Nerđajući čelik 440C: tvrdoća, termička obrada i primena u domaćinstvu

440C je visokougljični martenzitni nehrđajući čelik i najtvrđi član porodice 440. Njegova kombinacija 16,0-18,0% hroma, 0,95-1,20% ugljika i dodatka molibdena do oko 0,75% proizvodi čelik koji se može očvrsnuti i kaliti na vrlo visoku tvrdoću, a da je i dalje otporan na rđu u uobičajenim zatvorenim uvjetima. Zbog tog balansa 440C se pojavljuje u kuhinjskim noževima, škarama, makazama, ručnim alatima i drugim kućnim potrepštinama koji godinama moraju držati oštrinu, kao i u industrijskim ležajevima i dijelovima ventila koji moraju biti otporni na habanje.

Hemija iza tvrdoće

Krom pruža otpornost na koroziju; ugljik daje reakciju stvrdnjavanja. Na 440C nivo ugljika je dovoljno visok da formira veliku količinu karbida bogatih hromom tokom austenitizacije, a ovi karbidi su ono što omogućava čeliku da dostigne svoju visoku tvrdoću nakon gašenja. Molibden dodaje dodatni doprinos otpornosti na habanje i pomaže čeliku da odoli omekšavanju kada se kalje na višim temperaturama.

Element, %	Tipičan raspon od 440C
Chromium, Cr	16.0-18.0
Ugljik, C	0.95-1.20
Molibden, Mo	Do 0,75
Mangan, Mn	1.00 max
Silicijum, Si	1.00 max

Posljedica tolike količine ugljika je struktura koja je tvrda i otporna na habanje, ali mnogo manje čvrsta od niskougljičnog razreda, tako da su dizajn komponenti i praksa kaljenja važni koliko i sama specifikacija.

Kako 440C postaje tvrd

Pravilno kaljen i kaljen na 440C dostiže otprilike 58-62 HRC. Kod komercijalnog pribora za jelo radni opseg je obično 58-60 HRC, nivo odabran da zadrži oštru i dugotrajnu ivicu, dok ograničava rizik od lomljenja u normalnoj upotrebi u kuhinji. Ključni kontrast je sa vrstama koje se uopće ne mogu očvrsnuti termičkom obradom: austenit 304 i ferit 430 ostaju u žarenom, relativno mekom stanju bez obzira na to kako su kaljeni, a na skali tvrdoće sjede daleko ispod 440C.

Ocjena	Porodica	Reakcija na termičku obradu	Servisna tvrdoća
440C	martenzitna	Otvrdnjava gašenjem i temperacijom	58-62 HRC
304	Austenit	Ne otvrdnjava se termičkom obradom	Žarena i znatno mekša
430	Feritni	Ne otvrdnjava se termičkom obradom	Žarena i znatno mekša

Toplinska obrada: kaljenje i kaljenje

440C se austenizira u rasponu od 1010-1070 stepeni, zatim se gasi u ulju ili u kontrolisanoj atmosferi da bi se formirao martenzit. Neposredno nakon gašenja čelik je vrlo tvrd, ali i vrlo lomljiv, tako da je uvijek kaljen. Kaljenje između 150 stepeni i 315 stepeni ublažava unutrašnje naprezanje i prilagođava ravnotežu između tvrdoće i žilavosti: donji kraj opsega čuva maksimalnu tvrdoću za alate koji drže ivice, dok gornji kraj žrtvuje izvesnu tvrdoću radi veće otpornosti na lomljenje. Kaljenje u opsegu od 400-600 stepeni se izbegava jer taloženje hrom karbida degradira i žilavost i otpornost na koroziju. Za dijelove kojima je potrebna stroga kontrola dimenzija, završno brušenje slijedi toplinsku obradu tako da se konačna geometrija ne izobliči kaljenjem.

Otpornost na koroziju u domaćinstvu

440C nudi umjerenu otpornost na koroziju. Jasno je da je bolji od običnog ugljičnog ili legiranog čelika, koji brzo rđa kada je površinski film slomljen, ali je ispod 304 u vlažnim ili slanim uvjetima. U kuhinji su praktična pravila jednostavna: osušite oštricu nakon pranja, izbjegavajte da je ostavljate u sudoperu ili mašini za pranje sudova gdje se koncentrišu soli i deterdženti i izbjegavajte produženi kontakt s kiselim ili hloridnim ostacima hrane. Tamo gdje predmet za domaćinstvo mora kombinirati visoku tvrdoću sa boljom otpornošću na koroziju, odabire se martenzitni razred s nižim sadržajem ugljika ili austenit, a zahtjev za tvrdoćom se umjesto toga smanjuje.

Primjena u domaćinstvu i industriji 440C

Kuhinjski i pomoćni noževi:oštrice koje moraju uzeti i držati finu ivicu pri ponovljenom rezanju i oštrenju.

Makaze, makaze i baštenski alat:rezne ivice koje se oslanjaju na tvrdoću i otpornost na habanje, a ne na udarnu žilavost.

Komponente pribora za jelo:opruge, osovine i mali dijelovi koji se troše u sklopivim noževima i višenamenskim alatima.

ležajevi:kuglice i trke u instrumentima i ležajevima malog prečnika gde otpornost na habanje određuje životni vek.

dijelovi ventila:sjedišta, držači i ukrasi koji vide abrazivni tok i umjerenu koroziju.

Precizni mjerni alati i mjerači:kontaktne površine koje moraju ostati dimenzionalno stabilne na habanje.

Često postavljana pitanja

P: Koliko je tvrd nehrđajući čelik 440C?
Pravilno kaljena i temperirana 440C dostiže otprilike 58-62 HRC, pri čemu je 58-60 HRC uobičajen radni opseg za oštrice noža.

P: Da li je 440C tvrđi od 304 ili 430?
Da. 304 i 430 se ne mogu očvrsnuti termičkom obradom i ostaju u mnogo mekšem žarenom stanju, dok se 440C stvrdnjava kaljenjem i temperiranjem.

P: Da li 440C rđa?
Otporan je na rđu u suhim, zatvorenim uslovima, ali može imati mrlje ili udubljenja u vlažnom, slanom ili kiselom okruženju, jer je njegova otpornost na koroziju niža od otpornosti na 304.

P: Kako se termički obrađuje 440C?
Austenizira se na oko 1010-1070 stepeni, gasi u ulju ili kontrolisanoj atmosferi, a zatim temperira između 150 i 315 stepeni.

P: Zašto je 440C krt?
Njegov visoki sadržaj ugljika stvara veliki volumen karbida, koji povećava tvrdoću i otpornost na habanje, ali smanjuje udarnu žilavost; ispravno kaljenje i razumna geometrija rubova ograničava cijepanje.

P: Gdje se koristi 440C osim noževa?
Kuglice i prstenovi ležaja, sjedišta ventila i obloge, precizni mjerači i druge komponente otporne na habanje kojima je također potrebna umjerena otpornost na koroziju.