Металл который делает сталь нержавеющей это

Нержавеющая сталь: состав, свойства, марки, маркировка

Высокая популярность такого материала, как нержавеющая сталь, объясняется ее уникальными характеристиками, которыми не обладают обычные углеродистые стальные сплавы. Благодаря большому разнообразию марок нержавеющих сталей, представленных на современном рынке, их можно подбирать для успешного решения технологических задач различного характера.

Внешний вид сооружений из нержавеющей стали не изменяется на протяжении всего срока эксплуатации

В чем состоит уникальность нержавеющих сталей

Нержавеющая сталь была запатентована в Англии в 1913 году. Автором данного изобретения, которое, без преувеличения, стало важнейшим этапом развития не только сталелитейной, но и других отраслей промышленности, является металлург Гарри Бреарли.

Наделить обычные стальные сплавы уникальными характеристиками и получить из них коррозионностойкие стали позволило добавление в их химический состав такого элемента, как хром.

Именно хром, которого в составе нержавеющих стальных сплавов должно быть не менее 10,5%, обеспечивает данным материалам такие характеристики, как:

• исключительно высокая устойчивость к коррозии;
• очень высокая прочность;
• хорошая свариваемость;
• простота обработки методами холодной деформации;
• длительный эксплуатационный срок без потери первоначальных характеристик;
• эстетически привлекательный внешний вид изделий, изготовленных из сплавов данной категории.

Влияние легирующих элементов на свойства сталей

Нержавеющие стали в обязательном порядке содержат в своем химическом составе хром и железо. Эти элементы дополняют друг друга, что и обеспечивает данным материалам такие уникальные характеристики. В частности, хром, соединяясь с кислородом, создает на поверхности нержавеющего сплава оксидную пленку, которая и становится надежным препятствием для коррозионных процессов.

Для того чтобы наделить нержавеющую сталь дополнительными характеристиками и значительно улучшить уже имеющиеся свойства, в ее химический состав вводят легирующие добавки – никель, титан, молибден, ниобий, кобальт и др. Такое легирование позволяет создавать различные виды стальных сплавов нержавеющей категории, отличающиеся друг от друга своими характеристиками и, соответственно, назначением.

Мы уже так привыкли к коррозиооностойкой стали, что даже не замечаем, насколько наша жизнь стала комфортнее из-за присутствия в ней нержавейки

Нержавеющая сталь содержит в своем химическом составе углерод, который придает ей высокую твердость и прочность. Следует отметить, что данный химический элемент является обязательным компонентом любого стального сплава и оказывает серьезное влияние на его свойства. Уникальные характеристики, которыми отличается нержавеющая сталь, позволяют успешно использовать данный металл в самых различных сферах, связанных с эксплуатацией изделий и оборудования в условиях повышенной влажности и постоянного воздействия на них агрессивных сред.

Активно используются нержавеющие стали для производства изделий как промышленного, так и бытового назначения.

В частности, именно из этого металла чаще всего делают столовые приборы и ножи, изготавливают элементы коммуникаций и ограждающих конструкций, детали оборудования и др.

Методы классификации

Характеристики, которыми обладают нержавеющие стали, определяются как химическим составом сплавов, так особенностями их внутренней структуры. В зависимости от данных параметров все стали, относящиеся к категории нержавеющих, делятся на четыре группы.

Ферритные (хромистые)

В химическом составе сталей данной группы хром содержится в объеме 20% (поэтому их и называют хромистыми). Благодаря значительному содержанию хрома изделия из таких сталей способны успешно противостоять воздействию даже очень агрессивных сред. Стальные сплавы данной группы отличаются хорошими магнитными характеристиками.

Химический состав и механические свойства сталей ферритного класса

Крупными потребителями ферритных сталей являются предприятия тяжелой и химической промышленности, из нержавеющих сплавов этого вида производят элементы отопительного оборудования, а также многое другое.

Сплавы ферритной группы занимают достаточно большую долю рынка нержавеющих сталей и по уровню своей востребованности лишь незначительно уступают материалам с аустенитной внутренней структурой, но стоят значительно дешевле последних.

Аустенитные

Это нержавеющие стали, значительная доля химического состава которых (до 33%) приходится на хром и никель. Потребители отдают предпочтение этим сплавам из-за того, что такие материалы отличаются высокой прочностью и исключительной устойчивостью к коррозии.

Химический состав и сферы применения жаропрочных аустенитных нержавеющих сталей (нажмите для увеличения)

Мартенситные и ферритно-мартенситные

Благодаря особенностям внутренней структуры такие сплавы отличаются самой высокой прочностью среди сталей. Кроме того, они характеризуются хорошей износоустойчивостью и минимальным количеством вредных примесей в своем составе.

Именно к этой категории относится жаропрочная коррозионностойкая сталь, способная не только успешно противостоять окислительным процессам, но и эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия высоких температур, не утрачивая при этом своих первоначальных свойств.

химических элементов в мартенситных и ферритно-мартенситных сталях (нажмите для увеличения)

Комбинированные
Сюда относятся стали с внутренней структурой комбинированного типа: аустенитно-ферритной и аустенитно-мартенситной. Такие инновационные материалы оптимально сочетают в себе лучшие свойства всех вышеперечисленных видов нержавеющих сталей.

Химические составы коррозионностойких сталей аустенитно-мартенситного класса

Владение информацией о том, к какой из групп относится та или иная марка нержавеющей стали, позволяет оптимально подбирать сплавы для решения определенных технологических задач.

Наиболее популярные марки и сферы их применения

Чтобы правильно подобрать нержавеющую сталь для изготовления продукции определенного назначения, можно воспользоваться специальными справочниками, в которых перечислены как все марки такого материала, так их основные характеристики. Между тем в каждой из таких групп есть наиболее популярные марки, которые чаще всего и выбирает потребитель. Перечислим их.

• 10Х17Н13М2Т и 10Х17Н13М3Т – стали, которые отличаются хорошей свариваемостью и отличной устойчивостью к коррозии. Благодаря таким свойствам нержавеющие стальные сплавы данных марок успешно используют для производства изделий, которые в процессе своей эксплуатации постоянно подвергаются воздействию высокой температуры и агрессивных сред. Свойства сталей данных марок формируются за счет наличия в их химическом составе следующих элементов: хрома (16–18%), молибдена (2–3%), никеля (12–14%), углерода (0,1%), кремния (0,8%), меди (0,3%), серы (0,02%), фосфора (0,035%), марганца (2%), титана (0,7%). Если существует необходимость в выборе нержавеющих сталей данных марок, то следует иметь в виду, что на отечественном рынке можно приобрести и их зарубежные аналоги, а именно: SUS316Ti (Япония), 316Ti (США), OCr18Ni12Mo2Ti (Китай), Z6CNDN17-12 (Франция).
• 08Х18Н9 и 08Х18Н10 – нержавеющие стальные сплавы, из которых делают трубы как круглого, так и любого другого сечения. Используют эти материалы для производства различных конструкций, эксплуатируемых в машиностроительной и химической промышленности, а также для производства элементов трубопроводов и печных устройств. В химическом составе сталей данных марок содержатся следующие элементы: хром (17–19%), углерод (0,8%), титан (0,5%), никель (8–10%).
• 10Х23Н18 – сталь этой марки характеризуется высоким содержанием никеля (17–20%) и хрома (22–25%), а также марганца (2%) и кремния (1%) в своем составе. Такое сочетание элементов наделяет сплав требуемыми характеристиками и формирует повышенную склонность к отпускной хрупкости. Следует отметить, что сплав данной марки относится к нержавеющим сталям жаропрочной категории.
• 08Х18Н10Т – нержавеющий сплав данной марки отличается высокой устойчивостью к процессам окисления, а также хорошей свариваемостью, причем для получения качественного соединения по данной технологии изделия можно не подвергать предварительному нагреву, а также не выполнять их термическую обработку после сварки. Чтобы улучшить прочностные характеристики изделий, изготовленных из такой стали, их необходимо подвергнуть закалке, что оговорено в соответствующем нормативном документе.
• 06ХН28МДТ – сплав данной марки оптимально подходит для создания сварных конструкций, которые будут в дальнейшем эксплуатироваться в агрессивных средах. В химическом составе этой стали содержатся следующие элементы: хром (22–25%), никель (26–29%), медь (2,5–3,5%).
• 12Х18Н10Т – изделия, изготовленные из стали данной марки, преимущественно используются для оснащения предприятий химической, целлюлозно-бумажной, строительной, пищевой и топливной отраслей. Этот металл отличается термической стойкостью, хорошей ударной вязкостью и практичностью использования.
• 12Х13, 20Х13, 30Х13 и 40Х13 – нержавеющие стальные сплавы данных марок практически не поддаются свариванию, но есть у них и положительные свойства. Последние заключаются в том, что эти стали не имеют склонности к отпускной хрупкости, а их внутренняя структура не поражается дефектами, которые на профессиональном языке называются флокенами. Из нержавеющих сталей данных марок изготавливают режущий и измерительный инструмент, а также рессоры и пружины различного назначения.
• 08Х13, 08Х17, 08Х18Т1 – это нержавеющие стальные сплавы ферритной группы, из которых производят изделия, не испытывающие в процессе своей эксплуатации ударные нагрузки, а также воздействие низких температур.

