Niniejszy artykuł wprowadza głównie skład i właściwości mechaniczne materiałów ze stali węglowej powszechnie stosowanych w przemyśle. Inne, takie jak stopy aluminium, stopy miedzi, stopy niklu, stopy tytanu lub super stopy, mają również inne właściwości i zastosowania.
Zawartość chromu żelazowego przekraczająca 12% nazywana jest stalą nierdzewną, ponieważ chrom jest pierwiastkiem niekorozyjnym, a więc stal nierdzewna ma dobrą odporność na korozję, im wyższa zawartość chromu, tym lepsza odporność na korozję. Wszystkie stale nierdzewne zawierają węgiel oprócz żelaza i chromu. Węgiel może zwiększać twardość, ale ma niekorzystny wpływ na odporność na korozję, ponieważ chrom i węgiel mogą tworzyć węgliki. Chrom w środku węglika nie ma właściwości antyoksydacyjnych. Gdy wzrasta zawartość węgla, zawartość chromu również musi wzrosnąć, w przeciwnym razie odporność na korozję ulegnie pogorszeniu, więc większość zawartości węgla ze stali nierdzewnej jest bardzo niska, a zawartość węgla musi być ściśle kontrolowana. Ponadto wszystkie stale nierdzewne zawierają inne pierwiastki stopowe. Każdy element ma swoją własną charakterystykę. Na przykład nikiel jest jednym z najważniejszych elementów, który może znacznie poprawić odporność na korozję, kruchość w niskich temperaturach i wysoką wytrzymałość temperaturową. Ponadto molibden, miedź, krzem, aluminium, selen, siarka, antymon, kobalt, tytan itp. Są ważnymi pierwiastkami stopowymi, a ich składniki można kontrolować i formułować w celu uzyskania pożądanych właściwości mechanicznych.
Powodem, dla którego stal nierdzewna nie jest łatwa do rdzewienia, jest fakt, że powierzchnia metalu tworzy naturalnie niewidoczny film tlenkowy, który może zapobiec dalszemu utlenianiu. Podczas obróbki śrub, takich jak kucia i toczenia, powierzchnia może być zanieczyszczona drobnymi cząstkami metalu wytwarzanymi przez obrabianą formę narzędzia, a późniejsza obróbka cieplna może również powodować zanieczyszczenie. Jeśli śruba jest wytwarzana bez czyszczenia po jej wytworzeniu, wygląd rdzy nie wydaje się być produktem rdzewiejącym. W rzeczywistości jest to spowodowane zanieczyszczeniami lub zanieczyszczeniami grzebiącymi na powierzchni. W związku z tym śruby ze stali nierdzewnej przed myciem należy przemyć kwasem. Powierzchnia szybko utworzy warstwę tlenku i usunie zanieczyszczenia powierzchni.
Stal nierdzewna jest podzielona na cztery kategorie: austenit, ferryt, martenzyt i stal hartowniczą, a każda ma swoje zalety i wady. Najbardziej popularna jest austenityczna stal nierdzewna. Wytwarza się około 80% śrub ze stali nierdzewnej. Jego mikrostruktura to głównie austenit. Chrom i nikiel są głównymi pierwiastkami stopowymi. Dopóki jest on chłodzony, jego właściwości mechaniczne mogą zostać poprawione. . Powszechnie używana zawartość to 18% chromu, 8% niklu to 18-8 lub 300 serii. Odporność na korozję jest lepsza niż stali nierdzewnej ferrytycznej i martenzytycznej i nie jest magnetyczna. Ma wyższą wytrzymałość w bardzo niskiej temperaturze lub wysokiej temperaturze. I dobra wytrzymałość. Austenityczne stale nierdzewne obejmują 301, 302, 303, 303 Se, 304, 305, 384, XM7, 316, 321 i 347.
