HomeЛегированная сталь › Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь

Нержавеющая стальНержавеющей называется сталь, отличающаяся высоким сопротивлением коррозии в атмосфере воздуха, паров воды, морской воде, в кислотах, растворах солей и прочих агрессивных средах.

 

Значительная антикоррозионная стойкость нержавеющей стали обусловлена прежде всего присутствием в ее составе повышенного количества хрома. При воздействии агрессивных сред на поверхности хромосодержащих сталей образуется тончайшая, не различимая глазом, плотная пленка окислов, обладающая свойством надежно защищать сталь от дальнейшего ее разъедания.

 

Установлено, однако, что удовлетворительное защитное действие пленок окислов против дальнейшей коррозии обнаруживается только в том случае, когда в стали имеется не менее 12% Сг. Поэтому нержавеющие стали всегда содержат более 12% Сг.

 

Кроме хрома, для увеличения стойкости против коррозии и улучшения качества в других отношениях в нержавеющую сталь добавляют и другие легирующие элементы (особенно Ni). Поэтому нержавеющие стали можно разделить на два класса:

1) однолегированные — хромистые;

2) сложнолегированные — хромоникелевые, хромомарганцевые и др.

 

Хромистые нержавеющие стали. Они обычно содержат от 0,08 до 0,45% С и от 12,0 до 18,0% Сг. Обладая вполне удовлетворительной сопротивляемостью коррозии в атмосфере воздуха, водяного пара, в воде и в ряде кислот, а также в растворах многих солей, хромистые нержавеющие стали характеризуются наибольшей простотой своего состава, наименьшей стоимостью и потому находят широкое применение в технике.

 

Существуют разные марки хромистых нержавеющих сталей:

  • Полуферритный
  • Мартенситный
  • Ферритный
  • Конструкционная
  • Инструментальная
  • Кислотоупорная

Марка 1X13, содержащая малое количество углерода, представляет пример стали, называемой часто «нержавеющим железом». Изучение диаграмм состояний системы Fe — С — Сг показывает, что при составах, отвечающих этой марке, наряду с хромистым ферритом могут получаться аустенит и продукты его распадения. Поэтому такую сталь относят к классу так называемых «полуфер-ритных» сталей.

 

Эти стали пластичны, легко поддаются обработке и по назначению могут быть отнесены к классу конструкционных сталей, применяемых часто без специальной термической обработки. Сталь марки 1X13 является достаточно стойкой против коррозии в разных средах, кроме соляной и разбавленной серной кислот.

 

Марка 4X13, в отличие от предыдущей, представляет пример нержавеющей инструментальной стали, так как содержание около 0,4% С при данном количестве Сг соответствует по диаграмме в равновесном состоянии  уже заэвтектоидному составу.

 

Эта сталь закаливается на мартенсит при охлаждении на воздухе и потому относится к мартенситному классу. В состоянии мартенсита она имеет твердость порядка 50-55 Rc и применяется для изготовления нержавеющего инструмента (например, хирургического). Ее обычно подвергают закалке на воздухе или в масле от температур около 1000° и низкому отпуску (около 400°).

 

Марка Х17 при невысоком содержании углерода является сталью ферритного класса и представляет типичный пример стали специального назначения — кислотоупорной. Она характеризуется особо высокой сопротивляемостью действию органических и минеральных кислот. Поскольку эта сталь относится к ферритному классу, в ней нет превращений в твердом состоянии и закалка ее невозможна.

 

Хромоникелевые нержавеющие стали. Эти стали представлены в промышленности серией марок, имеющих в своем составе до 0,3% С, от 18 до 25% Сг и от 8 до 20% Ni.

Все хромоникелевые нержавеющие стали благодаря высокому содержанию Ni относятся к аустенитному классу. Для надежного получения аустенитной структуры эти стали подвергают закалке в воде от температур нагрева 1100-1150°.

Присутствие в составе стали повышенного количества хрома, а также значительного процента никеля приводит к тому, что антикоррозионная стойкость этой стали превосходит сопротивляемость коррозии хромистых сталей (без Ni). Существенное значение здесь также имеет однородность аустенитной структуры, исключающая возможность образования микрогальванических пар, способствующих развитию коррозии.

 

В табл. 16 сопоставлена сопротивляемость коррозии чистого железа и некоторых типов нержавеющей стали, откуда видно значительное преимущество антикоррозионных свойств хромоникелевой нержавеющей стали.

 

Эта сталь надежно противостоит действию большинства органических и минеральных кислот (в том числе,таких, как азотная, серная и фосфорная) и потому представляет, в частности, прекрасный материал для аппаратуры и машин химической промышленности.

 

Только по отношению к соляной кислоте она все же недостаточно стойка. Вместе с тем нержавеющая хромоникелевая сталь хорошо поддается штамповке, легко сваривается и не переходит в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

 

Относительная сопротивляемость коррозии железа и некоторых типов коррозионноустойчивой стали. Одним из недостатков хромоникелевых нержавеющих сталей является опасность возникновения в ней интеркристаллитной коррозии, после ее нагрева до 500-700°.

 

Нагрев этой стали до температур 500-700° сопровождается выделением по границам зерен аустенита богатых хромом карбидов, в результате чего содержание хрома в пограничных слоях зерен резко снижается, становится меньше критического (12%), и сталь легко получает коррозионное разрушение по обедненным хромом пограничным зонам.

 

Для устранения склонности к интеркристаллитной коррозии в Сг-Ni в нержавеющую сталь вводят Ti и Nb (ниобий), которые отличаются большим химическим сродством к углероду, чем хром; очевидно, что если углерод будет выделяться из твердого раствора в виде карбидов других элементов, то концентрация хрома в стали не нарушится, и сталь не будет подвержена интеркристаллитной коррозии.

 

 

Другим недостатком аустенитных нержавеющих сталей является их низкая сопротивляемость деформированию: предел текучести \»у этих сталей равен 20- 27 кг/мм2, а временное сопротивление разрыву не превышает 50-60 кг/мм2.

 

В настоящее время Сг-Ni нержавеющая сталь применяется главным образом для изготовления различной промышленной аппаратуры в нефтяной, химической и пищевой промышленности, в самолётостроении, транспортной промышленности, архитектуре и, наконец, в повседневном быту. Для удешевления хромоникелевой марки иногда Ni заменяют марганцем.

 

Типичным примером подобных сталей может служить сталь, содержащая около 0,3% С, 12% Сг и 16% Мп тоже аустёнитного класса. Она обладает удовлетворительной антикоррозионной устойчивостью в облегченных условиях работы (воздух, обычная вода, аппаратура пищевой промышленности и т. д.). Еще более высокое сопротивление коррозии имеет сталь состава 0,3% С, 12,0% Сг, 8,0% Мп и 4,0% Ni. Эта сталь успешно заменяет в ряде отраслей промышленности Сг-Ni нержавеющую сталь марки Х18Н9.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.