Почему не магнитится нержавеющая сталь

Должна ли нержавейка магнитится

Учитывая тот факт, что нержавейка сегодня выпускается в большом разнообразии марок, нельзя однозначно ответить на вопрос о том, магнитится она или нет. Магнитные свойства нержавеющих сталей зависят от химического состава и, соответственно, от внутренней структуры сплавов.

Портативный анализатор металлов позволяет быстро определить содержание химических элементов и сделать заключение о качестве нержавеющей стали

От чего зависят магнитные свойства материалов

Магнитное поле с определенным уровнем своей напряженности (Н) действует на помещенные в него тела таким образом, что намагничивает их.

При этом интенсивность такого намагничивания, которая обозначается буквой J, прямо пропорциональна напряженности поля.

В зависимости от значения данного коэффициента все материалы могут входить в одну из трех категорий:

• парамагнетики – коэффициент Ϟ больше нуля;
• диамагнетики – Ϟ равен нулю;
• ферромагнетики – вещества, магнитная восприимчивость которых отличается значительной величиной (такие вещества, к которым, в частности, относятся железо, кобальт, никель и кадмий, способны активно намагничиваться, даже будучи помещенными в слабые магнитные поля).

Направления действия магнитных моментов соседних атомов в веществах различной магнитной природы

Магнитные свойства, которыми обладает нержавейка, связаны еще и с ее внутренней структурой, которая может включать в себя аустенит, феррит и мартенсит, а также их комбинации. При этом на магнитные свойства нержавейки оказывают влияние как сами фазовые составляющие, так и то, в каком соотношении они находятся во внутренней структуре.

Нержавеющие стали с хорошими магнитными свойствами

Хорошими магнитными свойствами отличается нержавейка, в которой преобладают следующие фазовые составляющие:

• Мартенсит – является ферромагнетиком в чистом виде.
• Феррит – данная фазовая составляющая внутренней структуры нержавейки в зависимости от температуры нагрева может принимать две формы. Ферромагнетиком такая структурная форма становится в том случае, если сталь нагревают до температуры, находящейся ниже точки Кюри. Если же температура нагрева нержавейки находится выше этой точки, то в сплаве начинает преобладать высокотемпературный дельта-феррит, который является выраженным парамагнетиком.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что магнитится та нержавейка, во внутренней структуре которой преобладает мартенсит. Как и обычные углеродистые стали, такие сплавы реагируют на магнит. По данному признаку их и можно отличить от немагнитных.

Способность нержавейки магнитится не влияет на её коррозионную стойкость

Нержавеющие стали, в которых преобладает феррит или его смесь с мартенситом, чаще всего также относятся к ферромагнетикам, но их свойства могут различаться в зависимости от соотношения фазовых составляющих их внутренней структуры.

Нержавейка, магнитные свойства которой могут изменяться, – это преимущественно хромистые и хромоникелевые сплавы, которые могут относиться к одной из нижеприведенных групп.

Стали с мартенситной внутренней структурой, которые, как и обычные углеродистые, могут упрочняться при помощи закалки и отпуска.

Такая нержавейка, кроме предприятий общего машиностроения, активно используются в быту (в частности, именно из нее производят столовые приборы и режущие инструменты).

К наиболее распространенным маркам таких магнитных сталей, изделия из которых производятся с термообработкой и могут подвергаться финишной шлифовке и полировке, относятся 20Х13, 30Х13, 40Х13.

Сталь марки 30Х13 менее пластична, чем сплав 20Х13, несмотря на сходный состав (нажмите для увеличения)

Почему такая нержавейка популярна? Дело в том, что, кроме высокой устойчивости к коррозии, она характеризуется отличной обрабатываемостью при помощи холодной и горячей штамповки, методов резания.

Кроме того, изделия из такого материала хорошо свариваются.

Распространенной магнитной сталью ферритного типа, которая из-за невысокого содержания углерода в своем химическом составе отличается более высокой мягкостью, чем мартенситные сплавы, является 08Х13, активно используемая в пищевом производстве. Из такой нержавейки изготавливают изделия и оборудование, предназначенные для мойки, сортировки, измельчения, сортировки, а также транспортировки пищевого сырья.

Механические свойства стали 08Х13

Популярной маркой магнитной нержавейки, внутренняя структура которой состоит из мартенсита и свободного феррита, является 12Х13.

Коррозионная стойкость стали марки 12Х13 (другое название 1Х13)

Нержавеющие стали, не обладающие магнитными свойствами

К нержавеющим сталям, которые не магнитятся, относятся хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые. Их принято разделять на несколько групп.

Нержавейка пищевая: ГОСТ. Как определить пищевую нержавейку? Чем отличается пищевая нержавейка от технической?

Нержавеющая сталь является самым популярным материалом, из которого изготавливается тара и посуда, контактирующая с продуктами питания. Нержавейка отличается хорошими антикоррозийными свойствами, долговечностью и малым весом. Однако стоит учитывать, что этот материал не всегда устойчив к агрессивным средам, в этом случае применяются специальные составы пищевого назначения.

Разумеется, хранить продукты питания лучше всего в стальной или стеклянной посуде, так как популярный сегодня пенопропилен не отвечает всем необходимым требованиям. Кроме этого, его срок службы намного меньше, чем у изделий, изготовленных из стали.

Многие интересует, как отличить пищевую нержавейку от материала, непригодного для хранения продуктов питания? Чтобы ответить на этот вопрос, стоит рассмотреть плюсы, особенности и классификацию этого металла.

Преимущества пищевой нержавеющей стали

Если говорить о плюсах пищевой нержавейки, то стоит выделить:

• экологическую безопасность материала;
• простоту обслуживания;
• устойчивость материала к большинству химических веществ;
• износостойкость;
• соответствие нормативам растворения тяжелых металлов.

Кроме этого, уже давно доказано, что вместо сковород с антипригарным покрытием намного полезнее использовать посуду, изготовленную из пищевой нержавейки. Из этого же материала изготавливаются самые лучшие варочные плиты и поверхности холодильников.

Нержавеющая сталь, пригодная для хранения и приготовления продуктов питания – это высоколегированный металл, в состав которого входит 25% хрома.

Именно благодаря этому химическому элементу сплавы славятся своими антикоррозийными характеристиками. В случае контакта с агрессивной средой на поверхности металла образуется специальная защитная пленка.

Благодаря этому поверхностному слою металл не ржавеет.

Кроме этого, в пищевую нержавейку добавляются титан, молибден, никель и прочие химические компоненты, дополнительно повышающие антикоррозийные свойства материала.

Гост и марки нержавейки

Если говорить о государственных стандартах, то в них не прописаны правила, относящиеся к нержавеющей стали. Именно поэтому специалисты затрудняются ответить, какой именно материал рекомендуется использовать в пищевой промышленности. В свою очередь производители этого нержавеющего металла отвечают, что независимо от его марки он подходит для пищевых продуктов.

Неужели действительно в нормативах ничего не говорится о пищевой нержавейке? ГОСТ 5632-72 – это, пожалуй, самый близкий нормативный документ, который можно использовать при выборе лучшего сплава для применения в быту. В этом Государственном стандарте говорится о марках высоколегированной стали и коррозийно-стойких и жаропрочных сплавах. Рассмотрим подробнее эту классификацию.

Под этой маркой изготавливают аустенитную коррозийно-стойкую нержавейку. Европейский аналог — AISI 304. Данный материал не является магнитным. Его применяют во всех промышленных и коммерческих отраслях.

Этот материал отличается низкой ценой и хорошим качеством. Его часто используют в пищевой промышленности, но только при условии, что металл не будет контактировать с каустической содой или сульфаминовыми растворами.

12Х18Н10Т

Европейский аналог этой марки – AISI 321. Эта жаропрочная сталь также не является магнитной. Нержавейку этой марки часто используют при изготовлении элементов печных арматур, теплообменников и коллекторов выхлопных систем. Все дело в том, что эта сталь подходит для использования при высоких температурах от 600 до 800 градусов.

08Х13

Европейским аналогом этого материала является AISI 409. Данная сталь широко применяется при производстве кухонной утвари и столовых приборов. Такая пищевая нержавейка чаще всего встречается в магазинах. Такую популярность материал получил благодаря высокой степени адгезии и способности адаптироваться к разным эксплуатационным условиям.

Данную посуду можно смело нагревать или хранить в ней продукты в морозильной камере.

20Х13-40Х13

Сталь этого типа относится к категории композитных материалов, поэтому она часто используется при изготовлении бытовых и промышленных моек, а также для производства посуды для гигиенической или тепловой обработки продуктов питания.

Европейский аналог этой марки – AISI 420. Если на посуде стоит одна из этих маркировок, то ее смело можно покупать для использования в быту.

Эта нержавейка не ржавеет, хорошо переносит резкую смену температуры, а также является довольно пластичным и износостойким материалом.

12Х13

В Европе этот материал выпускается с маркировкой AISI 410. Сталь этого типа чаще используется при производстве оборудования для виноделия, переработки пищевых продуктов и изготовления спирта. Кроме этого, данный материал отличается повышенной жаропрочностью в условиях слабоагрессивной среды.

08Х17

В Европе эта сталь выпускается под маркой AISI 430. Такая нержавейка является незаменимой, если пища в посуде подвергается термической обработке. Сталь этого типа отличается самой высокой прочностью.

Однако этот материал быстро деформируется в условиях серной среды. При этом нержавейка не ржавеет и выдерживает механические нагрузки.

Из этого материала рекомендуется покупать сковороды, так как 08Х17 характеризуется высоким коэффициентом теплопроводности.

Чтобы не вникать, чем отличается пищевая нержавейка от технической, намного проще прочитать несколько полезных рекомендаций. Они позволят быстро определить, подходит ли данный материал для продуктов питания.

Это полезно знать каждому потребителю, волнующемуся о своем здоровье.

Как отличить пищевую нержавейку от технической?

Чтобы определить состав антикоррозийного сплава, а также возможность его использования в быту, можно выписать марки, которые были перечислены выше. Если такая маркировка стоит на посуде, то она подходит для приготовления и хранения пищи.

Но иногда бывает, что перед глазами материал неизвестной марки, а продавец настойчиво утверждает, что данный сплав – абсолютно экологически чистый и не может нанести вреда человеку.

В этом случае достаточно поместить металл в 2-процентный уксусный раствор и дождаться реакции. Если оттенок материала изменился, он стал темным, то его лучше не использовать.

Неизменность цвета говорит о том, что нержавейка действительно является пищевой. Ее можно использовать.

Существует еще один метод, который часто используют потребители, начитавшись информации о том, как определить пищевую нержавейку. Они используют для этого магнит.

Но стоит понимать, что данный метод совершенно бездейственный, так как нержавеющая сталь бывает магнитящаяся и немагнитящаяся.

Соответственно, использование магнита никак не поможет определить, можно ли применять материал для продуктов питания.

Чтобы выбрать лучший металл, стоит изучить информацию о товаре и попросить у продавца сопроводительные документы. Любая посуда должна производиться в соответствии с определенными нормами и требованиям. Если на изделии отсутствует маркировка, то от такого товара лучше отказаться. В противном случае можно приобрести некачественную и опасную для здоровья человека утварь.

Магнитится или нет

Большую часть изделий мы делаем из нержавеющей стали. В обязательном порядке из нержавейки изготавливается второе дно дымника — эта деталь принимает на себя горячий дым из трубы, поэтому требования к антикоррозийной защите здесь повышенные.

Иногда наши клиенты пытаются проверить качество нержавеющей стали с помощью магнита — есть такой «народный способ». Но не спешите обвинять поставщика в обмане, если вдруг обнаружили магнитные свойства у «нержавейки». На самом деле сейчас выпускается более 250 марок стали, которая имеет общее название «нержавеющая», но по составу и свойствам сильно отличается и вполне может быть магнитной.

Современная классификация нержавеющей стали

Нержавеющая сталь – это разновидность легированной стали, устойчивая к коррозии за счет содержания хрома. В присутствии кислорода образуется оксид хрома, который создает на поверхности стали инертную пленку, защищающую все изделие от неблагоприятных воздействий.

Не каждая марка нержавеющей стали демонстрирует устойчивость хромоксидной пленки к механическим и химическим повреждениям. Хотя пленка восстанавливается под воздействием кислорода, были разработаны специальные марки нержавейки для применения в агрессивных средах.

Первый условный тип разбиения на группы:

• Пищевая
• Жаропрочная сталь
• Кислотостойкая сталь

Второй тип классификации — по микроструктуре:

• Аустенитные (Austenitic) — не магнитная сталь с основными составляющими 15-20% хрома и 5-15% никеля который увеличивает сопротивление коррозии. Она хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Именно аустенитная группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.
• Мартенситные (Martensitic) — значительно более твердые чем аустетнитные стали и могут быть магнитными. Они упрочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Больше поддвержены коррозии.
• Ферритные (Ferritic) стали значительно более мягкие чем мартенситные по причине малого содержания углерода. Они также обладают магнитными свойствами.

Маркировка нержавеющей стали

В России и странах СНГ принята буквенно-цифровая система, согласно которой цифрами обозначается содержание элементов стали, а буквами — наименование элементов. Общими для всех обозначениями являются буквенные обозначения легирующих элементов: Н — никель, Х — хром, К — кобальт, М — молибден, В — вольфрам, Т — титан, Д — медь, Г — марганец, С — кремний.

Стали нержавеющие стандартные, согласно ГОСТ 5632-72, маркируют буквами и цифрами (например, 08Х18Н10Т). В США существует несколько систем обозначения металлов и их сплавов.

Это объясняется наличием нескольких организаций по стандартизации, к ним относятся АMS, ASME, ASTM, AWS, SAE, ACJ, ANSI, AJS.

Из всего многообразия марок мы используем в своём производстве три основные — AISI 304, AISI 316 и AISI 430.

Подробнее про марки нержавеющей стали, которые мы используем

•  Нержавейка AISI 430 (Российский стандарт 12Х17); 

Из-за низкого содержания углерода — самая пластичная, сравнительно легко гнётся. Высокий процент хрома обеспечивает высокий уровень защиты.

Сохраняет свои свойства в коррозионно опасных и серосодержащих средах, устойчива к резким перепадам температуры.

Нержавейку AISI 430 мы используем для гибки планок, декоративных изделий, заборных колпаков, дымников (если нет газа и дизеля), внешней изоляции дымоходов на сэндвич трубах.

• Нержавейка AISI 304 (Российский стандарт 08Х18Н10);

Это самая востребованная нержавейка, которая пользуется большим спросом во всех отраслях промышленности,  втом числе и нашем гибочном производстве. Имеет высокий уровень устойчивости к коррозии.

У нас основное применение такого вида нержавейки — это дымники, проходка дизель и газ, внутренняя труба на сэндвич трубах для дымохода и в других изделиях, которые будут использоваться в агрессивных средах.

Нержавеющая сталь марки AISI 304 является хромоникелевой и относится к аустенитной группе сталей, то есть является не магнитной. Так же как ее аналоги стали 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т и др.

Однако при определенных физических воздействиях металлопрокат данной группы может проявлять магнитные свойства. Так, например, при сварке любого типа, под воздействием высокой температуры, происходит выгорание легирующих элементов и изменение структуры металла в месте сварного шва.

Соответственно в этом месте металл начинает проявлять магнитные свойства. Изменение структуры кристаллической решетки металла также происходит при механическом воздействии, как то ковка металла, накатка резьбы, воздействие прессом, изгиб металла и т.д. Что также ведет к проявлению магнитных свойств.

При этом общие химические и физические свойства стали не меняются.

Как определить нержавеющую сталь: способы и материалы

Нержавеющая сталь – наименование группы железных сплавов, в состав которых добавлены коррозионностойкие металлы. В качестве добавок используют углерод, титан, медь, а также в состав входят от 12 до 25 % хрома и никеля. Легированные стальные сплавы не подвержены коррозионным поражениям, устойчивы к воздействию влаги, агрессивных сред, щелочей и кислот.

Из нержавейки производят посуду, ножи, элементы станков, автомобилей и промышленного оборудования, особенно в химической и нефтепромышленности. Такой лом принимают по высокой цене, которая зависит от состава. Наиболее дороги сплавы с повышенным содержанием никеля (от 10 %). Чтобы получить максимальную прибыль от сдачи металлолома, важно знать, как определить нержавейку?

Металлы и сплавы, которые часто путают

Серебристый сплав железа и хрома подходит для производства кухонной утвари, медицинских инструментов, подшипников, режущих элементов и т.д. Но эти предметы также изготавливают из следующих материалов:

• никелированная латунь (белый сплав меди с содержанием цинка более 25 %);
• мельхиор (серебристо-белый металл из сплава меди с никелем);
• белая медь (сплав, содержащий не менее 25 % никеля).

Полированный алюминий, нихром, нейзильбер и другие сплавы, используемые для производства посуды, ножей, бижутерии, легко спутать с легированной сталью.

Несмотря на сходный состав и высокое содержание никеля, в пункте сбора металлолома их легко отличат и не примут по желаемой цене.

Определить, алюминий или нержавейка попала к вам в руки, можно несколькими способами: химическими, механическими и др.

Анализ с помощью магнита

В лабораториях крупных пунктов приема установлен спектрометр – оптический прибор для спектроскопических исследований. Он оснащен интерферометром для оценки интенсивности спектральных линий и измерения длины волн. Полученные данные обрабатывает компьютер, выдавая точное заключение о составе сплава.

Если нужно определить нержавейку в домашних условиях, используют подручные, но относительно надежные средства. Одно из них – магнит: принято считать, что нержавейка не магнитит. Однако этот метод диагностики недостаточно точен, ведь мартенситные и ферритные сплавы имеют магнитные свойства.

С помощью магнита можно определить только аустенитные и аустенитно-ферритные сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Из них производят посуду, сантехническое и холодильное оборудование, тару для пищевых жидкостей и т.д. Вопреки распространенному мнению, точно определить нержавейку магнитом нельзя, но можно приблизительно выявить ее разновидность.

Определяем пищевую нержавейку

Как указано выше, магнит помогает определить пищевую нержавейку в домашних условиях. Не реагируют на соприкосновение с ним сплавы с низким содержанием углерода и большим количеством никеля в составе. Нержавеющая сталь с высоким содержанием углерода (более 0,9 %) обладает магнитными свойствами и запрещена к применению в пищевой промышленности.

Также, чтобы определить пищевую нержавейку, используют различные кислоты (лимонную, винную, уксусную и др.). Сплавы для применения в пищевой сфере содержат больше легирующих добавок, поэтому их поверхностная пленка крепче и почти не содержит железа.

Для дополнительной защиты от коррозии применяют пассивацию – метод обработки поверхности металла, в результате которой снижается его активность, и он не вступает в окислительные реакции.

Под действием перечисленных кислот нержавейка может покрыться легкой патиной, что и указывает на ее непищевое предназначение.

Типы и марки немагнитных сталей

Если происхождение изделия известно, по реакции с магнитом можно примерно определить тип нержавеющей стали. Следующие марки не магнитят:

• AISI 409 (аналог 08Х13) – из этой ферритной стали производят контейнеры для грузоперевозок, детали для выхлопной системы автомобиля и т.д. (пластичность и отсутствие магнитных свойств обусловлены предельно низким содержанием C – менее 0,03 %);
• AISI 304 (аналог 8-12X18H10) – из нее изготавливают предметы быта, а также посуду и оборудование для пищей и фармацевтической промышленности;
• 12Х21НБТ (ЭИ8П) – аустенитно-ферритная сталь для применения в средах средней агрессивности, из которой производят тару и оборудование для химической и фармацевтической промышленности.

Не магнитят нержавеющие стали марок AISI 402–420, которые содержат в своем составе от 11 д 14 % хрома и менее 0,07 % углерода.

Магнитная нержавейка

Магнитные свойства есть у стали AISI 430 (аналог 08Х17, в составе которой – от 15 % хрома).

Из нее производят проволочные сетки, трубы для транспортировки нефтепродуктов, элементы технологических установок газа- и нефтепереработки.

Марка стали AISI 630 содержит до 5 % никеля и хрома, а также большое количество добавок: меди, титана, молибдена. Ее применяют в приборостроении и металлургии.

Определить нержавеющую сталь можно, даже если она магнитная. Для этого поместите образец материала в 2 % уксус или другую агрессивную среду на 1–2 дня. Коррозионностойкие сплавы пройдут это испытание без видимых изменений, а металлы, подверженные коррозии, потемнеют.

Определить магнитную нержавеющую сталь в домашних условиях также поможет медный купорос. Предварительно зачистите поверхность металла наждачной бумагой, а затем нанесите несколько капель концентрированного вещества (ржавеющие сплавы покрываются красной пленкой).

Проверка искрой

Тест металла на цвет искры – распространенный способ сортировки металлолома, который используют даже специалисты. Определить марку нержавеющей стали можно по следующими факторам:

• количество искр и вспышек, которое прямо пропорционально объему углерода в составе сплава;
• цвет искр, которые указывает на состав металла (чем он светлее, тем выше вероятность, что перед вами – низкоуглеродистая сталь);
• наличие блестящих белых искр, которое указывает на высокое содержание титана в составе.

Для проведения теста необходима угловая шлифовальная машинка (болгарка). Начните шлифовать поверхность стали и проследите за реакцией. Достаточно точно определить металл или нержавейку помогут цвет, длина и форма искр.

«Желтый поток» или «белая вилка»

Существует много видов искр: «вилка», «веточка», «стрела» и др. Различать их учатся с опытом, но даже неподготовленный человек сможет отличить плотный и короткий поток вспышек от длинных и редких искр, характерных для нержавеющей стали. Наличие темных красных искр, выходящих из-под шлифовального круга, свидетельствует о высоком содержании никеля, карбида вольфрама и кобальта.

Если в процессе шлифовки появляется поток средней плотности, при этом искры у основания соломенно-желтые, а на конце белые, перед вами нержавеющая сталь.

Длинный поток искр, достигающий 1,5 метров, указывает на наличие в составе азота.

В этом случае несложно определить марку нержавеющей стали: азотистые легированные сплавы достаточно редки и их всего несколько (Nitrobe 77, Sandvik™ 14C28N, Böhler N680 и др.).

От чего зависит цена?

Низкоуглеродистые коррозионностойкие сплавы используют для производства самых разных изделий: лезвий, профилированных листов, кровельных материалов, медицинских принадлежностей. Лом нержавейки можно собрать при демонтаже старого забора, разборе старого холодильника, выбросе ненужной кухонной утвари и т.д. При этом потенциальный доход будет зависеть от таких факторов:

• вид стали (аустенитная, ферритная, мартенситная и др.);
• марка стали (AISI 304, AISI 630, 12Х21НБТ);
• вид металлопроката (листовой, сортовой, трубный);
• толщина листа;
• состав;
• качество.

Определить марку нержавейки и состав можно в лабораторных условиях, обратившись в надежный пункт приема. У нас есть необходимое оборудование для анализа состава, оценки качества и проверки радиационной активности цветного лома. Но предварительно оценить металлолом вы можете дома.

Как оценить качество?

Качество нержавеющей стали зависит от разных факторов – от количества добавок до способа соединения. В местах образования сварных швов антикоррозийные свойства металла значительно ухудшаются, что со временем приводит к появлению ржавчины и постепенному разрушению материала.

Окрашенные профилированные листы придется очищать от покрытия, шлифовать, повреждая защитный слой на поверхности. Соответственно, металл станет менее стойким к воздействию влаги, его качества ухудшатся, а потому и цена такого лома будет ниже. Предварительно оценить свойства стали можно соленым раствором.

Он не должен оставить пятен на поверхности высоколегированной стали. А от воды на некачественной нержавейке останутся желтоватые разводы.

Самые дорогие виды нержавейки

На стоимость влияет количество никеля в сплаве: у самых дешевых видов его содержание не превышает 5 %. Наиболее дороги высоколегированные сплавы с примесью никеля от 12 %.

В числе дорогостоящего лома – сантехнические фитинги и кольца, проволока и различные электрические соединители (разъемы, переходники и др.).

Также высоко ценят штейн (побочный продукт цветной металлургии) с содержанием никеля свыше 35 %, хотя его и относят к шлакам.

Но наиболее распространена марка стали A2 с содержанием примерно 10 % никеля и 18 % хрома. Обычно из нее производят предметы домашнего обихода. Чтобы узнать точную цену, посетите наш пункт приема: для оценки лома специалисты должны осмотреть металл, оценить степень засоренности, состав и свойства.

Нержавейка магнитится или нет википедия

Феррит (твёрдый раствор внедрения C в α-железе с объемно-центрированной кубической решеткой) Аустенит (твёрдый раствор внедрения C в γ-железе с гранецентрированной кубической решеткой)

Цементит (карбид железа; Fe3C метастабильная высокоуглеродистая фаза)

Графит стабильная высокоуглеродистая фаза

Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит) Мартенсит (сильно пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе с объемно-центрированной тетрагональной решеткой) Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита) Сорбит (дисперсный перлит) Троостит (высокодисперсный перлит)

Бейнит (устар: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа

Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит) Серый чугун (графит в форме пластин) Ковкий чугун (графит в хлопьях) Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)

Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)

Нержавеющая сталь (коррозионно-стойкие стали, в просторечье «нержавейка») — легированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах.

В 1820—1821 годах Майкл Фарадей и Пьер Бертье отметили способность сплава хрома с железом сопротивляться кислотной коррозии. Поскольку учёные ещё не знали о роли низкого содержания углерода, они не смогли получить сплав с высоким содержанием хрома [1] .

В 1913 году Гарри Брирли (англ. Harry Brearley ), экспериментировавший с различными видами и свойствами сплавов, обнаружил способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии.

Нержавеющие стали делят на три группы:

• коррозионностойкие стали — от них требуется стойкость к коррозии в несложных промышленных и бытовых условиях (из них можно изготавливать детали оборудования для нефтегазовой, легкой, машиностроительной промышленности, хирургические инструменты, бытовую нержавеющую посуду и тару);
• жаростойкие стали — от них требуется жаростойкость — то есть стойкость к коррозии при высоких температурах в сильно агрессивных средах (например, на химических заводах);
• жаропрочные стали — от них требуется жаропрочность — то есть хорошая механическая прочность при высоких температурах.

Химический состав [ править | править код ]

При выборе химического состава коррозионностойкого сплава руководствуются так называемым правилом N 8 : если к металлу, неустойчивому к коррозии (например, к железу) добавлять металл, образующий с ним твёрдый раствор и устойчивый против коррозии (к примеру хром), то защитное действие проявляется скачкообразно при введении 1 8 , 2 8 , 3 8 . . . N 8 моль второго металла (коррозионная стойкость возрастает не пропорционально количеству легирующего компонента, а скачкообразно). Основной легирующий элемент нержавеющей стали — хром Cr (12—20 %); помимо хрома, нержавеющая сталь содержит элементы, сопутствующие железу в его сплавах (С, Si, Mn, S, Р), а также элементы, вводимые в сталь для придания ей необходимых физико-механических свойств и коррозионной стойкости (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo).

Сопротивление нержавеющей стали к коррозии напрямую зависит от содержания хрома: при его содержании 13 % и выше сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, более 17 % — коррозионностойкими и в более агрессивных окислительных и других средах, в частности, в азотной кислоте крепостью до 50 %.

Причина коррозионной стойкости нержавеющей стали объясняется, главным образом, тем, что на поверхности хромсодержащей детали, контактирующей с агрессивной средой, образуется тонкая плёнка нерастворимых окислов, при этом большое значение имеет состояние поверхности материала, отсутствие внутренних напряжений и кристаллических дефектов.

В сильных кислотах (серной, соляной, фосфорной и их смесях) применяют сложнолегированные сплавы с высоким содержанием Ni и присадками Mo, Cu и Si.

Повышенная атмосферная коррозионностойкость стали достигается, как правило, целенаправленным изменением её химического состава.

Так, легирование медью в пределах 0,2—0,4 % повышает на 20—30 % стойкость против коррозии открытых конструкций в промышленной атмосфере.

Классификация [ править | править код ]

По химическому составу нержавеющие стали делятся на:

• Хромистые, которые, в свою очередь, по структуре делятся на;

• Мартенситные;
• Полуферритные (мартенисто-ферритные);
• Ферритные;

Различают аустенитные нержавеющие стали, склонные к межкристаллитной коррозии, и стабилизированные — с добавками Ti и Nb. Значительное уменьшение склонности нержавеющей стали к межкристаллитной коррозии достигается снижением содержания углерода (до 0,03 %).

Нержавеющие стали, склонные к межкристаллитной коррозии, после сварки, как правило, подвергаются термической обработке.

Широкое распространение получили сплавы железа и никеля, в которых за счёт никеля аустенитная структура железа стабилизируется, а сплав превращается в слабо-магнитный материал.

Мартенситные и мартенсито-ферритные стали [ править | править код ]

Мартенситные и мартенситно-ферритные стали обладают хорошей коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в слабоагрессивных средах (в слабых растворах солей, кислот) и имеют высокие механические свойства.

В основном их используют для изделий, работающих на износ, в качестве режущего инструмента, в частности, ножей, для упругих элементов и конструкций в пищевой и химической промышленности, находящихся в контакте со слабоагрессивными средами.

К этому виду относятся стали типа 30Х13, 40Х13 и т. д.

Ферритные стали [ править | править код ]

Эти стали применяют для изготовления изделий, работающих в окислительных средах (например, в растворах азотной кислоты), для бытовых приборов, в пищевой, легкой промышленности и для теплообменного оборудования в энергомашиностроении.

Ферритные хромистые стали имеют высокую коррозионную стойкость в азотной кислоте, водных растворах аммиака, в аммиачной селитре, смеси азотной, фосфорной и фтористоводородной кислот, а также в других агрессивных средах. К этому виду относятся стали 400-й серии.

Аустенитные стали [ править | править код ]

Основным преимуществом сталей аустенитного класса являются их высокие служебные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и хорошая технологичность [2] [3] .

Поэтому аустенитные коррозионностойкие стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в различных отраслях машиностроения.

Теоретически изделия из аустенитных нержавеющих сталей при нормальных условиях — немагнитные, но после холодного деформирования (любой мехобработки) могут проявлять некоторые магнитные свойства (часть аустенита превращается в феррит).

Аустенито-ферритные и аустенито-мартенситные стали [ править | править код ]

Преимущество сталей этой группы — повышенный предел текучести по сравнению с аустенитными однофазными сталями, отсутствие склонности к росту зёрен при сохранении двухфазной структуры, меньшее содержание остродефицитного никеля и хорошая свариваемость.

Аустенито-ферритные стали находят широкое применение в различных отраслях современной техники, особенно в химическом машиностроении, судостроении, авиации. К этому виду относятся, стали типа 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х18Г8Н2Т.

Потребности современной техники в коррозионностойких сталях повышенной прочности и технологичности привели к разработке сталей мартенситного (переходного) класса. Это стали типа 07Х16Н6, 09Х15Н9Ю, 08Х17Н5М3.

Сплавы на железоникелевой и никелевой основе

При изготовлении химической аппаратуры, особенно для работы в серной и соляной кислотах, необходимо применять сплавы с более высокой коррозионной стойкостью, чем аустенитные стали. Для этих целей используют сплавы на железноникелевой основе типа 04ХН40МТДТЮ и сплавы на никельмолибденовой основе Н70МФ, на хромоникелевой основе ХН58В и хромоникельмолибденовой основе ХН65МВ, ХН60МБ.

Производство и применение [ править | править код ]

Согласно данным «International Stainless Steel Forum», мировой объём выплавки нержавеющей стали в 2009 году составил 24,579 млн тонн [4]

• Хромистые нержавеющие стали:

• Клапаны гидравлических прессов;
• Турбинные лопатки;
• Арматура крекинг-установок;
• Режущий инструмент;
• Пружины;
• Бытовые предметы;

Нержавеющие стали используются как в деформированном, так и в литом состоянии.

Сварка нержавеющих сталей [ править | править код ]

Аустенитные нержавеющие стали вроде 12Х18Н9, 12Х18Н10 [прим. 1] (примерно из таких прокатывают листовую нержавейку) не переносят прокаливания.

Прокаливание вызывает в них структурные изменения, из-за которых после прокаливания в стали начнётся межзерновая (межкристаллитная) коррозия.

Межзерновая коррозия опасна ещё и тем, что не вызывает потерю товарного вида изделия, так что изделие/деталь из нержавейки, будучи по-прежнему красивым и блестящим, под нагрузкой может внезапно развалиться, расколоться, разрушиться.

Для защиты от межкристаллитной коррозии в такие нержавейки добавляют титан (Т) или ниобий (Б) в количестве 5C — 0,6 %. Легированные таким образом стали обозначаются: 12Х18Н9Т, 12Х18Н9Б, 12Х18Н10Т, 12Х18Н10Б [прим. 2] . Соответственно, аустенитные нержавейки для сварки годятся (если без последующей термообработки) те, которые с буквой «Т» или «Б» в конце.

Электросварку нержавейки можно осуществлять контактной сваркой, сваркой неплавящимся электродом (вольфрамовым электродом, с аргоном в качестве защитного газа), полуавтоматической сваркой в среде защитных газов (смесь аргона с углекислым газом), сваркой штучными (покрытыми) электродами.

Штучные (покрытые [прим. 3] ) сварочные электроды выпускаются не только из обычной («чёрной») стали (для сварки обычной стали), но и из нержавейки (например, «УОНИИ-13/НЖ» [прим. 4] ) — для сварки деталей из нержавейки.

Электрическое сопротивление нержавейки больше, чем электрическое сопротивление обычной («чёрной») стали, поэтому сварочные электроды из нержавейки делают короче, чем электроды из обычной («чёрной») стали, так как слишком длинный нержавейковый электрод может расплавиться (сразу по всей длине) и обрушиться до того, как будет израсходован полностью.

В этом случае к сварке предъявляется требование, что сварочный шов должен быть из нержавейки, поэтому нержавейка, из которой сделаны переходные электроды, имеет в своём составе повышенное (примерно в полтора раза [прим.

5] ) содержание легирующих элементов (например, «Х25Н18…»; «Х23Н15…»). Переходные электроды имеют зелёное покрытие.

Сварочные электроды с голубым покрытием — для сварки пищевой нержавейки (баки, цистерны, трубопроводы, лопасти мешалок и т. п. для пищевой промышленности).