303 i 303 Se (17/19% chromu, 8/10% niklu) są łatwe do obracania i nie nadają się do obróbki na zimno. 304 (18/20% chromu, 8 / 10,5% niklu, 0,08% lub mniej węgla) jest odpowiednie dla zimnych i gorących tygli i ma dobrą odporność na korozję. Powszechnie używa się go do wytwarzania skomplikowanych, wielkogabarytowych wkrętów do pracy na gorąco. 305 (17/19% chromu, 10,5 / 13% niklu) zmniejsza szybkość utwardzania i umożliwia łatwe formowanie na zimno. 384 (15/17% chromu, 17/19% niklu, 0,08% lub mniej węgla) jest specjalnie stosowane do nakrętek kutych na zimno i wkrętów krzyżowych. Ze względu na wysoką zawartość niklu można zmniejszyć szybkość utwardzania. 384 Po schłodzeniu, nadal nie ma magnetyzmu, ale inne austenityczne stale nierdzewne będą miały nieco magnetyczne po schłodzeniu i muszą być wyżarzone, aby przywrócić właściwości niemagnetyczne. XM7 (17/19% chromu, 8/10% niklu, 3/4% miedzi) to ulepszone 302 z lepszym chłodzeniem i niższym kosztem niż 305, 384. 316 (16/18% chromu, 10/14% niklu, 2/3% molibdenu i 0,08% lub mniej węgla) ma doskonałą odporność na korozję halogenu ze względu na obecność molibdenu i są nadal wyższe niż inne austenityczne stale nierdzewne w podwyższonych temperaturach. Wysoka wytrzymałość na rozciąganie i intensywność utajona. 321 (17/19% chromu, 9/12% niklu) i 347 (17/19% miedzi, 9/13% niklu) to stabilne stale nierdzewne. Mają dobrą odporność na korozję nawet w temperaturach do 820 ° C. Wytwarzanie przemysłu lotniczego lub śrub stosowanych do zanieczyszczania środowiska wysokimi temperaturami lub chemikaliami.
Mikrostruktura stali ferrytycznej zdominowana jest przez ferryt, który stanowi około 5% śrub ze stali nierdzewnej. Chrom jest głównym pierwiastkiem stopowym. Ma właściwości magnetyczne i ma lepszą odporność na korozję niż martenzyt. Zawartość innych pierwiastków jest bardzo mała, a ta stal nierdzewna jest szczególnie odporna na rdzę i korozję. Do wkręcania używa się 430 śrub (14/18% chromu, 0,12% lub mniej węgla). Są one najczęściej używane do zimnego kursu i gorącej pozycji. Dodatek siarki w 430F może poprawić wydajność toczenia. Jeśli weźmiesz pod uwagę ekonomię, koszty materiałowe i odporność na korozję, wybierz ferrytyczną stal nierdzewną, aby śruby były bardziej odpowiednie. Zarówno ferrytyczne, jak i austenityczne stale nierdzewne nie mogą być hartowane i mogą być nanoszone tylko i wzmocnione na zimno, aby poprawić ich wytrzymałość i twardość, ale ich ciągliwość ulega pogorszeniu, więc są one zwykle wyżarzane w celu usunięcia resztkowych naprężeń i przywrócenia ciągliwości.
Martenzyt martenzytyczny ze stali nierdzewnej, około 10% śrub ze stali nierdzewnej, z chromem jako głównym pierwiastkiem stopowym, magnetycznym, można hartować w celu uzyskania najwyższych właściwości mechanicznych, oraz stopnia SAE 5, 8, ASTM A449, aproksymację poziomu A354 BD. Jednak odporność na korozję jest gorsza niż w przypadku austenitycznych i ferrytycznych stali nierdzewnych. Śruby są zwykle wykonane z materiałów z serii 400, takich jak 410, 416, 416 Se i 431.
410 (12,5 / 13,5% chromu, węgiel poniżej 0,15%) jest podobny do klasy SAE 5 lub A449. Po obróbce cieplnej może zwiększyć wytrzymałość i łatwo jest być zimnym i gorącym. Ze względu na niską zawartość chromu jest najtańszy ze wszystkich stali nierdzewnych. Jeśli odporność na korozję śrub ocynkowanych SAE 5 lub kadmowych jest niewystarczająca, można zastosować 410.
416 i 416 Se (12/14% chromu, mniej niż 0,15% węgla, siarki lub arsenu), toczenie może być najlepszym ze wszystkich stali nierdzewnych, mechanicznie równoważnym 410. 431 (15/17% chromu, 1,25 / 2,5% nikiel i 0,2% lub mniej węgla) są powszechnie stosowane w produkcji śrub lotniczych. Ze względu na ich wysoką wytrzymałość i odporność na korozję, są one łatwe do zimna i gorąca. Właściwości mechaniczne są nie mniejsze niż SAE 8 i ASTM A354 klasa BD.
Śruby ze stali hartowanej ciśnieniowo stanowią 5% śrub ze stali nierdzewnej, a ich zastosowanie staje się coraz ważniejsze. Mają odporność na korozję porównywalną z odpornością na austenit i wysoką wytrzymałość równoważną z martenzytem. Na przykład 630 (15,5 / 17,5% chromu, 3/5% niklu, 0,07% lub mniej węgla, 0,15 / 0,45% itru i itru), znany również jako 17-4PH, jest najczęściej stosowaną stalą utwardzaną wydzieleniowo produkcja śrub, z wyjątkiem wysokiej wytrzymałości. Plastyczność jest również dobra i może wytrzymać wysokie i niskie temperatury.