Коррозионностойкие стали и сплавы

Коррозионностойкие стали и сплавы

Коррозионностойкими (нержавеющими) называют стали, которые, помимо железа, углерода и стандартных примесей, содержат легирующие элементы. Эти добавки придают устойчивость к коррозии – разрушению металла под влиянием негативных факторов (воздуха, воды, кислых и щелочных сред). Одна из опасностей коррозии – вероятность резкого ухудшения технических характеристик металла без внешних изменений. Основным компонентом в коррозионностойком сплаве является хром (содержание не менее 12%).

Для справки! Легирующие элементы служат для повышения устойчивости к появлению и развитию коррозии и улучшения других свойств:

  • хром – твердости;
  • титан и молибден – прочности;
  • никель – прочности, пластических свойств;
  • марганец – твердости, износостойкости, сопротивления ударным воздействиям.

Расшифровка марок

Маркировка легированных сталей состоит из букв и цифр. В начале ставится двузначное число, которое характеризует количество углерода в сотых долях %. Далее следуют буквы русского алфавита, обозначающие определенный элемент:

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

После буквенного обозначения легирующего элемента в расшифровке идет число, обозначающее его содержание в нержавеющей стали, округленное до целого процента. Если такой цифры нет, то добавка в сплаве находится в пределах – 1-1,5 %.

Марки жаростойких и жаропрочных нержавеющих сталей

Жаростойкость, иначе называемая «окалиностойкость», – свойство металла противостоять газовой коррозии при высоких температурах в ненагруженном или малонагруженном состоянии.

Определение! Для повышения этой характеристики в состав сталей нержавеющих марок вводят хром, кремний и алюминий. Эти элементы, соединяясь с кислородом, образуют плотные структуры, повышающие устойчивость стали к температуре выше +550°C. Никель сам по себе на жаростойкость не влияет, но в сочетании с Cr, Al и Si повышает их эффективность.

Жаропрочные – это стали, которые функционируют при высоких температурах и нагрузках без склонности к кратковременной и длительной ползучести.

Таблица областей применения окалиностойких и жаропрочных сталей

ТипМаркаТемпература, при которой начинается активная реакция с воздухом, °CОбласти применения
Хромистые, окалиностойкиеХ18+850…+900Оборудование, изделия и конструкции, эксплуатируемые при T до +900°C без нагрузки
Высокохромистые, окалиностойкиеХ25
Х25Т
Х28
+1100…+1150Металлоизделия, предназначенные для функционирования без нагрузки до T +1150°C, Х25Т – для производства термопар
Сильхромовые, окалиностойкиеХ25С3Н+1100Для нагревательных агрегатов и нагревателей, работающих при температурах до +1100°C
Высоколегированные, окалиностойкие и жаропрочныеХ23Н18Нагружаемые изделия и конструкции, предназначенные для эксплуатации при T до +1000°C
Х20Н35Металлопродукция, эксплуатируемая при T +1000°C

Марки нержавеющей стали для изготовления дымоходов

Коррозионностойкие стали и сплавы

При покупке модульных дымоходных систем необходимо узнать, из какой стали они изготовлены. В продаже можно встретить дымоходы, которые примерно в полтора раза дешевле, чем остальные изделия этой категории. При их производстве используется сталь AISI 201 (12Х15Г9НД). По международным стандартам, необходимо применять сталь марки AISI 321 (08Х18Н12Т), стоимость которой примерно в 2 раза превышает стоимость AISI 201. Визуально отличить AISI 201 от AISI 321 невозможно, к тому же оба сплава немагнитны. Различить их можно только путем проведения химического анализа.

Различия по химическому составу

МаркаСMnPSSiCrNiCuTi
AISI 201До 0,15%7-9,5До 0,1%До 0,03%До 1,0%13-180,3-3,00,5-2,5
AISI 321До 0,08%До 2,0До 0,05%До 0,03%До 1,0%17-199,0-12,0Min 0,5%

Сталь марки AISI 201 имеет невысокие антикоррозионные характеристики, неустойчивость структуры, риск появления трещин при вытяжке. Ее применение приведет к скорому выходу дымохода из строя из-за быстро развивающейся коррозии. В основном эта сталь распространена в Китае и Индии.

