Αυτό το άρθρο εισάγει κυρίως τη σύνθεση και τις μηχανικές ιδιότητες των ανθρακούχων χαλύβδινων υλικών που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιομηχανία. Άλλα, όπως κράματα αλουμινίου, κράματα χαλκού, κράματα νικελίου, κράματα τιτανίου ή υπερκραματικά κράματα, έχουν επίσης διαφορετικά χαρακτηριστικά και εφαρμογές.
Η περιεκτικότητα σε χρώμιο σιδηροχρώματος μεγαλύτερη από 12% ονομάζεται ανοξείδωτος χάλυβας, επειδή το χρώμιο είναι ένα μη διαβρωτικό στοιχείο, οπότε ο ανοξείδωτος χάλυβας έχει καλή αντοχή στη διάβρωση, όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε χρώμιο, τόσο καλύτερη είναι η αντοχή στη διάβρωση. Όλοι οι ανοξείδωτοι χάλυβες περιέχουν άνθρακα επιπλέον του σιδήρου και του χρωμίου. Ο άνθρακας μπορεί να αυξήσει τη σκληρότητα, αλλά έχει δυσμενή επίδραση στην αντοχή στη διάβρωση, επειδή το χρώμιο και ο άνθρακας μπορούν να σχηματίσουν καρβίδια. Το χρώμιο στη μέση του καρβιδίου δεν έχει αντιοξειδωτικές ιδιότητες. Όταν η περιεκτικότητα σε άνθρακα αυξάνεται, η περιεκτικότητα σε χρώμιο πρέπει επίσης να αυξηθεί, διαφορετικά η αντοχή στη διάβρωση θα επιδεινωθεί, οπότε το μεγαλύτερο μέρος της περιεκτικότητας σε άνθρακα από ανοξείδωτο χάλυβα είναι πολύ χαμηλό και η περιεκτικότητα σε άνθρακα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά. Επιπλέον, όλοι οι ανοξείδωτοι χάλυβες περιέχουν άλλα στοιχεία κραματοποίησης. Κάθε στοιχείο έχει τα δικά του χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, το νικέλιο είναι ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την αντοχή στη διάβρωση, την ευθραυστότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες και την αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία. Επιπλέον, το μολυβδαίνιο, ο χαλκός, το πυρίτιο, το αργίλιο, το σελήνιο, το θείο, το αντιμόνιο, το κοβάλτιο, το τιτάνιο κλπ. Είναι όλα σημαντικά στοιχεία κράματος και τα συστατικά τους μπορούν να ελεγχθούν και να διαμορφωθούν για να αποκτηθούν επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες.
Ο λόγος για τον οποίο ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν είναι εύκολο να σκουριάσει είναι επειδή η μεταλλική επιφάνεια θα σχηματίσει φυσικά ένα αόρατο φιλμ οξειδίου, το οποίο μπορεί να αποτρέψει περαιτέρω οξείδωση. Κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας των κοχλιών όπως οι κεφαλές σφυρηλάτησης και η περιστροφή, η επιφάνεια μπορεί να μολυνθεί με μικροσκοπικά μεταλλικά σωματίδια που παράγονται από το καλούπι εργαλείων που υφίσταται επεξεργασία και η επακόλουθη θερμική επεξεργασία μπορεί επίσης να προκαλέσει μόλυνση. Εάν η βίδα κατασκευάζεται χωρίς να καθαριστεί μετά την κατασκευή της, η εμφάνιση σκουριάς δεν φαίνεται να είναι σκουριά προϊόντος. Στην πραγματικότητα, προκαλείται από ακαθαρσίες ή ακαθαρσίες που θάβουν στην επιφάνεια. Επομένως, οι βίδες από ανοξείδωτο χάλυβα πρέπει να πλυθούν με οξύ πριν από την αποστολή. Η επιφάνεια θα σχηματίσει γρήγορα μια μεμβράνη οξειδίου και θα αφαιρέσει επιφανειακούς ρύπους.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας χωρίζεται σε τέσσερις κατηγορίες: ωστενίτη, φερρίτη, μαρτενσίτη και χάλυβα σκλήρυνσης με βροχοπτώσεις και καθεμία έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας είναι ο ευρύτερα χρησιμοποιούμενος. Περίπου το 80% των κοχλιών από ανοξείδωτο ατσάλι είναι κατασκευασμένες από αυτό. Η μικροδομή του είναι κυρίως ωστενίτη. Χρώμιο και νικέλιο είναι τα κύρια στοιχεία κράματος. Όσο ψύχεται, μπορούν να βελτιωθούν οι μηχανικές του ιδιότητες. . Το συνηθισμένο περιεχόμενο είναι 18% χρώμιο, 8% νικέλιο ονομάζεται 18-8 ή 300 σειρές. Η αντοχή στη διάβρωση είναι καλύτερη από το φερριτικό και μαρτενσιτικό ανοξείδωτο χάλυβα και δεν είναι μαγνητική. Έχει μεγαλύτερη αντοχή σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία ή υψηλή θερμοκρασία. Και καλή σκληρότητα. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες περιλαμβάνουν 301, 302, 303, 303 Se, 304, 305, 384, ΧΜ7, 316, 321 και 347.