Виды поверхностей нержавеющей стали

Как расшифровать маркировку

Маркировка нержавеющих сталей, правила формирования которой оговариваются положениями нормативных документов, несет в себе следующую информацию:

• число, стоящее на первом месте, указывает на количественное содержание в составе сплава такого химического элемента, как углерод (например, в стали марки 08Х17 углерод содержится в количестве 0,08%, а в 40Х13 – 0,4%);
• после букв в маркировке, каждая из которых обозначает соответствующий химический элемент (Х – хром, Н – никель, М – марганец), проставляются цифры, указывающие на его содержание в целых процентах.

Пример расшифровки обозначения нержавеющей стали

В целом, если говорить о правилах маркировки стальных сплавов, относящихся к категории нержавеющих, они практически ничем не отличаются от тех, которые приняты для обозначения сталей любого другого типа.

Нержавеющие стали

Представить современную жизнь без антикоррозийной стали невозможно. Разработка такого сплава позволила сделать качественный рывок не только в металлургии, но и во многих других сферах. Нержавеющие стали отличаются от классической тем, что содержат в составе кроме железа и углерода еще и хром. Именно добавление хрома придает сплаву антикоррозийные свойства.

Продукция из нержавеющей стали очень разнообразна. У любого производителя вы сможете найти широкий выбор изделий. Так, например, качественную продукцию, что подтверждают многочисленные отзывы, можно заказать в интернет-магазине БСМ – Металл. 

Нержавеющие стали

Физические свойства

Нержавеющая сталь обрела высокую популярность не только благодаря антикоррозийным свойства, но также за счет разнообразия физических свойств. Современные коррозионностойкие стали производятся путем добавления к стали различных примесей.

От количества и типа примеси зависят физические свойства готовой стали. Следует отметить, что некоторые марки нержавеющей стали поддаются коррозии после длительного срока эксплуатации. Это связано с составом, то есть добавлением того или иного метала. Такой сплав имеет другие преимущества, которые нивелирует подверженность окислению.

Следует выделить основные физические свойства нержавеющей стали, которые качественно выделяют ее из ряда других металлов. К таким свойствам относятся:

1. Высокая прочность. Изделия, изготовленные нержавейки отличаются повышенной прочностью в сравнении с аналогами. Благодаря устойчивости к физическим нагрузка, изделия не повреждаются и не теряют начальную форму. Качественная сталь сохраняет надежность более десяти лет.
2. Устойчивость к агрессивной внешней среде. Подобная сталь практически не подвержена изменениям в связи с условиями окружающей среды. Это позволяет длительное время сохранять эксплуатационные свойства изделия.
3. Жаропрочность. Изделия из нержавейки устойчивы к высоким температурам, даже при воздействии открытого огня. Также не меняя форму, размеры и свойства при значительных перепадах температур.
4. Экологичность. Антикоррозийные свойства препятствуют процессу окисления. Кроме того, материал  не содержит в составе вредных компонентов, поэтому широко применяется в пищевой промышленности.
5. Антикоррозийные свойства. Главное свойство, которым обладает такая сталь, это препятствие возникновению ржавчины. Причем сплав не поддается коррозии даже после воздействия кислот или щелочей.
6. Внешний вид. Внешний вид изделий из нержавейки качественно отличается от предметов из других материалов. Сталь имеет чистый, блестящий вид, который не меняется после длительного срока эксплуатации.
7. Податливость. Подобный сплав легко обрабатывать, и изготовление из него предмета желаемой формы не составляет труда.

Выбор нержавейки с определенными физическими свойствами зависит от целей ее использования. На сегодняшний день, разнообразие компонентов для производства нержавеющей стали позволяет создать материал с необходимыми характеристиками.

Химический состав

Химический состав нержавеющей стали зависит от типа и марки сплава. Главными особенностями, которые характеризирует нержавейку, являются наличие в составе не менее 10,5% хрома и низкое содержание углерода. Углерод очень важен при изготовлении стали, так как он придает необходимую прочность. Процентная составляющая которого в антикоррозийном сплаве не должна превышать 1,2%.

Также в состав нержавейки может включатся Титан, Фосфор, Молибден, Сера, Никель и Ниобий. В зависимости от химического состава, нержавейка делиться на несколько типов.

Наиболее широко используемая – нержавейка группы А2. Группа А2 содержит в составе 10% никеля, 18% хрома и 0,05% углерода. Большую часть занимает основа, а именно железо с сопутствующими компонентами.

В состав сталей этой группы входят 0,05% углерода, 2% молибдена, 12% никеля и 17% хрома. Благодаря наличию в составе молибдена, сплав устойчив к воздействию кислоты, поэтому часто к нему применяется названия «кислостойкого».

