בדרך כלל, אנשים מכנים פלדה סגסוגת עם תכולת כרום גדולה מ-12% או תכולת ניקל גדולה מ-8% נירוסטה. פלדה עם תכולת כרום של 16% עד 18% ידועה גם כפלדה עמידה בחומצה או פלדת אל חלד עמידה לחומצה, הידועה בדרך כלל כפלדת אל חלד.
על מנת לשפר את העמידות בפני קורוזיה של פלדה, בדרך כלל להגדיל את הפרופורציה של כרום או להוסיף אלמנטים סגסוגים שניתן לפסיבי, בתוספת Ni, Mo, Mn, Cu, Nb, Ti, W, Co וכו', אלמנטים אלה לא רק משתפרים עמידות בפני קורוזיה של פלדה, אלא גם לשנות את המבנה הפנימי ואת התכונות הפיזיקליות והמכניות של הפלדה. התוכן של אלמנטים סגסוגים אלו בפלדה שונה, שיש לו השפעות שונות על הביצועים של נירוסטה, חלקם מגנטיים, חלקם לא מגנטיים, חלקם ניתנים לטיפול בחום, וחלקם לא ניתנים לטיפול בחום.
בשל המאפיינים הנ"ל של נירוסטה, היא נמצאת בשימוש נרחב יותר ויותר בתעופה, תעופה וחלל, כימיקלים, נפט, בנייה ומזון ומגזרי תעשייה אחרים וחיי היומיום. ליסודות הסגסוגת הכלולים יש השפעה רבה על יכולת העיבוד, וחלקם אפילו קשים לחיתוך.
2. ניתן לחלק את הנירוסטה מהארגון המטאלוגרפי לאילו קטגוריות?
נירוסטה על פי הרכבה, ניתן לחלק לנירוסטה על בסיס כרום וכרום, פלדת אל חלד על בסיס ניקל כרום ניקל שתי קטגוריות. נירוסטה הנפוצה בתעשייה מסווגת בדרך כלל לפי ארגון מטאלוגרפי וניתן לחלק אותה לחמש הקטגוריות הבאות:
1) נירוסטה מרטנסיטית
2) נירוסטה פריטית
3) נירוסטה אוסטינית
4) נירוסטה דופלקס
5) פלדת אל חלד התקשות משקעים
שתי הקטגוריות הראשונות הן פלדת אל חלד כרום, ושלוש הקטגוריות האחרונות הן נירוסטה כרום ניקל.
3. ארגון כל מחלקה של נירוסטה:
נירוסטה מסדרת 200: נירוסטה מסדרת ניקל-כרום-מנגן, נירוסטה אוסטניטית (כגון 201),
נירוסטה מסדרת 300: נירוסטה מסדרת ניקל-כרום, נירוסטה אוסטניטית (למשל 304) ונירוסטה דופלקסית (למשל 329)
נירוסטה מסדרת 400: נירוסטה פריטית (430) ופלדת אל חלד מרטנסיטית (440)
נירוסטה סדרת 500: נירוסטה פריטית
נירוסטה סדרת 600: פלדת אל חלד מוקשה במשקעים (630,631)
4. תכונות פיזיות ומכאניות:
1) נירוסטה מרטנסיטית: ניתן להרווה, להרווה עם קשיות גבוהה, חוזק ועמידות בפני שחיקה, קצת מגנטי, אבל הלחץ הפנימי גדול ושביר. לאחר טמפרטורת טמפרטורה נמוכה יכול לחסל את הלחץ שלה, לשפר את הפלסטיות, עיבוד חיתוך קשה יותר, יש מגמה ברורה של שחיקה או מליטה של שבבים, הכלי קל ללבישה.
כאשר תכולת הפחמן בפלדה נמוכה מ-{{0}}.3%, הארגון לא אחיד, ההידבקות חזקה, קל לייצר את הצטברות השבב בעת חיתוך, ושבירת השבב קשה, ולחומר העבודה יש איכות נמוכה של המשטח המעובד. כאשר תכולת הפחמן מגיעה ל-0.4% ~ 0.5%, יכולת העיבוד טובה יותר.
פלדת אל חלד מרטנסיטית לאחר טיפול חישול, יכולה לקבל תכונות מכניות מקיפות מצוינות, יכולת העיבוד שלה ממצב חישול שופרה מאוד.
2) נירוסטה פריטית: הארגון יציב בעת חימום וקירור, ושינוי הפאזה אינו מתרחש, כך שטיפול החום אינו יכול לחזק אותו, רק על ידי חיזוק דפורמציה, הביצועים שביר, והיכולת העיבוד טובה בדרך כלל. השבב רצועות, והשבב קל לשרוט או להיצמד לקצה החיתוך, מה שמגביר את כוח החיתוך, מגביר את טמפרטורת החיתוך ועלול לקרוע את פני השטח של חומר העבודה.
3) נירוסטה אוסטניטית: מכיוון שהיא מכילה יותר ניקל (או מנגן), המבנה אינו משתנה בעת חימום, כך שהמרווה לא יכולה לחזק אותו, וניתן לייעל מעט את יכולת העבודה שלו. החוזק יכול להשתפר מאוד על ידי התקשות עבודה קרה, ואם הוא מיושן שוב, חוזק המתיחה יכול להגיע ל-2550 ~ 2740 MPa. שבב חגורת חיתוך מפלדת אל חלד אוסטינית מתמשכת, שבירת שבב קשה, קלה לייצור התקשות עבודה, שכבת התקשות לחיתוך הבא מביאה לקושי רב, כך שהכלי ללבוש, התנגדות ללבוש כלי גדל באופן משמעותי.
נירוסטה אוסטינית בעלת תכונות מכניות מצוינות, עמידות בפני קורוזיה טובה, הבולטת ביותר היא יכולת העיוות הקרה, לא מגנטית.
4) נירוסטה אוסטינית + פריטית: תרכובות בין-מתכתיות עם משקעים קשיות גבוהה מאוד, חוזק גבוה יותר מפלדת אל-חלד אוסטניטית ויכולת העיבוד שלה גרועה יותר.
5) פלדת אל-חלד התקשות משקעים: מכילה תליום, אלומיניום, מוליבדן, טיטניום ושאר יסודות סגסוגת שיכולים לזרז התקשות, הם משקעים במהלך הטמפרור, וכתוצאה מכך התקשות משקעים, מה שהופך פלדה בעלת חוזק וקשיות גבוהים. בשל תכולת הפחמן הנמוכה, תכולת כרום מספקת מובטחת, כך שיש לה עמידות טובה בפני קורוזיה.
5. מהם מאפייני החיתוך של נירוסטה
יכולת העיבוד של נירוסטה גרועה בהרבה מזו של פלדת פחמן בינונית. עם יכולת העיבוד של פלדה 45 רגילה כ-100%, יכולת העיבוד היחסית של פלדת אל-חלד 1Cr18Ni9Ti היא 40%; פלדת אל חלד פריטית 1Cr28 היא 48%; פלדת אל חלד מרטנסיטית 2Cr13 היא 55%. ביניהם, פלדות אל חלד austenitic ו austenitic + ferritic הן בעלות יכולת העיבוד הגרועה ביותר. לנירוסטה יש את המאפיינים הבאים בתהליך החיתוך:
1) התקשות עבודה רצינית: בנירוסטה בולטת תופעת התקשות העבודה של נירוסטה austenitic ו-austenitic + ferritic. לדוגמה, חוזק המתיחה של נירוסטה אוסטניטית לאחר התקשות מגיע ל-1470 ~ 1960MPa, ועם העלייה בחוזק המתיחה, חוזק התשואה עולה גם הוא; חוזק התפוקה של פלדת אל-חלד אוסטניטית מחושלת אינו עולה על חוזק המתיחה של 30% עד 45%, ולאחר עבודה התקשות עד 85% עד 95%. עומק שכבת התקשות העבודה יכול להגיע ל-1/3 או יותר מעומק החיתוך; הקשיות של השכבה המוקשה גבוהה פי 1.4 ~ 2.2 מזו של המקור. מכיוון שהפלסטיות של נירוסטה גדולה, האופי מתעוות כאשר דפורמציה פלסטית, ומקדם החיזוק גדול; והאוסטניט אינו יציב מספיק, תחת פעולת לחץ חיתוך, חלק מהאוסטניט יהפוך למרטנזיט. בנוסף, קל לפירוק ופיזור הזיהומים המורכבים בפעולת חום החיתוך, כך ששכבת ההתקשות נוצרת במהלך החיתוך. תופעת התקשות העבודה הנגרמת מההזנה הקודמת או מהתהליך הקודם משפיעה ברצינות על ההתקדמות החלקה של התהליך העוקב.
2) כוח חיתוך גדול: דפורמציה פלסטית גדולה של נירוסטה בתהליך החיתוך, במיוחד נירוסטה אוסטניטית (ההתארכות שלה היא יותר מפי 1.5 מזו של פלדה 45), כך שכוח החיתוך גדל. יחד עם זאת, התקשות העבודה של נירוסטה היא רצינית, חוזק החום גבוה, התנגדות החיתוך מוגברת עוד יותר, וגם כיווץ ושבירה של שבבים קשה יותר. לכן, כוח החיתוך של עיבוד נירוסטה הוא גדול, כגון כוח החיתוך של יחידת הפיכת 1Cr18Ni9Ti הוא 2450MPa, שהוא גבוה ב-25% מ-45 פלדה.
3) טמפרטורת חיתוך גבוהה: דפורמציה פלסטית וחיכוך בין כלי חיתוך גדולים, וכתוצאה מכך חום חיתוך רב יותר; יחד עם המוליכות התרמית של נירוסטה היא כ-50% מפלדה מס' 45, כמות גדולה של חום חיתוך מרוכזת באזור החיתוך ובממשק מגע שבב סכין, ותנאי פיזור החום גרועים. באותם תנאים, טמפרטורת החיתוך של 1Cr18Ni9Ti גבוהה בכ-200 מעלות מזו של פלדה מס' 45.
4) לא קל לשבור שבבים, קל להדבק: הפלסטיות והקשיחות של נירוסטה גדולים מאוד, והשבבים רציפים במהלך העיבוד, מה שלא רק משפיע על הפעולה החלקה, אלא גם סוחט את פני השטח המעובדים. בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, הזיקה של נירוסטה ומתכות אחרות היא חזקה, קלה לייצור תופעת הידבקות, והיווצרות של גושי שבבים, אשר לא רק מחמירים את שחיקת הכלים, אלא גם תופעת הקריעה ומחמירים את פני השטח המעובדים. תכונה זו ברורה יותר עבור נירוסטה מרטנסיטית עם תכולת פחמן נמוכה יותר.
5) הכלי קל ללבישה: אפקט הזיקה בתהליך חיתוך נירוסטה, כך שהכלי נקשר ומתפזר בין השבב, כך שהכלי מלוכד ומתפזר, וכתוצאה מכך נוצר חור סהר בסכין הקדמית פני השטח של הכלי, וקצה החיתוך יהוו חתך קטן וחריץ; בנוסף לקרביד בנירוסטה (כגון TiC) קשיות החלקיקים גבוהה מאוד, חיתוך ישירות עם מגע הכלי, החיכוך, כלי השחיקה ותופעת התקשות העבודה, יחמיר את בלאי הכלים.
6) מקדם ההתפשטות הליניארי גדול: מקדם ההתפשטות הליניארי של נירוסטה הוא בערך פי 1.5 מזה של פלדת פחמן, תחת פעולת טמפרטורת החיתוך, קל לייצר עיוות תרמי של חומר העבודה, וקשה לשלוט על דיוק הממדים.
6. כיצד לבחור להב מסור בעת חיתוך נירוסטה?
נכון לעכשיו, להבי מסור הרצועה הנפוצים לחיתוך נירוסטה הם להבי מסור רצועת דו-מתכת ולהבי מסור רצועת קרביד מוצק. ביניהם, השיניים הגבוהות והנמוכות של להב המסור לרצועת פלדה במהירות גבוהה ושל להב מסור הרצועה הדו-מתכתי השחזה מתאימות יותר. עבור מכונת הניסור הרגילה, אם קשה לחתוך את הניסור מנירוסטה, השימוש בלהב מסור רצועת קרביד מפולח, ביצועי הסרת השבבים של להב מסור זה עדיפים יותר מאשר להב המסור קרביד מפולח.
1) בחירה של להב מסור רצועה דו-מתכתית: יש הרבה להבי מסור רצועה דו-מתכתי בשוק, ולפלדה במהירות גבוהה עם קצות שיניים יש עמידות בפני שחיקה טובה יותר מאשר M42 רגיל עם קצות שיניים. ללהב המסור לרצועת השיניים הגבוהות והנמוכות יש פחות כוח חיתוך מהשיניים החדות הרגילות. מכיוון שלא קל לנתק שבבי נירוסטה, יש לבחור כראוי להב מסור עם זווית קדמית גדולה יחסית. בנוסף, ישנה יציבות איכות העיבוד של להב המסור עצמו, מכיוון שלהב המסור שונה מכלים אחרים, למצב הטיפול בחום של הגב ולמצב העיבוד של קצה השן האחורי תהיה השפעה רבה על ביצועי חיתוך.
2) בחירת להב מסור רצועת קרביד: קצה שן להב מסור קרביד לאחר שחיקה מדויקת, ביצועי הסרת השבבים שלו טובים בהרבה מלהב מסור רצועת דו-מתכת, לא קל להדביק שיניים. עם זאת, חספוס פני השטח של קצה החיתוך של להב המסור קרביד עם איכות שחיקה ירודה אינו טוב, והשיניים יידבקו במהלך החיתוך, מה שמוביל לבעיות כגון משטח חיתוך מחוספס ועמידות ירודה בפני שחיקה של הכלים. הדרך הקלה לשפוט את איכות השיניים היא לקנות 60-מיקרוסקופ נייד מתקפל, להתבונן ולהשוות את איכות השחזה של קצה השן של להבי מסור שונים, לבחור שאיכות פני השטח של קצה החיתוך חלק יותר, וכן קצה השן אינו שובר שיניים.