303 και 303 Se (17/19% χρώμιο, 8/10% νικέλιο) είναι εύκολο να γυρίσουν και δεν είναι κατάλληλα για κρύο κεφάλι. 304 (18/20% χρώμιο, 8 / 10,5% νικέλιο, 0,08% ή λιγότερο άνθρακα) είναι κατάλληλο για κρύα και ζεστά χωνευτήρια και έχει καλή αντοχή στη διάβρωση. Χρησιμοποιείται συνήθως για την παραγωγή κοχλιών υψηλής θερμοκρασίας με πολύπλοκες διαστάσεις. 305 (17/19% χρώμιο, 10,5 / 13% νικέλιο) μειώνει το ρυθμό σκλήρυνσης της εργασίας και επιτρέπει εύκολη διαμόρφωση σε κρύο. 384 (15/17% χρώμιο, 17/19% νικέλιο, 0.08% ή λιγότερο άνθρακας) χρησιμοποιείται ειδικά για κρύα σφυρήλατα περικόχλια και βίδες με εγκάρσια εγκοπή. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο, η ταχύτητα σκλήρυνσης της εργασίας μπορεί να μειωθεί. 384 Μετά την κρύα επικεφαλίδα, δεν υπάρχει ακόμα μαγνητισμός, αλλά άλλοι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες θα έχουν λίγο μαγνητικό μετά την κρύα επικεφαλίδα και θα πρέπει να αναδιαταχθούν για να αποκαταστήσουν μη μαγνητικές ιδιότητες. Το XM7 (17/19% χρώμιο, 8/10% νικέλιο, 3/4% χαλκός) είναι ένα βελτιωμένο 302 με καλύτερη κρύα θέση και χαμηλότερο κόστος από 305, 384. 316 (16/18% χρώμιο, 10/14% 2/3% μολυβδαίνιο και 0.08% ή λιγότερο άνθρακα) έχουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση με αλογόνο λόγω της παρουσίας μολυβδαινίου και είναι ακόμη υψηλότερες από άλλους ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες σε υψηλές θερμοκρασίες. Υψηλή αντοχή εφελκυσμού και ένταση λανθάνοντος. 321 (17/19% χρώμιο, 9/12% νικέλιο) και 347 (17/19% χαλκός, 9/13% νικέλιο) είναι σταθεροί ανοξείδωτοι χάλυβες. Έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση ακόμη και σε θερμοκρασίες μέχρι 820 ° C. Κατασκευή της αεροδιαστημικής βιομηχανίας ή βίδες που χρησιμοποιούνται για τη μόλυνση του περιβάλλοντος με υψηλές θερμοκρασίες ή χημικές ουσίες.