Антикоррозийные стали группы А, благодаря химическому составу, легко поддаются сварке. Именно поэтому такой тип широко используется в промышленности. Из такой стали можно производить детали практически любой формы, с прочным соединением составных частей.

Особое внимание при производстве уделяется стали для пищевой промышленности. Коррозионностойкая сталь таком случае не должна содержать посторонних компонентов, которые могут негативно повлиять на вкусовые качества продуктов, а также примесей опасных для здоровья человека.

Сопротивления стали к коррозии зависит от количества хрома. Чем его составная часть больше, тем устойчивее сплав. Классическая нержавеющая сталь, используемая в обычных условиях, содержит не более 13% хрома. Для противостояния агрессивной среде доля хрома должно превышать 17%. Такой коррозионностойкий спав подходит для использования в кислотной среде.

Высокоустойчивые сплавы сохраняют свои свойства даже в азотной кислоте 50% насыщенности. Для устойчивости против более сильных кислот, в составе увеличивают процент никеля и добавляют другие компоненты в малых количествах.

Классификация нержавеющих сталей

Классификация нержавеющих сталей разнится в зависимости от стран, но имеет общие принципы. Маркировка нержавейки осуществляется в зависимости от химического состава, свойств и внутренней структуры готового материала. Исходя из этого сталь делят на такие типы:

1. Ферритные. Данная группа сталей характеризируется высоким содержанием хрома, обычно более 20%. Поэтому иногда этот тип называют хромистым. Такой химический состав способствует высокой устойчивости к агрессивной внешней среде. Сплавы этой группы обладают магнитными свойствами. Стали ферритной группы относительно дешевые, широко используются в промышленности, уступая лишь аустенитным.
2. Аустенитные. Группа противокоррозионных сплавов, которые отличаются высоким содержанием хрома и никеля. За счет этого они отличаются повышенной прочностью и гибкостью в сравнении с аналогами. Также легко поддаются сварке и устойчивы к коррозии. Наиболее широко используемые в промышленности. Относятся к немагнитным металлам.
3. Мартенситные. Особый тип нержавеющих сплавов. Отличается повышенной прочностью и износоустойчивостью. Не подвержены воздействию высоких температур, при этом содержат минимальную часть вредных компонентов, которые не выделяют паров при интенсивном нагреве. К этой группе относят жаропрочную коррозионностойкую сталь.
4. Комбинированные. Особый тип стали, комбинирующий свойства вышеуказанных групп. Такие инновационные стали разрабатываются индивидуально в зависимости от требуемых заказчиком свойств. На сегодняшний день выделяют аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные стали.

Детали из нержавеющей стали

В свою очередь, марки нержавеющей стали аустенитной группы делятся на 4 типа:

1. А1 – сталь, содержащая в составе значительную часть серы, из-за чего более подвержена коррозии чем остальные.
2. А2 – наиболее широко используемая марка. Легко поддается сварке без потери физических свойств. Морозостойкая, но подвержена коррозии в агрессивной кислой среде.
3. А3 – производная от А2, но с добавлением стабилизирующих компонентов. Отличается повышенной устойчивостью к высокой температуре и кислой среде.
4. А4 – сплав с добавление молибдена (до 3%). Характеризуется сопротивлением кислой среде. Широко используется в судостроении.
5. А5 – схожа с маркой А4. Отличается лишь соотношением стабилизирующих компонентов. Производиться для повышенного сопротивления высоким температурам.

Виды нержавеющей стали не ограничиваются вышесказанными типами. Так как даже малейшее изменения процентного соотношения компонентов могут значительно повлиять на свойства стали.

Область применения нержавеющих сталей

С момента разработки, коррозионностойкие стали применялись только в высокотехнологичном производстве в таких сферах как авиастроение, атомная энергетика, нефтехимическое производство и машиностроении. На сегодняшний день нержавеющие стали широко используются в различных сферах нашей жизни.

Деталь автомобиля из нержавеющей стали

Выделим основные сферы использования нержавеющих сплавов:

1. Машиностроение. Нержавейка массово используется для производства автомобилей, промышленных станков и различных агрегатов. Обычно применяются ферритные и аустенитные типы.
2. Химическая промышленность. Химическая промышленность сопровождается использованием агрессивных веществ, для содержания которых требуется специальное оборудование. Для его производства применяют аустенитные сплавы. Производственные емкости, трубы и сосуды не подвергаются воздействию химикатов и не теряют эксплуатационных свойств.
3. Энергетика. В сфере электроэнергетики используются только высокопрочные материалы, так как прочность и надежность рабочих узлов имеют особую важность.
4. Целлюлозно-бумажная промышленность. Практически все оборудование в этой сфере изготавливается из высококачественной нержавейки.
5. Пищевая промышленность. К производству, хранению и перевозки продуктов питания выставлены повышенные требования. Поэтому при изготовлении оборудования можно использовать только стекло, несколько видов пластика и нержавейки. Это обеспечивает повышенный уровень гигиены.

В пищевой промышленности обычно используется сплав с содержанием малого количества компонентов, так как оборудование не подвергается воздействию сверхвысоких температур и агрессивных веществ. Для холодильных установок применяют морозостойкие материалы.

1. Авиационно-космическая сфера. Особые типы нержавейки стали применять для постройки самолетов, ракет и космических кораблей.
2. Строительство. Нержавейка широко используется в строительстве и в дизайне. Такие листы не поддаются царапинам и не оставляют следов от рук.

Коррозионностойкие стали также применяется во многих сферах, благодаря разнообразию видов и свойств.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Нержавеющая сталь — марки, виды и характеристики

Нержавеющие (коррозионностойкие) стали – сплавы на основе железа и углерода, содержащие, помимо основных компонентов и стандартных примесей, легирующие элементы.

Основной добавкой является хром (Cr), которого в коррозионностойком сплаве должно быть не менее 10,5%. В таком количестве Cr оказывает существенное влияние на диаграмму состояния «железо-углерод».

Хром и никель, также в большинстве случаев присутствующие в нержавеющих сталях, повышают не только устойчивость металла к коррозии, но и другие технические характеристики.

Правила маркировки коррозионностойких сталей

Обозначение состоит из цифр и букв. Двузначное число в начале маркировки – количество углерода в сотых долях процента. Далее следуют буквы, характеризующие определенные легирующие элементы.

После них ставятся цифры, равные процентному содержанию легирующих элементов, округленному до целого числа. Если процент добавки находится в пределах 1-1,5, то после буквы цифра не ставится.

Для условного обозначения легирующих компонентов в российской нормативной документации используется русский алфавит:

• Х – хром;
• Н – никель;
• Т – титан;
• В – вольфрам;
• Г – марганец;
• Д – медь;
• М – молибден.

Группы коррозионностойких сталей по структуре

Структура коррозионностойких сталей, их свойства и области применения определяются процентным содержанием углерода, перечнем и количеством легирующих добавок. По структуре нержавейка делится на несколько типов. Основные: ферритная, мартенситная, аустенитная. Существуют промежуточные варианты.

Ферритная

Эта группа относится к малоуглеродистым сплавам – C до 0,15%. хрома – до 30%. Объемнокристаллическая структура обеспечивает сочетание достаточно высокой прочности и пластичности. Нержавеющие стали ферритных марок относятся к ферромагнитным.

Основные характеристики:

• способность к холодной деформации;
• основной тип термообработки – отжиг, снимающий наклеп;
• хорошая коррозионная стойкость;
• относительно невысокая стоимость.

Основная причина потери рабочих характеристик сталями ферритного класса – межкристаллитная коррозия (МКК), в результате которой разрушение происходит по границам зерен.

Для устранения этого негативного явления избегают резкого охлаждения металла от +800°C, проводят стабилизирующий отжиг, находят оптимальный баланс между содержанием углерода и хрома.

Полностью устранить склонность к МКК позволяет введение карбидообразующих элементов – титана и ниобия.

По стандарту AISI ферритные стали относятся к серии 400:

• 403-420 – содержание хрома 11-14%, никель отсутствует;
• 430 и 440 – 15-18% C, никель отсутствует;
• 630 – содержит 3-5% никеля. Хорошо обрабатывается, устойчива к коррозии в различных средах, схожа по свойствам с 08Х18Н10.

Эти материалы используются при производстве широкого сортамента труб, листов, профилей.

Таблица марок нержавеющих сталей ферритного класса по ГОСТу и AISI, основные сферы использования

Мартенситная

К этой группе относятся металлы с содержанием хрома до 17%, углерода – до 0,5% (в отдельных случаях – выше). Мартенсит – структура, получаемая путем закалки заготовки с последующим отпуском. Для нее характерно сочетание высокой твердости, прочности, упругости и устойчивости к коррозии.

Сплавы используются при производстве ответственной металлопродукции, предназначенной для работы в агрессивных средах. Это пружины, валы, ножи, фланцы. При повышении содержания C в структуре появляется карбидная фаза, обеспечивающая высокую твердость и износостойкость.

Проведение низкого отпуска после закалки (+200…+300°C) обеспечивает высокую твердость – 50-52 HRC, высокого (+500…+600°С) – меньшую твердость (28-30HRC) и большую вязкость. Закалка производится при температурах +950…+1050°C.

Таблица марок мартенситных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Аустенитный класс

Этот обширный класс коррозионностойких сталей (по AISI – класс 300 и представитель класса 200 – AISI 201) обладает высокой устойчивостью к коррозии, пластичностью в холодном и горячем состоянии, прочностью, хорошей свариваемостью, способностью контактировать без разрушения с азотной кислотой.

Немагнитность существенно расширяет области применения материала. Экономически выгодным является сочетание 18% Cr и 8% Ni. При необходимости получения стабильного состояния аустенита количество никеля повышают до 9%. Такие стали бывают нестабилизированными и стабилизированными.

Стабилизированная группа легируется титаном и ниобием, снижающими склонность аустенитных марок к межкристаллитной коррозии.

В данном случае этот вид ТО является смягчающей операцией, направленной на снятие последствий наклепа. С этой же целью может применяться отжиг. Закалке подвергают мелкие детали, отжигу – массивные.

Таблица марок аустенитных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Краткие характеристики некоторых видов аустенитных нержавеющих сталей:

• 304 – распространенный представитель этого класса. Прекрасно поддается глубокой вытяжке, поэтому применяется для изготовления объемных изделий. Подвержен щелевой коррозии в теплых средах с повышенным содержанием хлора, поэтому не рекомендуется к применению в морской воде и в отраслях, в которых используются чистящие составы с хлором.
• 321 и 347 – усовершенствованные варианты марки 304, отличающиеся добавками ниобия или титана.
• 316 – проявляет максимальную устойчивость к коррозии среди массово используемых коррозионностойких сталей.
• 201 – относительно недорогой аналог сталей 304 и 321. Показывает хорошие рабочие характеристики в средах средней агрессивности, благодаря сбалансированному химическому составу и новым технологиям изготовления.

Металл который делает сталь нержавеющей это

О металлахНержавейка

В Википедии написано так:

Сталь не подвержаная коррозии — нержавейка

Коррозия – процесс, в ходе которого металл разрушается под негативным воздействием окружающей среды.

Механизм протекания таких процессов позволил разделить их на химическую, электрохимическую коррозию, а также возникающую под воздействием электролитов (кислот, щёлочей, солей, почвы, повышенной влажности и т.д.), неэлектролитов (нефти) и газов.

Основной легирующий элемент, содержащийся в нержавеющей стали, определяющий её коррозионную стойкость – это хром. Чем больше его содержится в металле, тем он более устойчив к вредным воздействиям.

Нержавеющие (устойчивые к коррозии) стали

Коррозионностойкими, или иначе говоря, нержавеющими сталями, называются устойчивые к электрохимической коррозии металлы с содержанием хрома выше 17%. Чтобы сделать сталь более устойчивой к коррозии, в неё вводят элементы, которые образуют на поверхности нерастворимые, очень плотные и тесно связанные с основанием плёнки окислов.

Они препятствуют прямому контакту с внешней средой и повышают электрохимический потенциал стали в данной среде. Немалую роль в коррозийной стойкости стали играет состояние её поверхности.

Коррозийная стойкость будет гораздо выше в том случае, если поверхность материала полирована и лишена точечных дефектов, нередко являющихся концентраторами разрушительных процессов. Для нержавеющей стали существует аббревиатура «МКК» – межкристаллитная коррозия.

Это понятие описывает неравномерную (зерновую) структуру металла, из-за которой во время нагрева на границах зерён могут активно образовываться карбиды хрома (Cr23C6). Это приводит к тому, что основная структура зерна объединяется хромом ниже 12% порога.

Наиболее часто такому явлению подвержены закаливаемые нержавеющие стали, которые имеют слишком высокое процентное содержание углерода при пониженном содержании хрома (13%). В то же время закаливаемость стали позволяет достичь большей твердости материала в том случае, если процентное содержание углерода выше чем хрома, правда, при этом теряется пластичность.

Но такие характеристики как твёрдость и способность закаливания могут быть не главными требованиями к нержавеющей стали. В этом случае содержание в составе углерода стараются снизить до минимума, чтобы уменьшить склонность металла к МКК.

Дополнительное легирование молибденом применяется для придания ещё более высоких антикоррозионных свойств и стойкости стали к особо агрессивным средам.

Деление нержавеющих сталей на классы

Все нержавеющие стали по структуре можно разделить на три основных класса: мартенситные, ферритные и аустенитные нержавеющие стали. Существуют также смежные классы нержавеющих сталей, например, аустенитно-ферритные и так далее.

Мартенситные и ферритные стали отличаются от аустенитных способностью к намагничиванию. Поэтому при помощи магнита можно лишь определить к какому из трёх классов относится нержавеющая сталь, но ни в коем случае не оценить её качество.

О легирующих элементах

Марганец и никель – два основных легирующих элемента, которые определяют аустенитную структуру стали. Помимо этого, данные элементы оказывают влияние и на некоторые механические свойства материала. Пример: сталь, имеющая в своём составе около 18% хрома и 9% никеля, обладает хорошей пластичностью и поддаётся глубокой вытяжке при штамповке.

Правда, цена на никель в последнее время возросла, и вместо него используются более дешёвые заменители. Таким образом, появились экономно легированные стали с содержанием никеля около 4-5% и в качестве заменителя дорогого никеля — 8-10% марганца. Чтобы стабилизировать структуру этого типа стали, в её состав также вносят около 2% меди.

В отличие от своего более дорогого аналога, экономно легированная сталь при глубокой вытяжке нередко даёт трещины: такая склонность к трещинообразованию – главный недостаток этого типа стали. Стоит отметить, что появление трещин можно зафиксировать как в процессе вытяжки, так и по прошествии некоторого времени.

Но вероятность образования трещин зависит прежде всего от толщины стали – если лист тонкий, то вероятность появления таких проблем гораздо выше, чем при вытяжке толстого листа.

Хорошая свариваемость – преимущество сталей аустенитного класса. При механической полировке такие стали получают отличный зеркальный блеск. Они хорошо полируются при помощи электрохимической и электролитно-плазменной полировок: при этом повышенное содержание никеля даёт лучший результат.

Ферритные нержавеющие коррозионностойкие стали – это, прежде всего, безникелевый материал с высоким содержанием хрома (до 23%). Такие стали отличаются повышенной жёсткостью по сравнению с аустенитными, при этом совершенно могут не уступать им по коррозионной стойкости. Это происходит благодаря наличию в структуре ниобия или титана при пониженном % углерода.

Хорошая свариваемость, способность к глубокой вытяжке, более низкая цена по сравнению с хромоникелевыми аустенитными сталями – главные преимущества этого класса. Но есть и заметный минус: ферритная сталь плохо поддаётся механической полировке.

Во всём мире имеется лишь несколько систем стандартизации нержавеющих сталей. В странах СНГ (как было в СССР) – это система ГОСТ, в Америке – AISI, в Европе – EN, отдельно в Германии – DIN, в Японии – JIS.

Нержавеющая сталь (нержавейка)

Нержавеющая сталь – это сталь, которая обладает высокой коррозионной устойчивостью в агрессивных средах (морская и речная атмосфера, воздух, некоторые кислоты, растворы солей и т.д.).

Нержавеющие стали принято еще называть «корозионно-стойкие», но это не означает, что они абсолютно не корродируют.

Как и все металлы, нержавеющие стали также подвергаются коррозионному разрушению, только в меньшей степени.

Виды нержавеющих сталей (классификация)

Классифицируют нержавеющие стали по ГОСТ  5632 – 72. Можно выделить основные группы: хромистые, никелевые и хромоникелевые стали, хромомарганцевые, хромомарганцевоникелевые.

Основной элемент, который и делает обычную сталь нержавеющей, это хром.  Металл обладает высокой коррозионной стойкостью. На его поверхности в окислительных атмосферах образуется защитная оксидная пленка.

При добавлении в сталь, хром образует с железом твердый раствор, увеличивая при этом коррозионную стойкость стали.  При этом, содержание хрома не должно быть меньше, чем 11,7%.

Эту границу можно отследить во время измерения потенциала, когда при содержании около 12 – 13% Cr, идет резкое изменение потенциала системы железо-хром. С увеличением  содержания хрома, коррозионная стойкость стали увеличивается.

Это присуще сплаву не только в атмосферных условиях, но и в ряде других агрессивных сред. Также можно сказать, что нержавеющие стали лучше противостоят коррозионным разрушениям с увеличением содержания окислителей в окружающей среде, т.к. электродный потенциал металла становится более положительным.

Это не применимо для азотной кислоты, т.к. с увеличением ее концентрации хромистые стали быстрее поддаются коррозионному разрушению, наступает перепассивация. При малых концентрациях сталь обладает высокой стойкостью.

Среди нержавеющих сталей наиболее распространенными являются хромистые (с содержанием хрома от 13 до 30%), хромоникелевые (никеля до 12%), хромоникельмолибденовые  и другие.

Все добавки, вводимые в сталь, могут улучшать либо ухудшать ее свойства. Вот, например, углерод, который присутствует во всех сталях, связывает хром в частицы карбидов (такие, как Cr23C7 и др.).

  Если в стали углерода 0,15 – 0,20%, то хрома необходимо  ввести не меньше, чем 13 – 14%.

Хромистые нержавеющие стали

Хромистые нержавеющие стали (нержавейка)  широко применяются в промышленности и народном хозяйстве. Выпускается хромистая сталь в виде прутков, листов, труб, литых заготовок и деталей. Она наиболее экономична и в отношении легирования.

Ф.Ф. Химушин,  опираясь на структуру и состав, предложил следующую классификацию:

— теплоустойчивые хромистые стали (полунержавеющие), которые содержат 5 – 10 % Cr и закалываются на мартенсит;

— клапанные хромистые стали (сильхромы и др.);

— нержавейки, с  содержанием хрома 10 – 17%;

— сложнолегированные нержавейки (нержавеющие стали), которые содержат 12 – 17% Cr и применяются в качестве теплоустойчивых;

— хромистые стали кислотоупорные и нержавеющие с содержанием хрома 16 – 20 % (ферритного и полуферритного класса), жаростойкие стали ферритного класса с содержанием Cr 25 – 33%, хромоазотистые жаростойкие и нержавеющие стали;

— жаростойкие хромистые стали с добавками алюминия и других элементов.

Никелевые и хромоникелевые нержавеющие стали

Это наиболее распространенная и востребованная нержавеющая сталь. Сейчас выпускается около сотни марок такой нержавейки. С этой стали изготавливают  листовой и сортовой прокат, холоднокатаные и горячекатаные трубы, поковки, всевозможные профиля и много другого для различных сфер деятельности человека.

В наше время есть марки хромоникелевых нержавеющих сталей с интерметаллидными и карбидными упрочнениями, легированные разными материалами, имеющие промежуточные структуры.

Никелевые и хромоникелевые нержавеющие стали подразделяются на следующие подгруппы:

— кислотостойкие хромоникелевые аустенитные стали с добавками меди и молибдена;

— аустенитные стали с небольшим содержанием углерода, в том числе и стабилизированные ниобием  или титаном;

— окалиностойкие хромоникелевые стали с высоким содержанием хрома и никеля;

— аустенитно-ферритные хромоникелевые нержавейки;

— аустенитно-мартенситные хромоникелевые стали с мартенситом неустойчивой формы.

Хромомарганцевые и хромомарганцевоникелевые нержавеющие стали

Марганец, как и никель, является аустенитообразующим элементом. Кроме того, марганец способствует упрочнению стали. Нержавейка, в состав которой входит марганец, используется в условиях повышенной истираемости. Никель обладает лучшими аустенитообразующими свойствами, поэтому марганец необходимо вводить в состав стали в большем количестве, чем никель (почти в два раза).

Хромомарганцевые и хромомарганцевоникелевые  стали принято делить на четыре  подгруппы:

— аустенитная сталь, содержащая 12 – 14% хрома, с различным содержанием никеля и марганца;

— аустенитная нержавеющая сталь, содержащая около 17 – 19% Cr, а также никель, марганец и азот;

— аустенитно-мартенситная нержавейка с содержанием хрома около 12 – 18%, также, в состав которой входят никель и марганец;

— аустенитно-ферритная сталь с добавками  различного количества марганца и 16 – 18% хрома.

Что такое нержавеющая сталь?

К типам нержавеющих сталей относятся хромосодержащие и никельхромсодержащие сложнолегированные стали, содержание хрома в которых составляет не менее 10%.

Хром повышает стойкость стали против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением.

Контактируя с агрессивной средой, поверхность хромсодержащей нержавеющей стали детали покрывается тонкой защитной пленкой нерастворимых окислов, при этом большое значение имеет состояние поверхности материала, отсутствие внутренних напряжений и кристаллических дефектов.

Нержавеющие стали благодаря высокой механической прочности и пластичности являются высококачественным материалом для изготовления трубопроводов любого назначения и ответственных деталей трубопроводной арматуры. Даже пребывая постоянно в оде, нержавеющие металлоконструкции не поддаются разрушительному процессу коррозии и не теряют свой первоначальный вид.

Они, как и другие типы сталей, легко поддаются сварке, формированию, сгибанию, обработки и резке.

Пластичность стали способствует выравниванию напряжений в отдельных точках трубы и изготовленных из нее деталей, уменьшая опасность ее внезапного разрушения, что особенно важно для изготовления деталей, имеющих ответственное значение и испытывающих значительные динамические нагрузки при эксплуатации.

Высокая прочность и вязкость позволяют изготавливать изделия сложной конфигурации, работающие при динамических и вибрационных нагрузках. Высокая механическая прочность сталей также позволяет снизить толщину стенок трубопроводов и изделий, делая их более легкими и не снижая их прочностных характеристик.