ნახშირბადის დუალიზმი უჟანგავ ფოლადში

ნახშირბადი სამრეწველო ფოლადის ერთ-ერთი მთავარი ელემენტია. ფოლადის მახასიათებლები და სტრუქტურა დიდწილად განისაზღვრება ფოლადში ნახშირბადის შემცველობითა და განაწილებით. ნახშირბადის გავლენა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია უჟანგავ ფოლადში. ნახშირბადის გავლენა უჟანგავი ფოლადის სტრუქტურაზე ძირითადად ორ ასპექტში ვლინდება. ერთი მხრივ, ნახშირბადი არის ელემენტი, რომელიც ასტაბილურებს აუსტენიტს და ეფექტი დიდია (დაახლოებით 30-ჯერ მეტი ნიკელზე), მეორე მხრივ, ნახშირბადისა და ქრომის მაღალი აფინურობის გამო. დიდი, ქრომთან ერთად - კარბიდების რთული სერია. ამიტომ, სიმტკიცისა და კოროზიისადმი მდგრადობის თვალსაზრისით, ნახშირბადის როლი უჟანგავ ფოლადში წინააღმდეგობრივია.

ამ გავლენის კანონის აღიარებით, ჩვენ შეგვიძლია ავირჩიოთ სხვადასხვა ნახშირბადის შემცველობის მქონე უჟანგავი ფოლადები სხვადასხვა გამოყენების მოთხოვნების საფუძველზე.
მაგალითად, 0Crl3~4Cr13 ფოლადის ხუთი კლასის სტანდარტული ქრომის შემცველობა, რომელიც ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში და ყველაზე დაბალია, დადგენილია 12~14%-ის ტოლი, ანუ გათვალისწინებულია ის ფაქტორები, რომლებიც ნახშირბადსა და ქრომს ქმნიან ქრომის კარბიდს. გადამწყვეტი მიზანია, რომ ნახშირბადისა და ქრომის ქრომის კარბიდად შერწყმის შემდეგ, მყარ ხსნარში ქრომის შემცველობა არ იყოს ქრომის მინიმალურ შემცველობაზე - 11.7%-ზე დაბალი.

რაც შეეხება ამ ხუთ კლასის ფოლადს, ნახშირბადის შემცველობის სხვაობის გამო, სიმტკიცე და კოროზიისადმი მდგრადობაც განსხვავებულია. 0Cr13~2Crl3 ფოლადის კოროზიისადმი მდგრადობა უკეთესია, მაგრამ სიმტკიცე უფრო დაბალია, ვიდრე 3Crl3 და 4Cr13 ფოლადის. ის ძირითადად გამოიყენება სტრუქტურული ნაწილების დასამზადებლად.
მაღალი ნახშირბადის შემცველობის გამო, ორივე კლასის ფოლადს შეუძლია მაღალი სიმტკიცის მიღწევა და ძირითადად გამოიყენება ზამბარების, დანების და სხვა ნაწილების წარმოებაში, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ სიმტკიცეს და ცვეთამედეგობას. კიდევ ერთი მაგალითისთვის, 18-8 ქრომ-ნიკელის უჟანგავი ფოლადის მარცვლოვანთაშორისი კოროზიის დასაძლევად, ფოლადში ნახშირბადის შემცველობა შეიძლება შემცირდეს 0.03%-ზე ნაკლებამდე, ან შეიძლება დაემატოს ელემენტი (ტიტანი ან ნიობიუმი), რომელსაც უფრო მეტი აფინურობა აქვს, ვიდრე ქრომს და ნახშირბადს, რათა თავიდან იქნას აცილებული კარბიდის წარმოქმნა. მაგალითად, ქრომი, როდესაც მაღალი სიმტკიცე და ცვეთამედეგობა მთავარი მოთხოვნებია, შეგვიძლია გავზარდოთ ფოლადის ნახშირბადის შემცველობა ქრომის შემცველობის შესაბამისად გაზრდით, რათა დავაკმაყოფილოთ სიმტკიცის და ცვეთამედეგობის მოთხოვნები და გავითვალისწინოთ კოროზიისადმი გარკვეული წინააღმდეგობა. 9Cr18 და 9Cr17MoVCo უჟანგავი ფოლადის სამრეწველო გამოყენება საკისრებში, საზომ ხელსაწყოებსა და პირებში, თუმცა ნახშირბადის შემცველობა 0.85-0.95%-მდე მაღალია, რადგან მათი ქრომის შემცველობაც შესაბამისად იზრდება, ამიტომ ის მაინც გარანტიას იძლევა კოროზიისადმი მდგრადობისა.

ზოგადად, ინდუსტრიაში ამჟამად გამოყენებული უჟანგავი ფოლადების ნახშირბადის შემცველობა შედარებით დაბალია. უჟანგავი ფოლადების უმეტესობას ნახშირბადის შემცველობა 0.1-დან 0.4%-მდეა, ხოლო მჟავაგამძლე ფოლადებს - 0.1-დან 0.2%-მდე. 0.4%-ზე მეტი ნახშირბადის შემცველობის მქონე უჟანგავი ფოლადები მთლიანი კლასის მხოლოდ მცირე ნაწილს შეადგენს, რადგან გამოყენების უმეტეს პირობებში, უჟანგავი ფოლადების ძირითადი დანიშნულება ყოველთვის კოროზიისადმი მდგრადობაა. გარდა ამისა, ნახშირბადის დაბალი შემცველობა ასევე განპირობებულია გარკვეული პროცესის მოთხოვნებით, როგორიცაა შედუღების სიმარტივე და ცივი დეფორმაცია.