Η μικροδομή του φερριτικού ανοξείδωτου χάλυβα κυριαρχείται από φερρίτη, η οποία αντιπροσωπεύει περίπου το 5% των βιδών από ανοξείδωτο χάλυβα. Το χρώμιο είναι το κύριο στοιχείο κράματος. Έχει μαγνητικές ιδιότητες και έχει καλύτερη αντοχή στη διάβρωση από το μαρτενσίτη. Το περιεχόμενο άλλων στοιχείων είναι πολύ μικρό και ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι ιδιαίτερα ανθεκτικός στη σκουριά και τη διάβρωση. 430 βίδες (14/18% χρώμιο, 0,12% ή λιγότερο άνθρακα) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή βιδών. Χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον για το κρύο και την κατεύθυνση της καύσης. Η προσθήκη θείου στο 430F μπορεί να βελτιώσει την απόδοση στροφής. Αν σκεφτείτε την οικονομία, το κόστος υλικών και την αντοχή στη διάβρωση, επιλέξτε φερριτικό ανοξείδωτο χάλυβα για να κάνετε τις βίδες πιο κατάλληλες. Και οι δύο φερριτικοί και ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες δεν μπορούν να σβήνουν και μπορούν μόνο να τραβηχτούν και να ενισχυθούν εν ψυχρώ για να βελτιώσουν την αντοχή και τη σκληρότητα τους, αλλά η ολκιμότητα τους επιδεινώνεται, γι 'αυτό συνήθως αναδιατάσσονται για να απομακρυνθούν οι υπολειμματικές τάσεις και να αποκατασταθεί η ολκιμότητα.
Η μαρτενσίτη μαρτενσιτικού μαρτενσιτικού ανοξείδωτου χάλυβα, περίπου 10% των βιδών από ανοξείδωτο χάλυβα, με το κύριο κράμα μαγνητικού χρώματος, μπορεί να σβήσει για να επιτύχει τις υψηλότερες μηχανικές ιδιότητες και την προσέγγιση SAE 5, 8, ASTM A449, A354 BD. Ωστόσο, η αντοχή στη διάβρωση είναι χειρότερη από αυτή των ωστενιτικών και φερριτικών ανοξείδωτων χαλύβων. Οι βίδες συνήθως κατασκευάζονται από 400 σειρές υλικών, όπως 410, 416, 416 Se και 431.
Το 410 (12,5 / 13,5% χρώμιο, άνθρακας κάτω από 0,15%) είναι παρόμοιο με το SAE βαθμού 5 ή A449. Μετά από θερμική επεξεργασία, μπορεί να αυξήσει τη δύναμη και είναι εύκολο να είναι κρύο και ζεστό. Λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο, είναι η φθηνότερη σε όλους τους ανοξείδωτους χάλυβες. Αν η αντοχή στη διάβρωση των γαλβανισμένων ή καδμίου βιδών SAE 5 είναι ανεπαρκής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί το 410.
416 και 416 Se (12/14% χρώμιο, λιγότερο από 0,15% άνθρακα, θείο ή αρσενικό), η στροφή μπορεί να είναι ο καλύτερος από όλους τους ανοξείδωτους χάλυβες, μηχανικά ισοδύναμους με τους 410. 431 (15/17% χρώμιο, 1.25 / νικέλιο και 0,2% ή λιγότερο άνθρακα) χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή κοχλιών αεροδιαστημικής. Λόγω της υψηλής αντοχής τους και της αντοχής στη διάβρωση, είναι εύκολο να κρυώσουν και να ζεσταίνουν. Οι μηχανικές ιδιότητες δεν είναι μικρότερες από τις προδιαγραφές SAE 8 και ASTM A354 Class BD.
Οι βίδες κατακρημνισμένου χάλυβα αντιπροσωπεύουν το 5% των κοχλιών από ανοξείδωτο χάλυβα και η χρήση τους γίνεται ολοένα και πιο σημαντική. Έχουν αντοχή στη διάβρωση συγκρίσιμη με εκείνη του ωστενίτη και υψηλή αντοχή ισοδύναμη με εκείνη του μαρτενσίτη. Για παράδειγμα, 630 (15,5 / 17,5% χρώμιο, 3/5% νικέλιο, 0,07% ή λιγότερο άνθρακας, 0,15 / 0,45% ύττριο και ύττριο), επίσης γνωστό ως 17-4PH, είναι ο συνηθέστερα χρησιμοποιούμενος χάλυβας κατασκευή βιδών, εκτός από την υψηλή αντοχή. Η ολκιμότητα είναι επίσης καλή και μπορεί να αντέξει σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες.