksepsjonell duktilitet som lar dem endre formen uten å gå på bekostning av styrken.
• Deres evne til å absorbere energi under høy belastning gjør dem til et tøffere materiale.

Påvirkning på egenskaper:

FCC-struktur bidrar til korrosjonsbestandighet og duktilitet

• Denne tettpakkede FCC-strukturen øker korrosjonsmotstanden på 18/10 SS-kvalitet.
• Dannelse av et beskyttende kromoksidlag som lar dette materialet opprettholde aggressive og tøffe miljøforhold.

Nikkel stabiliserer den austenittiske fasen, forhindrer fasetransformasjoner og sprøhet

• Nikkel er et essensielt legeringselement i 18/10 SS som stabiliserer den austenittiske fasen ved normal temperatur og forhindrer legeringens transformasjon til en annen fase som kan kompromittere dens egenskaper.
• Unngå sprøhet som kan føre til at materialet går i stykker under kraftig støt.
• Denne kvaliteten viser at legeringen er pålitelig og allsidig.

Korrosjonsbestandighet av 18/10 rustfritt stål

Dette materialet er kjent for sin utmerkede korrosjonsbestandighet på grunn av tilstedeværelsen av krom og nikkel i sin prosentvise sammensetning. Nedenfor er en kort beskrivelse av hvordan den reagerer under visse typer korrosjon:

Atmosfærisk korrosjon

Metall utsatt for en viss atmosfære hovedsakelig naturlig uten væskenedsenking fører til atmosfærisk korrosjon. Kromoksidlaget fungerer som en beskyttende barriere som gjør at 18/10 SS kan takle slike miljøforhold, inkludert fuktighet og i nærvær av reaktive forurensninger.

Vannholdig korrosjon

Metaller som for det meste er i kontakt med vann eller annen vandig løsning fører til korrosjon som omtales som vandig korrosjon. Også i dette tilfellet gir det beskyttende oksidlaget motstand mot korrosivt vann. Det bør imidlertid iverksettes tiltak mot sjøvann og forhøyede temperaturforhold.

Høy temperatur korrosjon

Når metall utsettes for forhøyet temperatur med andre aggressive forhold som oksygentilstedeværelse og andre reaktive gasser, fører det til høytemperaturkorrosjon. 18/10 SS-kvalitet gir eksepsjonell motstand mot slike forhold.

Spesifikke kjemiske miljøer

De stabile kromoksidlagene gir korrosjonsbestandighet mot slike kjemiske miljøer som gjør dem egnet for industrielle applikasjoner, spesielt innen farmasøytiske produkter. Likevel bør det iverksettes passende tiltak mot visse kjemikalier som er:

• Syrer
• Alkalier
• Organiske løsningsmidler

Mekaniske egenskaper av 18/10 rustfritt stål

Hele den strukturelle integriteten ligger på materialets mekaniske egenskaper. 18/10 SS karakter har gode mekaniske egenskaper som er kort beskrevet en etter en:

Strekkfasthet

18/10 SS viser en strekkfasthet mellom 520 og 690 MPa, noe som indikerer dens evne til å motstå strekkrefter. Den avtar imidlertid under høye temperaturforhold på grunn av mikrostrukturelle endringer.

Strekkgrense

Denne stålkvaliteten viser en flytegrense på 210-570 MPa og viser dens evne til å tåle mekaniske påkjenninger uten å deformeres permanent, men denne egenskapen er kompromittert ved høye temperaturer.

Forlengelse

Kan forlenges opptil 40-60 %, noe som viser evnen til å deformeres før brudd, men under høye temperaturforhold utfordres denne egenskapen på grunn av termiske påkjenninger.

Hardhet

Denne typen rustfritt stål består av en hardhet som vanligvis ligger mellom 85 og 95 HRB ved romtemperatur. Minker imidlertid ved forhøyet temperatur, men mindre sammenlignet med andre SS.

Effektstyrke

Har god støtstyrke ved romforhold, men utfordrende med temperaturøkning på grunn av sprø effekt i forhold under null.

Utmattelsesstyrke

Høy ved romtemperatur, noe som beviser dens evne til å motstå syklisk belastning, men kan minimeres ved eksponering for termisk sykling som kan føre til strukturelle endringer.

Seighet

18/10 SS-kvalitet har høy seighet både ved rom og forhøyet temperatur.

Slitestyrke

Dette materialet oppnår moderat motstand mot slitasje. Dessuten avhenger dens oppførsel ved forhøyet temperatur av kvaliteten på overflatefinishen samt smøreforholdene.

Dimensjonal stabilitet

Eksepsjonell dimensjonsstabilitet som beholder formen ved normal temperatur, men kan likevel påvirkes ved høye temperaturer på grunn av termisk ekspansjon.

Fysiske egenskaper av 18/10 rustfritt stål

Dette materialet har gode fysiske egenskaper, men det kan påvirkes av faktorer som temperatur og sammensetning. Derfor bør nødvendige tiltak iverksettes for å motvirke disse faktorene. Nedenfor er den korte forklaringen av 18/10 SS karakter fysiske egenskaper:

Tetthet

18/10 SS-kvalitet har en tetthet på 7.9 g/cm³ som har en sterk innflytelse på dens strukturelle stabilitet.

Termisk ledningsevne

Dette materialet består av en lav varmeledningsevne på ca. 16.3 W/m·K, noe som gjør dem mindre egnet for varmebestandige applikasjoner sammenlignet med annet rustfritt stål.

Elektrisk Strømføringsevne

18/10 SS har en elektrisk ledningsevne på 1.45 MS/m som gjør den til en dårlig strømleder. Passer derfor kun for ikke-ledende applikasjoner.

Termisk ekspansjon

Den består av moderat termisk utvidelseskoeffisient som er 16.5 x 10^-6 /°C omtrent ved romtemperatur.

Magnetiske egenskaper

Det er ikke-magnetisk i naturen på grunn av sin autentiske struktur. Gjelder derfor kun for ikke-magnetiske applikasjoner

Produksjon og prosess av 18/10 rustfritt stål

18/10 SS har god formbarhet, sveisbarhet, sammen med bearbeidbarhet som gjør dem sentrale i produksjon og prosessering. Noen vanlige metoder er diskutert nedenfor:

Forming

Dette materialet kan enkelt formes og kan derfor forvandles til ønsket form avhengig av kravet. De viktigste metodene som brukes for å danne er:

• Kaldvalsing
• Varmrulling
• Dyp tegning

Sveising

Det er en vanlig prosess som består av å sammenføye SS-deler for å skape store og komplekse strukturer. Vanlige sveiseteknikker som brukes for å sveise 18/10 SS-kvalitet er:

• TIG-sveising
• MIG-sveising
• Spot sveising

maskinering

Fjerning av unødvendig 18/10 SS-materiale fra produktet for å oppnå ønsket overflatefinish og form. Det involverer flere operasjoner inkludert dreiing, fresing, boring og omvendt.

Sliping

En prosess som brukes til å oppnå en skinnende og polert overflatefinish i 18/10 SS-kvalitet. Flere slipeteknikker kan brukes:

• Sliping på overflaten
• Sylindrisk sliping
• Senterløs sliping

Varmebehandlingsprosesser for 18/10 rustfritt stål

18/10 SS-kvalitet kan varmebehandles. Nedenfor er tabellen som diskuterer prosessene og deres innflytelse på dette materialet:

Tabell 3: HT-prosesser 18/10 SS

Overflatebehandling

18/10 SS kan gi eksepsjonell overflatefinish som fører til rengjørbarhet og høy korrosjonsbestandighet.

Oppsummer forskjellene mellom 18/10 egenskaper i rustfritt stål

Tabell 4: 18/8 vs 18/10 SS karakter

Designhensyn for 18/10 CNC-deler i rustfritt stål

Nedenfor er den korte beskrivelsen angående vurdering av 18/10 SS karakterdeler:

SS 18/10 Ekvivalente materialer

Tabell 5: Ekvivalente materialer

18/10 Rustfritt stål Rust

En slik utforming bør vurderes som kan gi nødvendig korrosjonsbestandighet mot milde og aggressive forhold. Dessuten kan maling og beskyttende belegg også være fordelaktig.

Mekaniske krav

Komponenter skal kunne tåle støtbelastning og annen syklisk belastning. For det bør maksimal styrke og holdbarhet være tilstede i et materiale som 18/10 SS.

Krav til korrosjonsbestandighet

Materialet bør være i stand til å tåle et mildt og aggressivt korrosivt miljø for å unngå materialforringelse eller enhver katastrofal svikt.

Behandlingshensyn

Designet bør være slik at det kan endre enhver form, størrelse maksimal dimensjonsstabilitet.

Kostnadseffektivitet

Kostnader måtte vurderes fra produksjon til ferdig produkt. Totalt sett er 18/10 SS-klasse rimeligere og rimelig for industrifolk.

AISI 18/10 VS andre materialer

18/10 SS karakter er egnet nok til å sammenlignes med andre SS karakterer som er nevnt som følgende:

18/8 vs 18/10 rustfritt stål

Begge har betydelig samme sammensetning bortsett fra nikkel, men tilbyr god korrosjonsbestandighet og er rimelige.

18/10 rustfritt stål vs 304

Begge kvalitetene har en glideforskjell i sammensetning sammen med egenskaper som korrosjonsbestandig og holdbarhet, men likevel allsidig for mange bruksområder.

18/10 vs 316 rustfritt stål

Liten forskjell i sammensetning med ytterligere 2-3 % Mo i 316 SS. Dessuten er 316 SS mer egnet for aggressive miljøforhold.

201 rustfritt stål vs 18/10

201 SS er billigere sammenlignet med mindre Ni, men gir lav korrosjonsbestandighet sammenlignet med 18/10 SS-kvalitet.

8/10 rustfritt stål vs Tri-Ply

18/10 SS består av enkeltlags SS mens Tri-Ply har aluminium i kjernen mellom SS-lagene, noe som gjør det til et utmerket valg for varmeledende applikasjoner.