Нержавіюча сталь

Нержавіюча сталь - складнолегована сталь, стійка до корозії в атмосфері і агресивних середовищах.

У 1913 році Гаррі Бреарлі (Harry Brearley), експериментували з різними видами і властивостями сплавів, виявив здатність сталі з високим вмістом хрому опиратися кислотної корозії.

1. Хімічний склад

При виборі хімічного складу корозійностійкого сплаву керуються так званим правилом : Якщо до металу, нестійкого до корозії (наприклад, до заліза) додавати метал, який утворює з ним твердий розчин і стійкий проти корозії (наприклад хром), то захисна дія проявляється стрибкоподібно при введенні моля другого металу (корозійна стійкість зростає не пропорційно кількості легуючого компонента, а скачкоообразно). Основний легуючий елемент нержавіючої сталі - хром Cr (12-20%); крім хрому, нержавіюча сталь містить елементи, супутні залозу в його сплавах ( З, Si, Mn, S, Р), а також елементи, що вводяться в сталь для додання їй необхідних фізико-механічних властивостей і корозійної стійкості ( Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo).

Опір нержавіючої сталі до корозії безпосередньо залежить від вмісту хрому: при його вмісті 13% і вище сплави є нержавіючими в звичайних умовах і в слабоагрессивних середовищах, більше 17% - корозійностійкими і в більш агресивних окисних та інших середовищах, зокрема, в азотної кислоти міцністю до 50%.

Причина корозійної стійкості нержавіючої сталі пояснюється, головним чином, тим, що на поверхні хромсодержащих деталі, що контактує з агресивним середовищем, утворюється тонка плівка нерозчинних оксидів, при цьому велике значення має стан поверхні матеріалу, відсутність внутрішніх напружень і кристалічних дефектів.

У сильних кислотах ( сірчаної, соляної, фосфорної та їх сумішах) застосовують складнолегована сплави з високим вмістом Ni і присадками Mo, Cu, Si.

2. Класифікація

За хімічним складом нержавіючі стали діляться на:

• Хромисті, які, в свою чергу, за структурою діляться на;
  • Мартенситні;
  • Полуферрітние (мартеністо-ферритні);
  • Ферритні;
• Хромонікелеві;
  • Аустенітні
  • Аустенітно-ферритні
  • Аустенітно-мартенситні
  • Аустенітно-карбідні
• Хромомарганцевонікелевие (класифікація збігається з Хромонікелева нержавіюча сталь).

Розрізняють аустенітні нержавіючі стали, схильні до міжкристалітної корозії, і стабілізовані - з добавками Ti і Nb. Значне зменшення схильності нержавіючої сталі до міжкристалітної корозії досягається зниженням вмісту вуглецю (до 0,03%).

Нержавіючі стали, схильні до міжкристалітної корозії, після зварювання, як правило, піддаються термічній обробці.

Широке поширення набули сплави заліза і нікелю, в яких за рахунок нікелю аустенітна структура заліза стабілізується, а сплав перетворюється на слабо-магнітний матеріал.

2.1. Мартенситні і мартенсито-ферритні стали

Мартенситні і мартенситно-ферритні стали мають гарну корозійну стійкість в атмосферних умовах, в слабоагрессивних середовищах (у слабких розчинах солей, кислот) і мають високі механічні властивості. В основному їх використовують для виробів, що працюють на знос, в якості ріжучого інструменту, зокрема, ножів, для пружних елементів і конструкцій у харчовій та хімічній промисловості, що знаходяться в контакті з слабоагресивні середовищами. До цього виду належать, сталі типу 30Х13, 40Х13 та т. д.

2.2. Ферритні стали

Ці стали застосовують для виготовлення виробів, що працюють в окисних середовищах (наприклад, в розчинах азотної кислоти), для побутових приладів, в харчовій, легкій промисловості і для теплообмінного обладнання в енергомашинобудуванні. Ферритні хромисті стали мають високу корозійну стійкість в азотній кислоті, водних розчинах аміаку, в аміачній селітрі, суміші азотної, фосфорної та фтористоводородной кислот, а також в інших агресивних середовищах. До цього виду належать, стали 400 серії.

2.3. Аустенітні стали

Основною перевагою сталей аустенітного класу є їх високі службові характеристики (міцність, пластичність, корозійна стійкість в більшості робочих середовищ) і хороша технологічність. Тому аустенітні корозійностійкі стали знайшли широке застосування як конструкційний матеріал в різних галузях машинобудування. До даного класу відносяться стали 300 серії.

2.4. Аустеніто-ферритні і аустеніто-мартенситні стали

Аустеніто-ферритні сталі. Перевага сталей цієї групи - підвищений межа плинності в порівнянні з аустенітних однофазними сталями, відсутність схильності до зростання зерен при збереженні двофазної структури, менший вміст гостродефіцитного нікелю і хороша зварюваність. Аустеніто-ферритні стали знаходять широке застосування в різних галузях сучасної техніки, особливо в хімічному машинобудуванні, суднобудуванні, авіації. До цього виду належать, сталі типу 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х18Г8Н2Т. Аустеніто-мартенситні сталі. Потреби нових галузей сучасної техніки в корозійностійких сталях підвищеної міцності і технологічності привели до розробки сталей аустеніто-мартенситного (перехідного) класу. Це сталі типу 07Х16Н6, 09Х15Н9Ю, 08Х17Н5М3.

Сплави на железонікелевое і нікелевої основі.

При виготовленні хімічної апаратури, особливо для роботи в сірчаної та соляної кислоти, необхідно застосовувати сплави з більш високою корозійною стійкістю, ніж аустенітні сталі. Для цих цілей використовують сплави на основі железнонікелевой типу 04ХН40МТДТЮ та сплави на основі нікельмолібденовой Н70МФ, на хромоникельовой основі ХН58В і хромонікельмолібденових основі ХН65МВ, ХН60МБ.

3. Виробництво та застосування

Згідно з даними ISSF, світовий обсяг виплавки нержавіючої сталі в 2009 році склав 24579000 тонн ^[1]

П'ять копійок Україна, 1992 Нержавіюча сталь

• Хромисті нержавіючі стали:
  • Клапани гідравлічних пресів;
  • Турбінні лопатки;
  • Арматура крекінг-установок;
  • Ріжучий інструмент;
  • Пружини;
  • Побутові предмети;
• Хромонікелеві і хромомарганцевонікелевие нержавіючі стали
  • Побутові предмети, зокрема, столовий посуд (харчові марки сталі)
• Стабілізовані аустенітні нержавіючі стали
  • Зварна апаратура, що працює в агресивних середовищах
  • Вироби, що працюють при високих температурах - 550-800 C
  • Харчова промисловість;

Нержавіючі сталі використовуються як в деформованому, так і в литому стані.

Примітки

Література

• БСЕ