Užtikrinote, kad dalys būtų apdirbtos pagal specifikacijas. Dabar įsitikinkite, kad ėmėtės priemonių šioms dalims apsaugoti sąlygomis, kurių tikisi jūsų klientai.#basic
Pasyvavimas išlieka svarbiu žingsniu siekiant maksimaliai padidinti nerūdijančio plieno apdirbtų dalių ir mazgų atsparumą korozijai. Tai gali lemti skirtumą tarp patenkinamo našumo ir priešlaikinio gedimo. Netinkamai atliktas pasyvavimas iš tikrųjų gali sukelti koroziją.
Pasyvavimas yra pogamybinis metodas, kuriuo maksimaliai padidinamas nerūdijančio plieno lydinių, iš kurių gaminamas ruošinys, atsparumas korozijai. Tai nėra nei nukalkinimas, nei dažymas.
Nėra bendro sutarimo dėl tikslaus pasyvavimo mechanizmo. Tačiau neabejotina, kad pasyvuoto nerūdijančio plieno paviršiuje yra apsauginė oksido plėvelė. Manoma, kad ši nematoma plėvelė yra itin plona, ​​mažesnė nei 0,0000001 colio storio, maždaug 1/100 000 žmogaus plauko storio!
Švari, naujai apdirbta, poliruota arba marinuota nerūdijančio plieno detalė automatiškai susidaro su oksido plėvele dėl sąlyčio su atmosferos deguonimi. Idealiomis sąlygomis šis apsauginis oksido sluoksnis visiškai padengia visus detalės paviršius.
Tačiau praktiškai teršalai, tokie kaip dirbtuvių nešvarumai ar geležies dalelės iš pjovimo įrankių, apdirbimo metu gali patekti ant nerūdijančio plieno detalių paviršiaus. Jei šie svetimkūniai nebus pašalinti, jie gali sumažinti originalios apsauginės plėvelės efektyvumą.
Apdirbimo metu nuo įrankio gali nusitrinti laisvos geležies pėdsakai, kurie gali patekti ant nerūdijančio plieno ruošinio paviršiaus. Kai kuriais atvejais ant detalės gali atsirasti plonas rūdžių sluoksnis. Tai iš tikrųjų yra įrankio, o ne pagrindinio metalo korozija. Kartais į pjovimo įrankius patekusios plieno dalelės ar jų korozijos produktai gali sukelti pačios detalės eroziją.
Taip pat prie detalės paviršiaus gali prilipti smulkios geležies dirbtuvių nešvarumų dalelės. Nors apdirbtas metalas gali atrodyti blizgus, sąlytyje su oru nematomos laisvos geležies dalelės gali sukelti paviršiaus rūdijimą.
Atidengti sulfidai taip pat gali būti problema. Jie atsiranda pridedant sieros į nerūdijantį plieną siekiant pagerinti apdirbamumą. Sulfidai padidina lydinio gebėjimą formuoti drožles apdirbimo metu, kurios gali būti visiškai nuluptos nuo pjovimo įrankio. Jei dalys nėra tinkamai pasyvuotos, sulfidai gali tapti pagamintų gaminių paviršiaus korozijos pradžia.
Abiem atvejais pasyvavimas reikalingas siekiant maksimaliai padidinti natūralų nerūdijančio plieno atsparumą korozijai. Jis pašalina paviršiaus teršalus, tokius kaip geležies dirbtuvių nešvarumų dalelės ir geležies dalelės pjovimo įrankiuose, kurios gali sudaryti rūdis arba tapti korozijos pradžia. Pasyvavimas taip pat pašalina sulfidus, esančius ant automatinio pjovimo nerūdijančio plieno lydinių paviršiaus.
Geriausią atsparumą korozijai užtikrina dviejų pakopų procedūra: 1. Valymas – pagrindinė, bet kartais pamirštama procedūra; 2. Rūgšties vonia arba pasyvavimas.
Valymas visada turėtų būti prioritetas. Siekiant optimalaus atsparumo korozijai, paviršiai turi būti kruopščiai nuvalyti nuo riebalų, aušinimo skysčio ar kitų dirbtuvių šiukšlių. Apdirbimo šiukšles ar kitus dirbtuvių nešvarumus galima atsargiai nuvalyti nuo detalės. Technologinėms alyvoms ar aušinimo skysčiams pašalinti galima naudoti komercines riebalų šalinimo priemones arba valiklius. Tokias pašalines medžiagas kaip terminiai oksidai gali tekti pašalinti tokiais metodais kaip šlifavimas arba ėsdinimas.
Kartais staklių operatorius gali praleisti pagrindinį valymą, klaidingai manydamas, kad valymas ir pasyvavimas įvyks vienu metu tiesiog panardinus riebalais užterštą detalę į rūgšties vonią. Taip neatsitiks. Priešingai, užteršti riebalai reaguoja su rūgštimi ir sudaro oro burbuliukus. Šie burbuliukai kaupiasi ant ruošinio paviršiaus ir trukdo pasyvavimui.
Dar blogiau, pasyvavimo tirpalų, kuriuose kartais yra didelė chloridų koncentracija, užteršimas gali sukelti „blyksėjimą“. Skirtingai nuo norimos oksido plėvelės su blizgiu, švariu, korozijai atspariu paviršiumi gavimo, momentinis ėsdinimas gali sukelti stipriai išėsdintą arba patamsėjusį paviršių – paviršiaus pablogėjimą, kurį pasyvavimas ir skirtas optimizuoti.
Iš martensitinio nerūdijančiojo plieno [magnetinio, vidutiniškai atsparaus korozijai, takumo riba iki maždaug 280 ksi (1930 MPa)] pagamintos dalys yra grūdinamos aukštoje temperatūroje, o po to atleidžiamos, kad būtų užtikrintas norimas kietumas ir mechaninės savybės. Nusodinimo būdu grūdinami lydiniai, kurie yra stipresni ir atsparesni korozijai nei martensitiniai lydiniai, gali būti apdorojami tirpalu, iš dalies apdirbami, sendinami žemesnėje temperatūroje ir tada apdailinami.
Tokiu atveju prieš terminį apdorojimą detalę reikia kruopščiai nuvalyti riebalų šalinimo priemone arba valikliu, kad būtų pašalinti bet kokie pjovimo skysčio pėdsakai. Priešingu atveju, ant detalės likęs pjovimo skystis gali sukelti per didelę oksidaciją. Dėl šios būklės per mažos detalės gali įlenkti po to, kai apnašos pašalinamos rūgštimi arba abrazyviniais metodais. Jei pjovimo skysčio lieka ant blizgių sukietėjusių detalių, pavyzdžiui, vakuuminėje krosnyje arba apsauginėje atmosferoje, gali įvykti paviršiaus įanglėjimas, dėl kurio sumažėja atsparumas korozijai.
Kruopščiai nuvalius, nerūdijančio plieno dalis galima panardinti į pasyvuojančios rūgšties vonią. Galima naudoti bet kurį iš trijų metodų: pasyvavimą azoto rūgštimi, pasyvavimą azoto rūgštimi su natrio dichromatu ir pasyvavimą citrinų rūgštimi. Kurį metodą naudoti, priklauso nuo nerūdijančio plieno rūšies ir nurodytų priėmimo kriterijų.
Atsparesnės korozijai chromo-nikelio rūšys gali būti pasyvuojamos 20 % (v/v) azoto rūgšties vonelėje (1 pav.). Kaip parodyta lentelėje, mažiau atsparų nerūdijantį plieną galima pasyvuoti į azoto rūgšties vonelę įpilant natrio dichromato, kad tirpalas labiau oksiduotųsi ir galėtų sudaryti pasyvią plėvelę ant metalo paviršiaus. Kita galimybė pakeisti azoto rūgštį natrio chromatu yra padidinti azoto rūgšties koncentraciją iki 50 % tūrio. Tiek natrio dichromato įpylimas, tiek didesnė azoto rūgšties koncentracija sumažina nepageidaujamo blyksnio tikimybę.
Laisvai apdirbamo nerūdijančio plieno pasyvavimo procedūra (taip pat parodyta 1 paveiksle) šiek tiek skiriasi nuo nelaisvai apdirbamo nerūdijančio plieno rūšių pasyvavimo procedūros. Taip yra todėl, kad pasyvavimo metu tipinėje azoto rūgšties vonioje pašalinami kai kurie arba visi sieros turintys apdirbti tinkamų sulfidų rūšys, todėl apdirbamos dalies paviršiuje atsiranda mikroskopinių įtrūkimų.
Net ir paprastai veiksmingas skalavimas vandeniu po pasyvavimo gali palikti rūgšties likučių šiose įdubose. Ši rūgštis tada puola detalės paviršių, nebent ji neutralizuojama arba pašalinama.
Siekdama efektyviai pasyvuoti lengvai apdirbamą nerūdijantį plieną, „Carpenter“ sukūrė AAA (šarmų-rūgšties-šarmo) procesą, kuris neutralizuoja likusią rūgštį. Šį pasyvavimo metodą galima atlikti per mažiau nei 2 valandas. Štai nuoseklus procesas:
Nuriebalinus, 30 minučių pamirkykite dalis 5 % natrio hidroksido tirpale, kurio temperatūra yra 71–82 °C. Tada kruopščiai nuplaukite dalis vandeniu. Po to 30 minučių panardinkite dalį į 20 % (tūrio/tūrio) azoto rūgšties tirpalą, kuriame yra 22 g/l natrio dichromato, kurio temperatūra yra 49–60 °C. Išėmę dalį iš vonios, nuplaukite ją vandeniu ir dar 30 minučių panardinkite į natrio hidroksido tirpalą. Dar kartą nuplaukite dalį vandeniu ir nusausinkite, užbaigdami AAA metodą.
Citrinų rūgšties pasyvavimas vis labiau populiarėja tarp gamintojų, kurie nori išvengti mineralinių rūgščių ar natrio dichromato turinčių tirpalų naudojimo, taip pat su jų naudojimu susijusių šalinimo problemų ir didesnių saugos problemų. Citrinų rūgštis visais atžvilgiais laikoma ekologiška.
Nors citrinų rūgšties pasyvavimas suteikia patrauklių aplinkosauginių pranašumų, dirbtuvės, kurios sėkmingai taikė neorganinės rūgšties pasyvavimą ir neturi jokių saugos problemų, gali būti verta toliau taikyti šį metodą. Jei šie naudotojai turi švarias dirbtuves, gerai prižiūrimą ir švarią įrangą, aušinimo skystį be geležies apnašų ir procesą, kuris duoda gerus rezultatus, gali nebūti jokio realaus poreikio keisti.
Pasyvavimas citrinų rūgšties vonelėje pasirodė esąs naudingas daugeliui nerūdijančio plieno rūšių, įskaitant kelias atskiras nerūdijančio plieno rūšis, kaip parodyta 2 paveiksle. Patogumo dėlei pateikiamas tradicinis azoto rūgšties pasyvavimo metodas, parodytas 1 paveiksle. Atkreipkite dėmesį, kad senesnės azoto rūgšties formulės išreiškiamos tūrio procentais, o naujesnės citrinų rūgšties koncentracijos – svorio procentais. Svarbu atkreipti dėmesį, kad įgyvendinant šias procedūras labai svarbu kruopščiai subalansuoti mirkymo laiką, vonios temperatūrą ir koncentraciją, kad būtų išvengta anksčiau aprašyto „mirksėjimo“.
Pasyvavimo apdorojimas skiriasi priklausomai nuo chromo kiekio ir kiekvienos rūšies apdirbimo charakteristikų. Atkreipkite dėmesį į stulpelius, kuriuose nurodomas 1 arba 2 procesas. Kaip parodyta 3 paveiksle, 1 procesas apima mažiau etapų nei 2 procesas.
Laboratoriniai tyrimai parodė, kad citrinų rūgšties pasyvavimo procesas yra labiau linkęs į „blyksėjimą“ nei azoto rūgšties procesas. Šį poveikį lemiantys veiksniai yra per aukšta vonios temperatūra, per ilgas mirkymo laikas ir vonios užterštumas. Citrinų rūgšties produktai, kurių sudėtyje yra korozijos inhibitorių ir kitų priedų, tokių kaip drėkikliai, yra komerciškai prieinami ir, kaip pranešama, sumažina jautrumą „blyksėjimo korozijai“.
Galutinis pasyvavimo metodo pasirinkimas priklausys nuo kliento nustatytų priėmimo kriterijų. Išsamesnės informacijos ieškokite ASTM A967. Jį galite rasti adresu www.astm.org.
Dažnai atliekami bandymai, siekiant įvertinti pasyvuotų detalių paviršių. Reikia atsakyti į klausimą: „Ar pasyvavimas pašalina laisvą geležį ir optimizuoja automatinio pjovimo rūšių atsparumą korozijai?“
Svarbu, kad bandymo metodas atitiktų vertinamą rūšį. Per griežti bandymai neatitiks idealiai gerų medžiagų, o per laisvi bandymai – nepatenkinamų dalių.
400 serijos nusodinimo būdu grūdintus ir automatinio apdirbimo būdu apdirbamus nerūdijančius plienus geriausia įvertinti spintoje, kurioje 24 valandas galima palaikyti 100 % drėgmę (drėgnus mėginius) 35 °C temperatūroje. Skerspjūvis dažnai yra svarbiausias paviršius, ypač automatinio pjovimo rūšių atveju. Viena iš to priežasčių yra ta, kad sulfidas yra pailgėjęs apdirbimo kryptimi, kerta šį paviršių.
Svarbiausi paviršiai turėtų būti dedami į viršų, bet 15–20 laipsnių kampu nuo vertikalės, kad būtų galima prarasti drėgmę. Tinkamai pasyvuota medžiaga beveik nerūdys, nors gali atsirasti nedidelių dėmių.
Austenitinio nerūdijančio plieno rūšims taip pat galima atlikti drėgmės bandymus. Atliekant tokį bandymą, ant mėginio paviršiaus turėtų būti vandens lašelių, o bet kokios rūdys rodo laisvos geležies buvimą.
Dažniausiai naudojamų automatinio ir automatinio nerūdijančio plieno pasyvavimo citrinų arba azoto rūgšties tirpaluose procedūros reikalauja skirtingų procesų. 3 paveiksle pateikta išsami informacija apie proceso pasirinkimą.
(a) pH reguliuokite natrio hidroksidu. (b) Žr. 3 paveikslą. (c) Na2Cr2O7 atitinka 3 uncijas/galoną (22 g/l) natrio dichromato 20 % azoto rūgštyje. Šio mišinio alternatyva yra 50 % azoto rūgštis be natrio dichromato.
Greitesnis metodas yra naudoti tirpalą, aprašytą ASTM A380 standarte „Standartinė nerūdijančio plieno dalių, įrangos ir sistemų valymo, nukalkinimo ir pasyvavimo praktika“. Bandymo metu detalė nuvaloma vario sulfato/sieros rūgšties tirpalu, 6 minutes laikoma drėgna ir stebima, ar nėra vario padengimo. Arba detalę galima 6 minutėms panardinti į tirpalą. Jei geležis ištirpsta, atsiranda vario padengimas. Šis bandymas neturėtų būti naudojamas maisto perdirbimo detalių paviršiams. Be to, jis neturėtų būti naudojamas 400 serijos martensitiniams arba mažai chromo turintiems feritiniams plienams, nes gali būti gauti klaidingai teigiami rezultatai.
Istoriškai 5 % druskos purškimo bandymas 35 °C (95 °F) temperatūroje taip pat buvo naudojamas pasyvuotiems mėginiams įvertinti. Šis bandymas kai kurioms rūšims yra per griežtas ir paprastai nebūtinas pasyvavimo efektyvumui patvirtinti.
Venkite naudoti per daug chloridų, nes jie gali sukelti kenksmingus staigius išpuolius. Jei įmanoma, naudokite tik aukštos kokybės vandenį, kuriame yra mažiau nei 50 milijoninių dalių (ppm) chlorido. Paprastai pakanka vandentiekio vandens, kuris kai kuriais atvejais gali toleruoti iki kelių šimtų ppm chlorido.
Svarbu reguliariai keisti vonią, kad būtų išvengta pasyvacijos potencialo praradimo, kuris gali sukelti užsiliepsnojimą ir pažeisti dalis. Vonelė turi būti palaikoma tinkamoje temperatūroje, nes nekontroliuojama temperatūra gali sukelti lokalizuotą koroziją.
Svarbu laikytis labai konkretaus tirpalo keitimo grafiko didelių gamybos apimčių metu, kad būtų sumažinta užteršimo galimybė. Kontrolinis mėginys buvo naudojamas vonios efektyvumui patikrinti. Jei mėginys užterštas, laikas pakeisti vonią.
Nurodykite, kad tam tikros staklės apdirba tik nerūdijantį plieną; nerūdijančiam plienui pjauti naudokite tą patį pageidaujamą aušinimo skystį, išskyrus visus kitus metalus.
DO stovo dalys apdorojamos atskirai, siekiant išvengti metalų sąlyčio su metalu. Tai ypač svarbu laisvai apdirbamam nerūdijančiam plienui, nes korozijos produktams difuzuoti sulfiduose ir rūgščių kišenių susidarymui išvengti reikalingi laisvai tekantys pasyvavimo ir praplovimo tirpalai.
Nepasyvuokite įanglintų arba nitrintų nerūdijančio plieno detalių. Taip apdorotų detalių atsparumas korozijai gali sumažėti iki tokio lygio, kad jos būtų paveiktos pasyvavimo vonioje.
Nenaudokite juodųjų įrankių dirbtuvių aplinkoje, kuri nėra itin švari. Plieno smėlio galima išvengti naudojant kietmetalio arba keraminius įrankius.
Nepamirškite, kad pasyvavimo vonelėje gali atsirasti korozija, jei detalė nėra tinkamai termiškai apdorota. Dėl atsparumo korozijai didelės anglies ir chromo koncentracijos martensitinės rūšys turi būti grūdintos.
Pasyvavimas paprastai atliekamas po vėlesnio atleidimo, naudojant temperatūras, kurios palaiko atsparumą korozijai.
Neignoruokite azoto rūgšties koncentracijos pasyvavimo vonelėje. Reikėtų periodiškai tikrinti, naudojant paprastą titravimo procedūrą, kurią pateikia „Carpenter“. Vienu metu nepasivuokite daugiau nei vieno nerūdijančio plieno. Taip išvengiama brangaus painiavos ir galvaninių reakcijų.
Apie autorius: Terry A. DeBold yra nerūdijančio plieno lydinių tyrimų ir plėtros specialistas, o James W. Martin yra strypų metalurgas „Carpenter Technology Corp.“ (Readingas, Pensilvanija).
Vis griežtėjančių paviršiaus apdailos specifikacijų pasaulyje paprasti „šiurkštumo“ matavimai vis dar naudingi. Pažiūrėkime, kodėl paviršiaus matavimas yra svarbus ir kaip jį galima patikrinti gamybos ceche naudojant sudėtingus nešiojamus matuoklius.
Ar tikrai turite geriausią įdėklą šiai tekinimo operacijai? Patikrinkite drožlę, ypač jei ji palikta be priežiūros. Drožlės charakteristikos gali daug pasakyti.