Πρόκειται για ανοξείδωτους χάλυβες με κύρια φάση τον ωστενίτη (γ-Fe). Ο ωστενίτης είναι αλλοτροπική μορφή του σιδήρου που
κρυσταλλώνεται στο ολοεδρικά κεντρωμένο κυβικό σύστημα. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες περιέχουν πολύ λίγο άνθρακα
(συνήθως < 0,08% C , αλλά μερικοί περιέχουν έως 0,15% C) και τουλάχιστον 16% Cr. Ο ωστενίτης σταθεροποιείται με την προσθήκη
Ni ή και Mn, και παραμένει η σταθερή φάση σε όλο το θερμοκρασιακό εύρος από το σημείο τήξης του κράματος έως πολύ κάτω από το 0℃.
Επειδή ο ωστενίτης δεν είναι μαγνητικός, οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες δεν είναι μαγνητικοί.
Οι πιο κοινοί ωστενιτικοί χάλυβες είναι ο 18/8 (18% Cr, 8% Ni) και ο 18/10 (18% Cr, 10% Ni) που ανήκουν στη σειρά 300, σύμφωνα
με τα αμερικανικά πρότυπα AISI-SAE. Οι χάλυβες AISI 316 παρουσιάζουν υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση και χαρακτηρίζονται από την
παρουσία μολυβδαινίου (γύρω στο 2%). Οι τύποι 304L και 316L περιέχουν τις μικρότερες ποσότητες άνθρακα (< 0,03%) με συνέπεια
την καλύτερη συμπεριφορά κατά τη συγκόλληση. Γενικά, οι ποιότητες της σειράς 300 έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση, μεγάλη δυνατότητα
διαμόρφωσης, χαμηλό
όριο διαρροήςΌριο διαρροής (yield strength) καλείται η κρίσιμη τιμή εφαρμοζόμενης τάσης σε ένα στερεό σώμα πέρα από την οποία μέρος της παραμόρφωσης παύει να είναι ελαστική και γίνεται πλαστική. Είναι η μέγιστη τάση που επιτρέπεται να παραλάβει μια κατασκευή διότι πέρα από αυτό υπάρχει μόνιμη παραμόρφωση. Τάση ονομάζουμε τη δύναμη που ασκείται ανά μονάδα επιφάνειας της διατομής (δηλαδή στην επιφάνεια νοητής τομής στερεού σώματος).,
σχετικά υψηλό
όριο θραύσηςΌριο θραύσης (tensile strength) καλείται το μέγιστο φορτίο που μπορεί να αντέξει ένας χάλυβας όταν υποβληθεί σε εφελκυσμό (δηλαδή επιμηκύνεται ή τραβιέται από τα δυο ακρα του) πριν το δοκίμιο του χάλυβα αρχίσει να δημιουργεί σχήμα «λαιμου». Το όριο θραύσης μετριέται σε μονάδα δύναμης ανά επιφάνεια (MPa ή Nt/m²) και είναι σημαντική ιδιότητα για τον χαρακτηρισμό της αντοχής του χάλυβα σε ορισμένες εφαρμογές που απαιτείται υλικό ιδιαίτερα υψηλής αντοχής. Οι διφασικοί ανοξείδωτοι χάλυβες (duplex) έχουν ιδιαίτερα υψηλό όριο θραύσης σε σύγκριση με τους ωστενιτικούς χάλυβες.
και καλή ικανότητα συγκόλλησης, παρέχοντας ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.
Εκτός από τη γνωστή σειρά 300 των ωστενιτικικών χαλύβων, υπάρχουν και οι λιγότερο ανθεκτικοί μαγγανιούχοι της σειράς 200. Αυτές οι
νέες ποιότητες χρησιμοποιούν διαφορετική χημεία που διακρίνεται από μειωμένο χρώμιο (< 15%) και αρκετά χαμηλότερη περιεκτικότητα νικελίου.
Η μείωση του νικελίου με προσθήκη μαγγανίου, μειώνει την ποσότητα χρωμίου η οποία μπορεί να προστεθεί, επηρεάζοντας έτσι αρνητικά την αντοχή
στη διάβρωση. Αναφέραμε νωρίτερα πως η προσθήκη νικελίου είναι ο κατεξοχήν τρόπος προστασίας της ωστενιτικής δομής στον ανοξείδωτο χάλυβα.
Όμως η προσθήκη μαγγανίου, σε συνδυασμό με άζωτο, μπορεί να επιφέρει τα ίδια αποτελέσματα – και με χαμηλότερο κόστος. Οι ποιότητες
χρωμίου – μαγγανίου χαρακτηρίζονται από σημαντικά μειωμένη περιεκτικότητα νικελίου και από την προσθήκη μαγγανίου και συχνά αζώτου
και χαλκού (τα οποία επίσης έχουν ιδιότητες ωστενιτικής μορφοποίησης). Η προσθήκη αζώτου προκαλεί μεγαλύτερη σταθεροποίηση της
ωστενιτικής φάσης, επιτρέποντας την προσθήκη περισσότερου χρωμίου. Το άζωτο ενεργεί επίσης ως σκληρυντικός παράγοντας. Οι ποιότητες
της σειράς 200 συχνά αναφέρονται απλά μέσω της περιεκτικότητάς τους σε νικέλιο – όπως 4% Ni και 1% Ni . Οι πιο αντιπροσωπευτικές
ποιότητες είναι η 201 (1% Ni, min 15% Cr, max 0,1% C ) και η 202 (4% Ni, min 16% Cr, max 0,08% C ).
Εκτός από το γεγονός ότι οι ανοξείδωτοι χάλυβες χρωμίου – μαγγανίου είναι πιο φτηνοί, προσφέρουν ταυτόχρονα καλές δυνατότητες
διαμόρφωσης και αντοχής, ανάλογα με τη χημεία τους. Χαρακτηριστικό πλεονέκτημά τους είναι οι υψηλότερες μηχανικές ιδιότητες από
τις αντίστοιχες κλασικές σειρές 300 (π.χ. 304), κάτι που επιτρέπει τη μείωση του πάχους και επομένως του βάρους. Εντούτοις επισημαίνουμε
την προσοχή στο γεγονός πως η σειρά 200 (και ιδιαίτερα κατηγορίες με υψηλό άζωτο) είναι πιο δύσκολες στη διαμόρφωση – γεγονός που
ενδέχεται να αυξήσει το κατασκευαστικό κόστος. Η προσθήκη χαλκού είναι μια λύση, αφού επιτρέπει τη μείωση της περιεκτικότητας αζώτου,
με την περιεκτικότητα νικελίου και χρωμίου να παραμένει σταθερή.
Η αύξηση της δημοτικότητας της σειράς 200 συσχετίστηκε με την αστάθεια των τιμών του νικελίου (κυρίως τις κατά καιρούς κατακόρυφες
αυξήσεις) καθώς και με την πρόοδο της τεχνολογίας παραγωγής χάλυβα. Ταυτόχρονα, συνεχείς πιέσεις για μείωση κόστους, ιδιαίτερα από
την αγορά της Ασίας, οδήγησε στην ανάπτυξη ωστενιτικών ποιοτήτων χαμηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο και χρώμιο, οι οποίες συχνά δεν
καλύπτονται από διεθνείς προδιαγραφές. Ουσιαστικά, πολλές ποιότητες χρωμίου – μαγγανίου είναι χαρακτηριστικές συγκεκριμένων χαλυβουργείων
και προσδιορίζονται απλώς από έναν τίτλο που τους δίνεται από τον εκάστοτε παραγωγό. Συνεπώς, συνίσταται στους κατασκευαστές που εξετάζουν
τη χρήση τους να συμβουλεύονται μόνο προμηθευτές με καλή φήμη και σωστή ενημέρωση, οι οποίοι είναι κατάλληλοι για να τους προμηθεύσουν
αποδεκτής ποιότητας υλικά και αξιόπιστης προέλευσης. Επιπρόσθετα, τονίζουμε πως ο κατασκευαστής έχει τη δυνατότητα να επιλέξει εναλλακτικές
λύσεις στις σειρές 400 και 300.
Ολοκληρώνοντας την παρουσίαση της σειράς 200, αναφέρουμε παρακάτω κάποιες εφαρμογές όπου η εμπειρία απέδειξε τη θετική επίδοσή τους
(κυρίως για τις ποιότητες με 4% Ni). Τέτοιες εφαρμογές αποτελούν τα μαχαιροπίρουνα και τα μαγειρικά σκεύη, ο οικιακός νεροχύτης, εξωτερικοί
χώροι (που δεν είναι όμως παραθαλάσσιοι), ο επαγγελματικός εξοπλισμός, δομικά μέρη φορτηγών, ο κορμός λεωφορείων και κατασκευές στη βιομηχανία ζάχαρης.
Τέλος, υπάρχουν και οι υπερωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες με πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε Ni (>20%) και Μο (>6%) για υψηλή αντοχή στη διάβρωση
από οξέα, χλώριο και χλωριούχα διαλύματα. Γνωστότερος τύπος αυτής της κατηγορίας είναι ο AISI 904L (19-23% Cr, 23-28% Ni, 4-5% Mo).
* Το παρόν κείμενο έχει κατατεθεί σε συμβολαιογράφο προς κατοχύρωση δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας.