Как вы хотите связаться с нами?

Коррозионностойкая сталь

Коррозионностойкая сталь

Коррозионностойкая сталь, нержавеющая сталь или просто «нержавейка» — это легированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах.

Способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии обнаружил английский учёный Гарри Бреарли и в 1913 году он получил патент. Этот год считается годом рождения «нержавейки». Автором термина «нержавеющая сталь» является Эрнест Стюарт – друг Гарри Бреарли, работавшему в компании по производству столовых приборов, которому были переданы первые образцы ножей, изготовленный из коррозионностойкой стали.

Химический состав

При выборе химического состава коррозионностойкого сплава руководствуются так называемым правилом: если к металлу, неустойчивому к коррозии (например, к железу) добавлять металл, образующий с ним твердый раствор и устойчивый против коррозии (к примеру хром), то защитное действие проявляется скачкообразно при введении моля 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, Si.

Коррозионностойкая сталь — классификация

По химическому составу коррозионностойкая сталь делится на:

  • Хромистые, которые, в свою очередь, по структуре делятся на мартенситные, полу-ферритные (мартенситно-ферритные стали), ферритные;
  • Хромоникелевые — могут иметь аустенитную, аустенитно-ферритную, аустенитно-мартенситную, аустенитно-карбидную структуру;
  • Хромо-марганцево-никелевые (классификация совпадает с хромоникелевыми нержавеющими сталями).

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 %).

Коррозионностойкая сталь, склонная к межкристаллитной коррозии, после сварки, как правило, подвергается 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 мартенситно-ферритные стали

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

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 серии.

Аустенитные стали

Основным преимуществом сталей аустенитного класса являются их высокие служебные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и хорошая технологичность. Поэтому аустенитные коррозионностойкие стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в различных отраслях машиностроения. К данному классу относятся стали 300 серии. Это марки стали как AISI 304 (L), AISI 321, AISI 316 (L). Данные марки стали занимают лидирующие позиции при производстве различного технологического оборудования в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные стали

Аустенитно-ферритные стали. 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. Аустенитно-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.

Аустенитно-мартенситные стали. Потребности новых отраслей современной техники в коррозионностойких сталях повышенной прочности и технологичности привели к разработке сталей аустенито-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 железно-никелевой основе типа 04ХН40МТДТЮ и сплавы на никель-молибденовой основе Н70МФ, на хромоникелевой основе ХН58В и хромоникельмолибденовой основе ХН65МВ, ХН60МБ.

Корозионностойкая сталь — производство и применение

Из хромистой коррозионностойкой стали изготавливают:

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

Из хромо-никелевых и хромо-марганцево-никелевых нержавеющих сталей изготавливают:

  • Бытовые предметы, в частности, столовая посуда (пищевые марки стали)
  • Стабилизированные аустенитные нержавеющие стали:
  • Сварная аппаратура, работающей в агрессивных средах
  • Изделия, работающие при высоких температурах — 550—800 °C
  • В пищевой промышленности различное оборудование и механизмы.

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