Известные зарубежные и добросовестные российские производители, помимо стали AISI 321, используют высоколегированные сплавы, стабилизированные Ti. Они отличаются кислото- и жаростойкостью. Использование для газоотводящих труб более дешевых сталей (AISI 409, AISI 430), не отвечающих требованиям по кислотостойкости, приводит к их выходу из строя вскоре после начала отопительного сезона.

Нержавеющие стали для пищевой индустрии

Коррозионностойкие стали незаменимы для отраслей промышленности, производящих оборудование, инструменты и посуду, предназначенные для контакта с пищевой продукцией. Их преимущества:

Коррозионностойкие стали и сплавы

  • Сопротивление различным видам коррозии – химической и электрохимической. В каждом конкретном случае необходимо подбирать марки, устойчивые к средам, с которыми они будут соприкасаться во время эксплуатации. Это – нормальные атмосферные условия, вода, соленая вода, кислые, щелочные, хлористые растворы.
  • Хорошая обрабатываемость. Современные инструменты позволяют сваривать, резать, формовать и обрабатывать на токарных, фрезерных и сверлильных станках коррозионностойкие сплавы так же, как и «черные» стали.
  • Соответствие санитарно-гигиеническим стандартам. Благодаря различным способам обработки – шлифованию, полировке до зеркального блеска – получают поверхность практически без пор и трещин, в которые могут проникать грязь и патогенные микроорганизмы.
  • Хорошие механические характеристики. Благодаря ним, можно изготавливать изделия и конструкции меньшей толщины и массы без ухудшения технических свойств. Аустенитные стали более устойчивы к низким температурам, по сравнению с металлами общего назначения.
  • Эстетика. Электрополировка, сатинирование и другие способы поверхностной обработки обеспечивают стильный вид продукции из «нержавейки».
Читать также:  Плоскошлифовальные работы по металлу

Таблица свойств и областей применения нержавеющих сталей пищевых марок

Марка стали по ГОСТуAISIХарактеристикиОбласти применения
30408Х18Н10Хорошо сваривается, поддается электрополировке, сохраняет высокую прочность при нормальных и пониженных температурах, проявляет стойкость к интеркристаллитной коррозииОборудование, инструмент, технологические трубопроводы предприятий пищевой, нефтехимической индустрии, фармацевтики и медицины, для посуды, предназначенной для высокотемпературной обработки продуктов, не используется
31603Х17Н14М2Присутствие молибдена повышает технические характеристики сплава при высоких температурахУстановки, технологическое оборудование, емкости пищевой, химической промышленности
32112Х18Н10ТХорошая свариваемость, сохранение рабочих характеристик при температурах до +800°CОборудование для химической и нефтеперерабатывающей индустрии
40908Х13Характеристики удовлетворительныеПосуда и столовые приборы
41012Х13Жаропрочность, устойчивость только к средам слабой агрессивностиОборудование для виноделия, емкости для спирта
42020Х13-40Х13Универсальность, пластичность, износостойкость, повышенная устойчивость к коррозииПосуда, кухонные мойки
43008Х17Прочность, теплопроводность, хорошая обрабатываемость, устойчивость к коррозииПосуда для термической обработки продуктов, в том числе паровой
43908Х13Возможность применения в различных эксплуатационных условияхСплав массового применения – производство холодильников, моек, стиральных машин

Таблица сталей нержавеющих марок, применяемых в пищевой индустрии

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.

Коррозионностойкие стали и сплавы

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.

Читать также:  Таймер времени для уличного освещения

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.

Коррозионностойкие стали и сплавы

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.

Коррозионностойкие стали и сплавы

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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Коррозионностойкие стали – это металлические сплавы, которые обладают повышенной устойчивостью к коррозии в различных климатических и атмосферных условиях, а также в соленой и пресной воде, в некоторых газовых сферах, кислотах и щелочах. Далее подробно распишем свойства и характеристики основных марок антикоррозионной стали.

1 Как получают качественный нержавеющий металл?

В зависимости от типа, структуры, процентного соотношения углерода и различных легирующих элементов, нержавеющая или коррозионностойкая сталь условно делится на три группы: аустенитные сплавы, аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные. Существуют и другие классы по структурным характеристикам, однако они относятся к другим типам сплавов. Кроме того, подобная классификация является условной и обозначает конечную структуру, которая была получена путем медленного охлаждения после нагрева металла до максимальных температур при производстве.

Коррозионностойкие стали и сплавы

В зависимости от свойств, стальные сплавы также принято делить на три группы:

  • Коррозионностойкие или нержавеющие сплавы. Способны противостоять различным видам химической и электрохимической коррозии.
  • Жаропрочные стали. Обладают высокой жаропрочностью и способностью работать при повышенных температурах в течение длительного периода времени.
  • Жаростойкие стали. Способны выдерживать химическое воздействие в различных газообразных сферах при невысоких нагрузках.

Основным химическим элементом, который обеспечивает антикоррозийную устойчивость металла, является хром. Этот элемент сам по себе обладает высокими антикоррозийными показателями, при добавлении в сплав в определенных процентных соотношениях он образует что-то вроде защитной пленки на поверхности металла, которая и является основной антикоррозионной защитой. Таким образом, чем выше содержание хрома, тем лучше будет способность нержавеющей стали противостоять коррозии в различных средах.

Другим элементом, который обеспечивает антикоррозионные свойства, является никель. Как легирующий элемент, никель вводится в металлический сплав с определенным содержанием углерода и хрома и способствует образованию твердых, прочных связей, а также усилению защитных свойств.

Сплавы с высоким содержанием никеля особенно распространены в среде, где необходимо предотвратить появление межкристальной коррозии. Помимо хрома и никеля, повышению антикоррозионных свойств способствуют также такие элементы, как медь, молибден, марганец, алюминий, кремний. В качестве специальных стабилизирующих элементов в сплав часто вводятся титан и ниобий. Титан обеспечивает повышенную стойкость к коррозии межкристального типа, тогда как ниобий способствует улучшению свариваемости металла. Соотношение титана, ниобия, меди и других элементов-стабилизаторов должно быть в несколько раз выше, чем содержание углерода, иначе сплав теряет пластичность из-за повышенной загрязненности неметаллическими включениями.

Читать также:  Снегоход из культиватора своими руками

2 Хромистые стали – защита от коррозии и экономичность

Хромистые стали принято считать одними из наиболее экономически выгодных в плане легирования и производства различных антикоррозионных материалов. Из них изготавливают различные изделия металлопроката – трубы, листы, арматуру, проволоку. В зависимости от состава и структуры, такие виды сплавов можно разделить на несколько классов:

  • теплоустойчивые хромистые стали мартенситного типа (содержание Cr не превышает 10 %);
  • нержавеющие хромистые (содержание Cr в пределах 10-17 %);
  • антикоррозионные и сложнолегированные виды хромистых сталей (содержание Cr –12-17 %);
  • хромо-азотистые и кислотоупорные различного ферритного типа (могут содержать от 16 до 33 % хрома);
  • жаростойкие с присадками различных химических элементов (алюминий, кремний, молибден).

Коррозионностойкие стали и сплавы

Вне зависимости от класса хромистых сплавов, для улучшения взаимодействия с железом и повышения пластичности и однородности структуры необходимо низкое содержание углерода, что достигается путем введения в состав стабилизирующих элементов. Лучшие антикоррозионные свойства таких сплавов достигаются путем закалки, отпуска и последующей полировки поверхности при производстве.

