Нержавейка

Что такое нержавеющая сталь? (несмотря на название, все виды стали подвержены коррозии, если их не обрабатывать должным образом)

В начале XX века металлурги обнаружили, что хром взаимодействует с кислородом лучше, нежели железо, поэтому-то и добавили хром в сталь. Исследования подтвердили, что при добавлении как минимум 10% хрома, он соединяется с кислородом и образует крепко сцепленный прозрачный слой, покрывающий поверхность стали и защищающий ее от коррозии, препятствуя дальнейшему окислению. Этот прозрачный слой является самовосстанавливающимся в случае повреждений от царапин, потертостей и вмятин.

Нержавеющая сталь - очень красивый материал. Кроме того, эта сталь способна противостоять коррозии со стороны многих кислот. Она обладает прочностью и жесткостью при экстремальных значениях температуры, причем как плюсовых, так и минусовых, и может принимать форму сложного профиля для использования в различных сферах.

Всего различают более 250 видов нержавеющей стали. В соответствии с производственными нуждами клиентов, на основании химических и механических свойств, эти виды были объединены в 5 ведущих классов.

Мартенситная нержавеющая сталь

На практике, имеется около 400 серий данного вида стали, они обычно содержат от 11,5 до 18 % хрома и имеют более высокий уровень содержания углерода и ферритов. Данные сорта стали поддаются термообработке для достижения широкого диапазона уровней твердости и прочности и широко используются в изготовлении ножевых изделий, спортивных ножей, хирургических инструментов, а также инструментов косметологии (например, для педикюра и маникюра), игольчатых клапанов и универсальных инструментов.

Ферритная нержавеющая сталь

Эта группа стали имеет 400 различных серий, содержащих от 10,5 до 20% хрома для обеспечения коррозионной стойкости и устойчивости к появлению окалины при повышенных температурах. Они не подлежат закалке путем термической обработки и обладают магнитными свойствами. Ферритная нержавеющая сталь используется в производстве изделий, которым необходимо обладать коррозионной стойкостью, например автоматизированная система контроля за выхлопными выбросами.

Аустенитная нержавеющая сталь

Она является наиболее популярной, судя по количеству заказов по ее производству, в виду ее превосходной формуемости и коррозионной стойкости. Все 200 и 300 серий стали являются аустенитными и содержат 15-30% хрома и 2-20% никеля для улучшения качества поверхности, формуемости и повышения коррозионной и износостойкости. Они не обладают магнитными свойствами в отожженном состоянии, но, в зависимости от составляющих, в основном от содержания никеля, приобретают незначительный магнетизм при холодной обработке. Эта сталь используется для автоматизированных установок, кухонной утвари, технологического оборудования.

Производство качественной нержавеющей стали требует от нагрева к нагреву и из года в год определенного контроля сырьевых составляющих и режимов плавки. Точное количество предсортировочного металла и наплавочного материала закладывается в плавильную печь, так, чтобы партия изготовляемых изделий содержала определенный ряд составляющих. Этот ряд составляющих компонентов, обычно включает группу химических элементов для каждого типа нержавеющей стали.

Углеродистые и стальные сплавы (не относящиеся к нержавеющим)

Эти сорта стали в большинстве своем кованные. Нержавеющая сталь тоже может быть кованной, но для этого необходим достаточно сложный процесс изготовления. Кроме того, углеродистая сталь сложно подвергается отпуску с целью придания ей четкой грани и пружинистости оборотной стороны. Нержавеющая сталь не может быть подвергнута дифференцированному отпуску. Конечно, углеродистая сталь быстрее подвергается коррозии, чем нержавеющая. Углеродистая сталь легче поддается вредному механическому воздействию, по сравнению с нержавеющей сталью.

Легирующие элементы:

Ниже следующее является кратким описанием легирующих элементов, содержащихся в нержавеющей стали, и их функциональном предназначении.

• Хром. Отвечает за формирование поверхностной пленки из окиси хрома, обеспечивающую сталь коррозионной стойкостью. Он так же влияет на увеличение устойчивости к накаливанию при повышенных температурах.
• Никель. Cтабилизирует аустеническую структуру и увеличивает ковкость, делая нержавеющую сталь более пригодной для формуемости. Способствует увеличению прочности при высоких температурах и коррозионную стойкость, особенно в промышленной и морской атмосферах, химической, пищевой и текстильной индустрии.
• Кремний. Увеличиваетстойкость к окаливанию путем формирования прочного первоначального нагара, который противостоит циклическим изменениям температур. Он сокращает науглероживание при высоких температурах и несколько увеличивает предел прочности на разрыв и твердость. Небольшое количество кремния добавляется во все виды нержавеющей стали, для раскисления.
• Марганец. Обеспечивает стабильность аустенита при комнатной температуре и улучшает свойства горячей обработки. Добавление марганца до 2% не оказывает влияния на прочность, ковкость и жесткость. Марганец имеет важное значение, в качестве частичного замещения никеля в 200 сериях нержавеющей стали.
• Молибден. Карбидообразующий элемент защищает от хрупкости и увеличивает коррозионную стойкость, прочность при повышенных температурах и сопротивление ползучести. Он препятствует формированию язв в хлористой среде.
• Алюминий. Является сильным ферритным элементом и снижает способность нержавеющей стали к накаливанию. Он улучшает стойкость к образованию осадков (накипи).
• Углерод. Присутствует во всех видах стали. Это наиболее важный упрочняющий элемент, который увеличивает прочность нержавеющей стали, стимулирует образование осадков влияющих на снижение коррозионной стойкости.
• Ниобий. Соединяется с углеродом для снижения чувствительности к межкристаллитной коррозии. Он действует как добавка, измельчающая зерно, и стимулирует формирование ферритов.
• Медь. Добавляется в нержавеющую сталь для увеличения устойчивости к определенным коррозионным средам. Он так же снижает чувствительность к образованию трещин вследствие коррозии под напряжением и обеспечивает эффект упрочнения при старении.
• Титан. Соединяется с углеродом для снижения коррозионной стойкости. Он действует как добавка, измельчающая зерно и способствует образованию ферритов.
• Кобальт. Никогда не используется один, но всегда добавляется в сплав стали. Это не карбидообразующий элемент, но растворяется в межклеточном материале ферритов, как никель и кремний. Добавление кобальта до 30% в ферросплавы (черные сплавы) оказывает значительное влияние на магнитные свойства материала. Кобальт может не только усилить феррит, но и стабилизировать углероды и сохранить их свойства при более высоких температурах.