Что придает стали коррозионную стойкость

Нержавеющая сталь или нержавейка – это сталь, стойкая к коррозии (разрушению в результате окисления) в атмосферных условиях либо в агрессивных средах. Нержавейка широко применяется в областях народного хозяйства в качестве материала деталей, имеющих повышенные требования к эксплуатационным характеристикам: прочности, надежности, долговечности, работе в жестких и экстремальных условиях.

Основной легирующий элемент нержавеющей стали – Хром (Cr). Содержание хрома варьируется в диапазоне 12-20% в зависимости от марки стали. Именно Хром в основном определяет коррозионную стойкость стали. При 12% содержании хрома сталь успешно противостоит коррозии в атмосферных условиях. С повышением его доли до 17% и выше сталь способна противостоять коррозии даже в кислоте, например, в 50% растворе азотной кислоты. Кроме того в состав нержавейки вводят такие легирующие элементы как Никель (Ni), Марганец (Mn), Титан (Ti), Кобальт (Co), Молибден (Mo) и др., придающие стали требуемые физико-механические свойства:

  • Никель – повышает прочность, пластичность, коррозионностойкость
  • Марганец – при содержании выше 1% повышает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок
  • Титан – повышает прочность, сопротивление коррозии
  • Кобальт – повышает жаропрочность, магнитопроницаемость
  • Молибден – увеличивает красностойкость, прочность, коррозионностойкость при высоких температурах
  • Ниобий – повышает кислотостойкость

Стойкость к коррозии определяется образованием на поверхности детали нерастворимой оксидной пленки, препятствующей взаимодействию стали с внешней средой. Немаловажное значение имеет при этом качество поверхности, однородность стали, рабочие нагрузки и агрессивность окружающей среды. В высоко агрессивных следах (растворы соляной, серной, фосфорной кислот и т.п.) требуемая коррозионная стойкость достигается благодаря применению дополнительных легирующих элементов (никель, молибден, медь…) Состав и соотношение легирующих элементов (марка нержавеющей стали) выбирается для конкретных условий эксплуатации изделия.

По химическому составу нержавеющая сталь подразделяется на хромистые, хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые стали.

Хромистые нержавеющие стали.

Делятся на мартенситные, полуферритные и ферритные, причем полированные стали с мартенситной структурой обладают наилучшей сопротивляемостью коррозии. Хромистые стали применяются для изготовления клапанов гидравлических прессов, турбинных лопаток, режущего инструмента, пружин, предметов быта.

Хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые нержавеющие стали.

Делятся на аустенитные, аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные и аустенитно-карбидные. Аустенитные стали подразделяются на склонные к межкристаллической коррозии (МКК) и стабилизированные - с добавками Ti и Nb. Уменьшение содержания углерода (до 0,03%) существенно снижает склонность стали к МКК.

Стабилизированные аустенитные стали применяются для изготовления сварной аппаратуры, работающей в агрессивных средах, для изготовления изделий, подвергающихся воздействию температур 550-800 °С. Стали, склонные к МКК, после сварки, как правило, подвергаются термической обработке.

Для изготовления высоконагруженных элементов конструкций, работающих при повышенных температурах (до 550 °С), применяются нержавеющие стали аустенитно-мартенситного типа, обладающие значительной прочностью, высокой вязкостью и хорошей свариваемостью.

В настоящее время промышленно изготавливается более 100 марок нержавейки, из них около 20 формируют основу рынка сбыта. Это такие стали как 12Х18Н10Т, 20Х23Н18, 20-40Х13, 10Х17Н13М2Т и др. Широко применяются аналогичные стали импортного производства, изготовленные по американским или европейским стандартам: AISI 304, AISI 309s, AISI 310s, AISI 321 AISI 430 и т.д.

Нержавеющая сталь поставляется производителям в виде проката (лист, круг, шестигранник, квадрат…) либо изделий (труба, уголок…). Следует отметить что общий объем и доля потребления нержавейки растет как во всем мире, так и на территории Российской Федерации.

Комментарии