Такой тип металла способен выдерживать воздействие высоких температур, пресной воды и химическое воздействие в некоторых средах. Хорошо поддаются свариванию и жаропрочные стали при температурах до 750 градусов. Наиболее широко в технике и производстве распространены марки хромистой стали – 0Х13, 2Х13, 4Х13, Х14, Х15, ДИ-1, ДИ-1, 1Х12Сю, 1Х13Н, и другие стали мартенситного и полумартенситного типа. Процентное содержание хрома в них обычно составляет от 10 до 17 %, при этом они содержат углерод в средних количествах и различные легирующие и стабилизирующие элементы.

3 Хромоникелевые сплавы – основа строительства и производства

Этот вид антикоррозионных сталей является самым распространенным в современной промышленности и производстве. На сегодняшний день известно более 50 марок хромоникелевых сплавов, из которых изготавливают горячекатаные трубы, сортовой и листовой металл, профили, арматура, уголки, швеллеры. Кроме того, такая сталь широко используется в химической, энергетической промышленности, авиа- и автомобилестроении. Марки хромоникелевых сталей можно разделить на несколько классов:

  • аустенитные с невысоким содержанием углерода и добавлением стабилизирующих элементов;
  • кислотостойкие с различными присадками;
  • жаропрочные с высоким содержанием никеля и хрома (более 20 %);
  • аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные со средним содержанием никеля и хрома;

Коррозионностойкие стали и сплавы

Основными сплавами этого типа являются марки ОХ18Н9, ОХ18Н10, 2Х1Н9, ОХ18Н11 и другие вида 18-8 (то есть 18 % Ni в составе сплава), стабилизированные титаном и другими легирующими элементами. Хромоникелевые стали аустенитного типа широко применяются для печей, тепловых турбин, выходных коллекторов. С ними можно работать в условиях высокой внешней агрессивности среды и подвергать их кратковременному нагреву до температуры 600-650 градусов без дополнительной термообработки поверхностей.

Хромоникелевые антикоррозионные и жаропрочные стали с добавлением кремния или бора (Ох23Н18, Х23Н18, Х25Н16) применяются для производства жаропрочных листов, лент, трубок, проволоки, которые используются для различной аппаратуры, работа которой происходит при температурах выше 850 градусов. В структуре хромоникелевых и никелевых сталей есть определенное количество феррита, который снижается с ростом содержания таких элементов, как марганец, кремний, молибден, и повышается при введении в состав азота, бора, меди или никеля в большом процентном соотношении. Все эти свойства отражают марки стали подобного типа и определяются по специальным таблицам содержания.

4 Магнитные свойства антикоррозионных сплавов – от чего они зависят?

Магнитные свойства нержавеющей стали характеризуются основной структурой, составом и характеристиками сплава. Как уже упоминалось выше, в составе всех промышленных типов есть ферриты, аустениты и мартенситы, а также различные комбинации этих составляющих. Таким образом, от количества и комбинации и будет зависеть, магнитная ли та или иная марки стали.

Коррозионностойкие стали и сплавы

Антикоррозионные стали с сильной магнитной составляющей, то есть те марки, которые по умолчанию являются ферромагнетиками, имеют либо ферритную, либо мартенситную фазовую составляющую. Они магнитятся так же, как обычная углеродистая сталь. К ним относятся хромоникелевые и никелевые марки 20Х13, 30Х12 и более мягкие стали ферритного типа с меньшим содержанием углерода. Такая магнитная сталь хорошо поддается штамповке, различным видам сварки, из нее чаще всего изготавливают режущие инструменты, столовые приборы, детали для машиностроения.

Немагнитные стали – это хромистые и марганцевые марки аустенитного и аустенитно-ферритного типа, которые используются в различных отраслях производства и строительства. Наиболее распространены марки О8Х18Н10, О8Н18Н10Т. Они характеризуются высокой прочностью и стойкостью к коррозионным воздействиям различного характера. Хромистые марки стали аустенитно-ферритного типа не магнитят из-за высокого содержания хрома и дополнительных легирующих элементов в виде молибдена, меди, алюминия.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *