Свойства нержавеющей стали: Характеристики нержавейки, ее свойства, преимущества, таблица технических характеристик — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Нержавеющие стали: свойства, характеристики, состав, виды

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.

Нержавеющие стали

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:

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.
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.
Жаропрочность. Изделия из нержавейки устойчивы к высоким температурам, даже при воздействии открытого огня. Также не меняя форму, размеры и свойства при значительных перепадах температур.
Экологичность. Антикоррозийные свойства препятствуют процессу окисления. Кроме того, материал не содержит в составе вредных компонентов, поэтому широко применяется в пищевой промышленности.
Антикоррозийные свойства. Главное свойство, которым обладает такая сталь, это препятствие возникновению ржавчины. Причем сплав не поддается коррозии даже после воздействия кислот или щелочей.
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.
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.

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:

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.
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.
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.
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.

Детали из нержавеющей стали

В свою очередь, марки нержавеющей стали аустенитной группы делятся на 4 типа:

А1 – сталь, содержащая в составе значительную часть серы, из-за чего более подвержена коррозии чем остальные.
А2 – наиболее широко используемая марка. Легко поддается сварке без потери физических свойств. Морозостойкая, но подвержена коррозии в агрессивной кислой среде.
А3 – производная от А2, но с добавлением стабилизирующих компонентов. Отличается повышенной устойчивостью к высокой температуре и кислой среде.
А4 – сплав с добавление молибдена (до 3%). Характеризуется сопротивлением кислой среде. Широко используется в судостроении.
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.

Деталь автомобиля из нержавеющей стали

Выделим основные сферы использования нержавеющих сплавов:

Машиностроение. Нержавейка массово используется для производства автомобилей, промышленных станков и различных агрегатов. Обычно применяются ферритные и аустенитные типы.
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.
Энергетика. В сфере электроэнергетики используются только высокопрочные материалы, так как прочность и надежность рабочих узлов имеют особую важность.
Целлюлозно-бумажная промышленность. Практически все оборудование в этой сфере изготавливается из высококачественной нержавейки.
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.

Авиационно-космическая сфера. Особые типы нержавейки стали применять для постройки самолетов, ракет и космических кораблей.
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.

Марки нержавеющей стали: характеристики, свойства, применение нержавейки

AISI 304 – наиболее распространенная и популярная марка стали. Отличается высокой прочностью, упругостью, стойкостью к окислению, легко сваривается.

Посмотреть подробно:

Российские аналоги:

Сталь AISI 316 и 316Тi – улучшенный вариант AISI 304,
с повышенной антикоррозийной устойчивостью и к воздействию агрессивной среды.

Посмотреть характеристики, типоразмеры, цены:

Российские аналоги:

AISI 430 — экономичный вариант коррозийнностойкого материала, идеален для штамповки, деформации и перфорации.

Посмотреть подробно:

Российские аналоги:

Нержавеющая сталь – это разновидность легированной стали, устойчивая к коррозии за счет содержания хрома – 12% и более. В присутствии кислорода образуется оксид хрома, который создает на поверхности стали инертную пленку, защищающую все изделие от неблагоприятных воздействий. Современный рынок может предложить различные марки нержавеющей стали для применения в самых разных отраслях промышленности.

Не каждая марка нержавеющей стали демонстрирует устойчивость хромоксидной пленки к механическим и химическим повреждениям. Хотя пленка восстанавливается под воздействием кислорода, были разработаны специальные марки нержавейки для применения в агрессивных средах.

Характеристики нержавеющей стали — Еврогиб

Нержавеющая сталь (или нержавейка) представляет собой сложнолегированную сталь, которая стойко противостоит коррозии в агрессивных средах(кислотная, серосодержащая), или атмосфере. Состав нержавеющей стали содержит минимум 12 процентов хрома, образующего на поверхности металла специальную защитную пленку из оксида хрома. Именно благодаря ее инертности нержавеющие стали становится коррозионностойкой. Если под воздействием химических сред или механических повреждений пленка разрушается, то нержавеющий металл теряет свою коррозийную стойкость. Но зато под воздействием кислорода эта пленка снова может восстанавливаться. Благодаря этим свойствам нержавеющая сталь быстро завоевала популярность на рынке металлопроката.

Рассмотрим характеристики и виды нержавейки:

Аустенитные хромоникелевые стали, с содержанием 15-26% хрома и 5-25% никеля, с не большим добавлением молибдена (2-6%), имеют высокие технические характеристики:

повышенная коррозийная стойкость,
устойчивости к агрессивным средам,
высокая прочность,
так же этот вид отличает отличная пластичность.

Это самая широкая и востребованная группа этой категории стали. К этому виду относятся нержавеющие стали 300 ой серии: aisi 304, aisi 316, aisi 316T, aisi 321.

Ферритные хромистые стали с низким содержанием углерода (0,2%) и с высоким содержанием хрома (12-27%), имеют высокую коррозийную стойкость в разных кислотных средах. Это стали 400 ой серии: aisi 430 и aisi 201. Хоть ферритные хромисты это довольно узкая серия нержавеющей стали, но достаточно востребованная для изготовления оборудования пищевой и легкой промышленности.

Мартенситно-ферритные стали содержат низкую долю хрома и углерода, (10-13%) и (0,2-1,0%) соответственно. За счёт дополнительной термообработки, эти стали становятся более прочные, что позволяет изготавливать из них детали, которые будут подвергаться длительным механическим нагрузкам в слабоагрессивной среде. Уникальные свойства в совокупности с доступной ценой делают материал данной марки довольно популярным на российском рынке.

Виды стали 300 группы:

Хромоникелевые нержавеющие стали этой группы по своему химическому составу делятся на аустенитные, аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные. Химический состав этих сталей зависит от добавления углерода, никеля, хрома и титана. Это самая универсальная и большая группа. Не имеет магнитные свойства, только если не подвергалась холодной механической обработке, при низких температурах сохраняется высокая прочность, поддаётся легко сварке и полировке.

Представим более широко востребованные марки нержавеющей стали этой группы:

Нержавеющая сталь AISI 304 (08Х18Н10).

316 сталь это та же 304 сталь, но из-за добавления молибдена у неё, более улучшенные технические показатели. Она лучше противостоит коррозии, более устойчива в агрессивных кислотных средах, чем аналогичные марки этой группы. Технические свойства не меняются при более высоких температурах. Нержавеющая сталь данного вида получила широкое применение при изготовлении изделий применяемых в химической промышленности, а так же оборудования, которое может противостоять морской атмосфере и воде.

Нержавеющая сталь AISI 316T (10Х17Н13М2Т).

Эта сталь содержит наличие титана, которое превосходит содержание углерода почти в 5-ть раз. Поэтому детали, получаемые из такой стали очень прочны, они более устойчивы к высоким температурам и к ионам хлора. Нержавейка aisi 316 T используется для сварных конструкций, лопастей газовых турбин, в химической и пищевой промышленности. Легко поддаётся сварке и обладает доступной стоимостью, в сравнее с аналогами.

Нержавеющая сталь AISI 321 (12-08Х18Н10Т).

Это хромоникелевая сталь, с добавлением титана, из-за высокой устойчивости к коррозии востребована при изготовлении бесшовных труб, и разнообразных трубопроводных фитингов — отводов, тройников, переходов и фланцев. Легко поддаётся сварке, немагнитная сталь, устойчивая к более высоким температурам (до 800 градусов), при этом её механические характеристики не меняются.

Виды стали 400 группы:

Стали этой группы представлены в узком диапазоне, но всё же это довольно востребованная, для определённых целей. Это хромистые нержавеющие стали с довольно высоким содержанием хрома. Кроме этого химического элемента, стали 400 ой группы почти не содержать не каких других легирующих элементов. Эта группа нержавеющей стали, из-за низкого содержания углерода пластична, и хорошо сваривается. Рассмотрим основные марки, продажу которых осуществляет компания Элит Металл:

Нержавеющая сталь AISI 430 (12Х17).

Эта марка нержавеющей стали довольно новая, но постепенно завоёвывающая позиции по отношению к 300 и 400 группам. В ней дорогой никель, что бы ни терять аустенитную структуру металла, частично заменён на марганец и азот. Такой сбалансированный химический состав не уступает по качеству и свойствам аустенитным нержавеющим сталям марок aisi 304 и aisi 321:

высокая коррозийная стойкость,
хорошая свариваемость,
легкость в полировке и деформации (гнутью),
значительная разница в цене по сравнению с аналогичными видами,

Все эти характеристики обеспечивают нержавейки aisi 201 высокую популярность у конечного потребителя. Она применяется в медицинской и пищевой промышленности. Так же широко эта сталь используется при изготовлении круглой и профильной трубы. Из которой в свою очередь изготавливают разнообразные перила, поручни и ограждения. Более подробная информация о технических характеристиках и свойствах каждой марки находится на официальном сайте интересующего вас производителя.

таблица физических и механических свойств аустенитной нержавейки
			Сталь хромоникелевая			Хромистая никелевая молибденовая
Вид DIN			A2		A3	A4		A5
Вип AISI			304	304L	321	316	316L	316 Ti
Удельный вес нержавеющей стали (гр/см)			7,95	7,95	7,95	7,95	7,95	7,95
Механические характеристики марок при комнатной температуре
Твердость	отжиг НВ		130-150	125-145	130-185	130-185	120-170	130-190
по Бринеллю — НВ	с деформацией в холодном состоянии НВ		180-330
Твердость	Отжиг НRВ		70-88	70-85	70-88	70-85	70-85	70-85
По Роквеллу — HRB / HRC	с деформацией в холодном состоянии HRC		окт.35
Rm (N/mm2) — Сопротивление рястяжению c деформацией Предел прочности	Отжиг		500-700	500-680	520-700	540-690	520-670	540-690
	в холодном состоянии		700-1180
Rp (0,2) (N/mm2) — Предел упругости Предел текучести	Отжиг		195-340	175-300	205-340	205-410	195-370	215-380
Rp (0,2) (N/mm2) — Предел упругости Предел текучести	с деформацией в холодном состоянии		340-900
Отжиг Rp (1) (N/mm2) минимальный			235	215	245	245	235	255
Удлинение 50мм А (%)			65-50	65-50	60-40	60-40	60-40	60-40
Сжатие отжиг Z (%)			75-60	75-60	65-50	75-60	75-65	75-60
Ударная Вязкость	KCUL (Дж/см2)		160	160	120	160	160	120
Ударная Вязкость	KVL (Дж/см2)		180	180	130	180	180	130
Механические характеристики различных видов нержавеющей стали при нагревании
Упругость при различных температурах	Rp (0,2)(N/mm2)	при 300 С	125	115	150	140	138	145
		при 400 С	97	98	135	125	115	135
		при 500 С	93	88	120	105	95	125
	Rp (1)(N/mm2)	при 300 С	147	137	186	166	161	176
		при 400 С	127	117	161	147	137	166
		при 500 С	107	108	152	127	117	156
Термическая обработка
Температура образование окалины	постоянное обслуживание		925	925	900	925	925	925
Температура образование окалины	переодичное обслуживание		840	840	810	840	840	840
Дополнительные свойства и характеристики
Свариваемость			высокая	высокая	стандартная	высокая	высокая	стандартная
Вытяжка			высокая	высокая	стандартная	стандартная	стандартная	стандартная

Виды и свойства нержавеющей стали

Всего различают пять больших групп нержавеющих сталей определяемых их микроструктурой. Наиболее распространенными являются три:

Аустенитные (Austenitic) — не магнитная сталь с основными составляющими 15-20% хрома и 5-15% никеля который увеличивает сопротивление коррозии. Она хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Обозначаются начальной буквой A. Именно аустенитная группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.
Мартенситные (Martensitic) — значительно более твердые чем аустетнитные стали и могут быть магнитными. Они упрочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Больше поддвержены коррозии. Обозначаются начальной буквой С.
Ферритные (Ferritic) стали значительно более мягкие чем мартенситные по причине малого содержания углерода. Они также обладают магнитными свойствами. Обозначаются начальной буквой F.

Виды сталей наиболее распространенной аустенитной группы обозначаются дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:

A1- используется, как правило, в механических и подвижных узлах. Из-за высокого содержимого серы стали этого типа менее всего способны сопротивлению коррозии, чем другие типы.
A2 — нетоксичная, немагнитная, незакаливаемая, устойчивая к коррозии сталь. Легко поддается сварке и не становится при этом хрупкой. Может проявлять магнитные свойства в результате механической обработки (шайбы и некоторые виды шурупов). Наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Крепеж и изделия из стали A2 не подходят для использования в кислотах и средах содержащих хлор (например, в бассейнах и соленой воде). Пригодна для температур вплоть до -200 C. Ближайший аналог AISI 304 и AISI 304L с еще более низким содержанием углерода.
A3 — имеет похожие свойства, как и сталь A2 и дополнительно стабилизирована титаном, ниобием или танталом. Это улучшает ее сопротивление коррозии при высоких температурах.
A4 — похожа на стали A2, но с добавлением 2-3% молибдена. Это делает ее в значительной степени более способной сопротивляться коррозии и кислоте. Крепеж и такелажные изделия из A4 рекомендуются для использования в судостроении. Пригодна для температур вплоть до -60 C. Ближайший аналог AISI 316 и AISI 316L с низким содержанием углерода.
A5 — имеет свойства сталей A4 и дополнительно стабилизирована титаном, ниобием или танталом как и A3, но с различным процентным содержанием легирующих добавок. Это также повышает ее сопротивляемость высоким температурам.

Таблица характеристик и рекомендации по применению для изделий из нержавеющей стали

DIN	EN	АISI	Характеристики	Примеры применения
A2	1.4301	304	Сталь с низким содержанием углерода, аустенитная незакаливаемая, устойчивая к воздействию коррозии, немагнитная в условиях слабого намагничивания, (если была подвергнута холодной обработке). Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллической коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается электро-полировке.	Установки для пищевой, химической, текстильной, нефтяной, фармацевтической, бумажной промышленности; используется также в производстве пластмасс для ядерной и холодильной промышленности, оснащение для ку-хонь, баров, ресторанов; столовых приборов; в кораблестроении, электронике и т.д.
A2	1.4306	304L	Сталь аустенитная незакаливаемая, особенно пригодная для сварных конструкций. Отличается высокой устойчивостью к воздействию межкристаллической коррозии, используется при температуре до 425°С. По химическому составу отличается от 304 почти вдвое меньшим содержанием углерода.	Находит те же применения, что и AISI 304, для изготовления сварных конструкций и в отраслях, где необходима устойчивость к воздействию межкристаллической коррозии.
A4	1.4401	316	Сталь аустенитная незакаливаемая, наличие молибдена (Мо) делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Также и технические свойства этой стали при высоких температурах гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибден.	Химическое оборудование, подвергающееся особенно сильным воздействиям, инструмент, вступающий в контакт с морской водой и атмосферой, оборудование для проявления фотопленки, корпусы котлов, установки для переработки пищи, емкости для отработанных масел для коксохимических установок.
A4	1.4404	316L	Сталь, аналогичная AISI 316, аустенитная незакаливаемая, с очень низким содержанием углерода С, особенно подходит для изготовления сварных конструкций. Обладает высокой устойчивостью к межкристаллической коррозии, используется при температуре до 450°С. По химическому составу отличается от 316 почти вдвое меньшим содержанием углерода.	Находит те же применения, что и AISI 316, для изготовления сварных конструкций, где необходима высокая устойчивость к воздействию коррозии. Особенно пригодна для производства пищевых продуктов и ингридиентов (майонез, шоколад и т.д.)
A5	1.4571	316Ti	Наличие титана (Ti), в пять раз превышающего содержание углерода С, обеспечивает стабилизирующий эффект в отношении осаждения карбидов хрома (Cr) на поверхность кристаллов. Титан (Ti), действительно, образует с углеродом карбиды, которые хорошо распределяются и стабилизируются внутри кристалла. Обладает повышенной устойчивостью к межкристаллической коррозии.	Детали, обладающие повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур и к среде с присутствием новых ионов хлора. Лопасти для газовых турбин, баллоны, сварные конструкции, коллекторы. Применяется в пищевой и химической промышленности.
A3	1.4541	321	Сталь хромоникелевая с добавкой титана (Ti), аустенитная незакаливаемая, немагнитная, особенно рекомендуется для изготовления сварных конструкций и для использования при температурах между 400°С и 800°С, устойчива к коррозии.	Коллекторы сброса для авиационных моторов, корпусы котлов или кольцевые коллекторы оборудования для нефтехимической промышленности. Компенсационные соединения. Химическое оборудование и оборудование, устойчивое к высоким температурам.
	1.4845 1.4841	310 310 S	Сталь тугоплавкая аустенитная незакаливаемая, немагнитная, жароустойчивая при высоких температурах, находит самое широкое применение. В окисляющей среде можно применять обычно до 1100°С и до 1000°С в восстановительной среде, но в любом случае в атмосфере, содержащей менее 2 гр. серы (S) на 1 куб.м.	Установки для термической обработки, для изготовления щелочей, для гидрогенизации; теплообменники для печей; изготовление дверей, грилей, штифтов, кронштейнов. Элементы для подогревателей воздуха, корпуса и трубы для термических обработок, конвейерные ленты для транспортеров печей отводные трубы газовых турбин и моторов, реторты для дистилляции, установки для крекинга и реформинга.

Марки нержавеющей стали — виды и характеристики нержавейки

Нержавеющие (коррозионностойкие) стали – сплавы на основе железа и углерода, содержащие, помимо основных компонентов и стандартных примесей, легирующие элементы. Основной добавкой является хром (Cr), которого в коррозионностойком сплаве должно быть не менее 10,5%. В таком количестве Cr оказывает существенное влияние на диаграмму состояния «железо-углерод». Хром и никель, также в большинстве случаев присутствующие в нержавеющих сталях, повышают не только устойчивость металла к коррозии, но и другие технические характеристики.

Правила маркировки коррозионностойких сталей

Обозначение состоит из цифр и букв. Двузначное число в начале маркировки – количество углерода в сотых долях процента. Далее следуют буквы, характеризующие определенные легирующие элементы. После них ставятся цифры, равные процентному содержанию легирующих элементов, округленному до целого числа. Если процент добавки находится в пределах 1-1,5, то после буквы цифра не ставится. Для условного обозначения легирующих компонентов в российской нормативной документации используется русский алфавит:

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

Группы коррозионностойких сталей по структуре

Структура коррозионностойких сталей, их свойства и области применения определяются процентным содержанием углерода, перечнем и количеством легирующих добавок. По структуре нержавейка делится на несколько типов. Основные: ферритная, мартенситная, аустенитная. Существуют промежуточные варианты.

Ферритная

Эта группа относится к малоуглеродистым сплавам – C до 0,15%. Содержание хрома – до 30%. Объемнокристаллическая структура обеспечивает сочетание достаточно высокой прочности и пластичности. Нержавеющие стали ферритных марок относятся к ферромагнитным.

Основные характеристики:

способность к холодной деформации;
основной тип термообработки – отжиг, снимающий наклеп;
хорошая коррозионная стойкость;
относительно невысокая стоимость.

Основная причина потери рабочих характеристик сталями ферритного класса – межкристаллитная коррозия (МКК), в результате которой разрушение происходит по границам зерен. Для устранения этого негативного явления избегают резкого охлаждения металла от +800°C, проводят стабилизирующий отжиг, находят оптимальный баланс между содержанием углерода и хрома. Полностью устранить склонность к МКК позволяет введение карбидообразующих элементов – титана и ниобия.

По стандарту AISI ферритные стали относятся к серии 400:

403-420 – содержание хрома 11-14%, никель отсутствует;
430 и 440 – 15-18% C, никель отсутствует;
630 – содержит 3-5% никеля. Хорошо обрабатывается, устойчива к коррозии в различных средах, схожа по свойствам с 08Х18Н10.

Эти материалы используются при производстве широкого сортамента труб, листов, профилей.

Таблица марок нержавеющих сталей ферритного класса по ГОСТу и AISI, основные сферы использования

Марка по ГОСТу 5632	Марка по AISI	Области применения
08Х13	409	Столовые приборы
12Х13	410	Емкости для жидких алкогольсодержащих продуктов
12Х17	430	Емкости для высокотемпературной обработки пищевой продукции

Мартенситная

К этой группе относятся металлы с содержанием хрома до 17%, углерода – до 0,5% (в отдельных случаях – выше). Мартенсит – структура, получаемая путем закалки заготовки с последующим отпуском. Для нее характерно сочетание высокой твердости, прочности, упругости и устойчивости к коррозии. Сплавы используются при производстве ответственной металлопродукции, предназначенной для работы в агрессивных средах. Это пружины, валы, ножи, фланцы. При повышении содержания C в структуре появляется карбидная фаза, обеспечивающая высокую твердость и износостойкость. Проведение низкого отпуска после закалки (+200…+300°C) обеспечивает высокую твердость – 50-52 HRC, высокого (+500…+600°С) – меньшую твердость (28-30HRC) и большую вязкость. Закалка производится при температурах +950…+1050°C.

Таблица марок мартенситных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Марка по ГОСТу 5632	Марка по AISI	Области применения
20Х13	420	Кухонное оборудование
30Х13
40Х13
14Х17Н2 (мартенситно-ферритная)	431	Детали компрессорных установок, оборудование, эксплуатируемое в агрессивных средах и при пониженных температурах

Аустенитный класс

Этот обширный класс коррозионностойких сталей (по AISI – класс 300 и представитель класса 200 – AISI 201) обладает высокой устойчивостью к коррозии, пластичностью в холодном и горячем состоянии, прочностью, хорошей свариваемостью, способностью контактировать без разрушения с азотной кислотой. Немагнитность существенно расширяет области применения материала. Экономически выгодным является сочетание 18% Cr и 8% Ni. При необходимости получения стабильного состояния аустенита количество никеля повышают до 9%. Такие стали бывают нестабилизированными и стабилизированными. Стабилизированная группа легируется титаном и ниобием, снижающими склонность аустенитных марок к межкристаллитной коррозии.

Закалка осуществляется при температурах +1050…+1100°C с быстрым охлаждением, которое закрепляет состояние пресыщенного твердого раствора. Особенность этой группы – отсутствие упрочнения при закалке. В данном случае этот вид ТО является смягчающей операцией, направленной на снятие последствий наклепа. С этой же целью может применяться отжиг. Закалке подвергают мелкие детали, отжигу – массивные.

Таблица марок аустенитных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Марка по ГОСТу 5632	Марка по AISI	Области применения
12Х18Н10Т	321	Технологические линии химической индустрии и предприятий нефтепереработки
08Х18Н10	304	Технологические трубопроводные системы в химической и пищевой индустрии, ограниченный ассортимент посуды, не включающий изделия для горячей обработки пищи
08Х17Н13М2	316	Технологическое оборудование химической индустрии, использование в качестве «пищевого» материала
12Х15Г9НД	201	Емкости и трубопроводы, контактирующие с органическими кислотами и умеренно агрессивными средами

Краткие характеристики некоторых видов аустенитных нержавеющих сталей:

304 – распространенный представитель этого класса. Прекрасно поддается глубокой вытяжке, поэтому применяется для изготовления объемных изделий. Подвержен щелевой коррозии в теплых средах с повышенным содержанием хлора, поэтому не рекомендуется к применению в морской воде и в отраслях, в которых используются чистящие составы с хлором.
321 и 347 – усовершенствованные варианты марки 304, отличающиеся добавками ниобия или титана.
316 – проявляет максимальную устойчивость к коррозии среди массово используемых коррозионностойких сталей.
201 – относительно недорогой аналог сталей 304 и 321. Показывает хорошие рабочие характеристики в средах средней агрессивности, благодаря сбалансированному химическому составу и новым технологиям изготовления.

Свойства, классификация и аналоги нержавеющих сталей

Главная / Блог директора / Версия для печати

31 Июля 2019 г.

Получая заказы на изготовление резервуаров и емкостей из нержавеющей стали, нам часто задают вопросы, чем одна марка отличается от другой в плане эксплуатационных характеристик и долговечности работы. Чтобы расставить все точки над «i», в этой статье мы разберемся в марках нержавеющей стали и их зарубежных аналогах, проанализируем их физико-химические свойства.

Понятие нержавеющей стали

Приведем определение: нержавеющая сталь — сложнолегированная сталь, стойкая против ржавления в атмосферных условиях и коррозии в агрессивных средах.¹

Своей стойкостью к коррозии она отличается от обычных углеродистых сталей и поэтому широко применяется в пищевой промышленности, в нефтегазовой и химической отрасли для эксплуатации с высокоагрессивными средами и пищевыми продуктами, так как в процессе хранения при контакте жидкости и поверхности емкости не образуются окислы и другие вещества, которые могут влиять на свойства хранимого продукта.

Что же такое нержавеющая сталь с точки зрения химии? — Это сплав с минимальной массовой долей хрома 10,5% и максимальной массовой долей углерода 1,2%.²

Простыми словами, нержавеющую сталь получают путем добавления к железу легирующих веществ в разных пропорциях для получения необходимых характеристик.

Так, основным легирующим элементом является хром Cr. Также сплавы дополнительно содержат углерод C, никель Ni, кремний Si, марганец Mn, титан Ti, ниобий Nb, кобальт Co, молибден Mo, ванадий V, сера S, фосфор Р, вольфрам W, алюминий Al, медь Cu, кобальт Co.

Свойства нержавеющей стали

За счет чего достигаются коррозионностойкие свойства? — Благодаря добавлению дополнительных химических элементов на этапе производства металла на поверхности образуется оксидная пленка, которая не растворяется, а, наоборот, защищает сам сплав от влияния коррозии.

К основным свойствам нержавейки также относятся:

высокая прочность
высокое качество сварных соединений
пластичность
большой срок службы с сохранением своих свойств

В качестве базового металла могут использоваться никель (сплавы на никелевой основе) и железоникель (сплавы на железоникелевой основе).

Введение различных легирующих элементов добавляет те или иные свойства к исходному металлу:

хром повышает коррозионную стойкость, твердость и прочность сплава; уменьшение коэффициента линейного расширения упрощает процесс сварки
никель дополнительно повышает вязкость, пластичность, прокаливаемость и снижает коэффициент теплового расширения, что позволяет использовать изделие из такого сплава с серной, соляной и фосфорной кислотами
марганец в процентном соотношении более 1% способствует увеличению стойкости, прокаливаемости, твердости и износоустойчивости (частично может быть заменен на никель)
титан увеличивает прочность стали и ее плотность, что обеспечивает высокие коррозионностойкие свойства
молибден повышает упругость, антикоррозионные свойства, увеличивает предел прочности на растяжение и сопротивление высоким температурам
ниобий обеспечивает низкую коррозию в сварных изделиях
ванадий увеличивает прочность, плотность и твердость сплава
вольфрам увеличивает твердость и уменьшает хрупкость при термообработке (отпуске) за счет образования с другими элементами твердых соединений карбидов
кремний в процентном соотношении более 1% увеличивает жаростойкость, упругость, окалиностойкость и кислотность, а также повышает электросопротивление и прочность с теми же параметрами вязкости
кобальт способствует повышению ударного сопротивления, улучшению жаропрочных свойств
медь придает сплаву высокую стойкость к атмосферной коррозии
алюминий способствует уменьшению старения металла, а также увеличивает ударную вязкость и текучесть

Классификация марок нержавеющей стали

В зависимости от состава сплава выделяют следующие группы сталей:

ферритные стали (их еще называют хромистые) содержат более 20% хрома и углерода до 0,15%, за счет чего обладают пластичностью, высокой стойкостью к высокоагрессивным средам и имеют хорошие магнитные характеристики
аустенитные (аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные) стали состоят до 33% из хрома и никеля
мартенситные и ферритно-мартенситные содержат до 17% хрома и до 0,5% углерода, имеют максимальную прочность к воздействию различных агрессивных сред

В зависимости от содержания легирующего вещества те или иные сплавы применяются в различных целях и для работы с различными средами. Ниже приведем список марок стали, которые наиболее часто применяются в нефтегазовой и химической промышленности.

Маркировка стали	Тип стали	Сфера применения	Химический состав
12Х18Н10Т	хромоникелевые стали аустенитного класса	для изготовления свариваемой аппаратуры в разных отраслях промышленности	Cr 17-19 C до 0,12 Si до 0,8 Mn до 2 Ni 9-11 S до 0,02 Р до 0,0,5 Ti 5C-0,8
08Х18Н10Т	хромоникелевые стали аустенитного класса	для изготовления сварных изделий, работающих в средах более высокой агрессивности, чем сталь марок 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т	Cr 17-19 C до 0,08 Si до 1 Mn до 2 Ni 9-12 S до 0,02 Р до 0,0,4
08Х18Г8Н2Т	хромомарганценикелевые стали аустенито-ферритного класса	для изготовления свариваемой аппаратуры, работающей в агрессивных средах, в химической, пищевой и других отраслях промышленности	Cr 17-19 C до 0,08 Si до 0,8 Mn 7-9 Ni 1,8-2,8 S до 0,025 Р до 0,0,35 Ti 0,2-0,5
08Х22Н6Т	хромоникельмолибденовые стали аустенитно-ферритного класса	для изготовления свариваемой аппаратуры в химической, пищевой и других отраслях промышленности, работающей при температуре не более 300ºС	Cr 21-23 C до 0,08 Si до 0,8 Mn до 0,8 Ni 5,3-6,3 S до 0,025 Р до 0,0,35 Ti 5C-0,65
08Х18Н10	хромоникелевые стали аустенитного класса	для изделий, подвергаемых термической обработке (закалке)	Cr 17-19 C до 0,08 Si до 0,8 Mn до 2 Ni 9-11 S до 0,02 Р до 0,0,04 Ti 5C-0,7
08Х17Н13М2, 08Х17Н13М2Т	хромоникелевые молибденовые стали аустенитного класса	для технологического оборудования химической промышленности	Cr 16-18 C до 0,08 Si до 0,8 Mn до 2 Ni 12-14 S до 0,02 Р до 0,035 Ti 5C-0,70 Mo 2-3

Справочно
Расшифровка нержавеющих марок стали: наименование стали состоит из буквенных и цифровых обозначений, в которых принято: А (в начале марки) — сера, А (в середине марки) — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, К — кобальт, М — молибден, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий, Ю — алюминий, Ч — РЗМ (редкоземельные металлы: лантан , празеодим, церий и пр.).
Цифра после буквы обозначает среднюю массовую долю легирующего химического элемента. Цифра перед буквы указывает на массовую долю углерода в сотых долях. Если легирующего элемента содержится менее 1%, то процентное соотношение не указывается.
Например: 12Х18Н10T — это нержавеющая сталь с содержанием углерода 0,12%, 18% хрома, 10% — никеля и менее 1% титана.

Аналоги нержавеющих марок стали

В современной металлургической промышленности существует несколько систем маркировок сталей, что связано с отсутствием единой системы.

Так, в России принята маркировка нержавеющих сталей по ГОСТ 5632-2014². За рубежом систем стандартизации несколько в разных странах. Например, в Европе стали маркируются в соответствии с Европейским комитетом по стандартизации EN, в США — со стандартом AISI, в Германии — Европейским институтом по стандартизации DIN. При заказе изделий из нержавеющей стали Заказчик может указывать как российскую маркировку, так и европейскую или американскую. Ниже приведем таблицу соответствий основных нержавеющих сталей:

Маркировка нержавеющей стали по ГОСТ	Маркировка нержавеющей стали по AISI	Маркировка нержавеющей стали по EN	Маркировка нержавеющей стали по DIN
12Х18Н10Т	AISI 321	1.4878	X12CrNiTi18-9
08Х18Н10	AISI 304	1.4301	X5CrNi18-10
08Х17Н13М2	AISI 316	1.4436	X5CrNiMo17-13-3
08Х17Н13М2Т	AISI 316Ti	1.4571	Х6CrNiMoTi17-12-2
03Х17Н13М2	AISI 316L	1.4404	X2CrNiMo17-12-2

Использованные материалы

¹Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
²ГОСТ 5632-2014 «Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки (с Изменением №1)»
ГОСТ 4543-2016 «Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия»

Для справки: Нержавеющая сталь была запатентована впервые в 1913 году английским металлургом Гарри Брирли. Первоначально его целью было изобрести сплав для использования в стволах оружия, который (сплав) мог дольше не подвергаться эррозии из-за высокой температуры. Уже тогда было известно, что хром имеет высокую температуру плавления, поэтому в процессе исследований к основному металлу было добавлено 0,2% от общей массы углерода и 6-15% хрома. В результате получилась хромистая сталь, которая имела высокую устойчивость к химическому воздействию.

Нержавеющий металл свойства и область применения

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ — сложнолегированная сталь, стойкая против коррозии в атмосфере и агрессивных средах. Содержит минимум 10,5% хрома, и не более 2 % углерода.

В 1913 году Гарри Бреарли экспериментировавший с различными видами и свойствами сплавов, обнаружил способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии.

Хром обеспечивает стали «нержавеющие» свойства, другими словами улучшает стойкость к коррозии. Лучшая сопротивляемость коррозии обеспечивается оксидной пленкой, покрывающей поверхность стали. Этот чрезвычайно тонкий слой также обладает свойством самовосстанавливаться. Оксидная пленка возникает при взаимодействии хрома и кислорода.

Кроме хрома типичными элементами этого сплава также являются молибден, никель и азот. Никель добавляется главным образом для улучшения пластичности и вязкости сплава. Добавление в сплав этих элементов позволяет получить различные виды кристаллических решеток, что в свою очередь, позволяет добиться различных свойств стали.

Настоящая нержавеющая сталь легирована, не менее 13% хрома. На самом деле она тоже ржавеет, только самым поверхностным слоем, т.е. заржавевшей оказывается тонкая поверхностная пленка, кристаллическая решетка которой примерно совпадает с кр. решеткой стали. Поэтому эта пленка плотно сидит на всей поверхности изделия и не дает ржаветь внутренним слоям

Система обозначений AISI (США):

Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включает в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали. Так обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, в то время как ферритные и мартенситные стали определяются в классе 4ХХ. При этом последние две цифры, в отличие от углеродистых и легированных сталей, никак не связаны с химическим составом, а просто определяют порядковый номер стали в группе.

Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:

xxxL — Низкое содержание углерода < 0.03%
xxxS — Нормальное содержание углерода < 0.08%
xxxN — Добавлен азот
xxxLN — Низкое содержание углерода < 0.03% + добавлен азот
xxxF — Повышенное содержание серы и фосфора
xxxSe — Добавлен селен
xxxB — Добавлен кремний
xxxH — Расширенный интервал содержания углерода
xxxCu — Добавлена медь

Примеры:

Сталь 304 относится к аустенитному классу, содержание углерода в ней < 0.08%. В то же время в стали 304 L углерода всего < 0.03%, а в стали 304 H углерод определяется интервалом 0.04 — 0.10%. Указанная сталь, кроме того, может быть легирована азотом (тогда ее наименование будет304 N) или медью (304 Cu).

В стали 410, относящейся к мартенсито-ферритному классу, содержание углерода << 0.15%, а в стали 410 S — углерода < 0.08%. В стали 430 F в отличие от стали 430 повышенное содержание серы и фосфора, а в сталь 430 F Se добавлен еще и селен.

Аустенитные стали:

03Х18Н11 (AISI-304L)

03-08Х18Н10 (AISI-304: AISI-304L)

08Х18Н10Т (AISI-321)

12Х18Н10Т (AISI-321)

10Х17Н13М2Т (AISI-316Ti)

10Х17Н13М2 (AISI-316)

10(20)Х23Н18 (AISI-310: AISI-310S)

Ферритные стали:

12Х17 (AISI-430)

08Х13 (AISI-409: AISI-409L)

08Х17Т (AISI-439 или AISI-430Ti)

Мартенситные стали:

20Х13 (AISI-420)

30Х13 (AISI-420)

40Х13 (AISI-420)

AISI 304 российский аналог(08Х18Н10)сталь является одним из основных сортов нержавеющей стали. Она обладает высокой формуемостью, коррозионной стойкостью, вязкостью и высокими механическими характеристиками. Хром является основным элементом стали, определяющими ее стойкость к окислению (коррозии). Минимальное содержание хрома в стали AISI 304(08Х18Н10) составляет 18%, что способствует выработке оксидного слоя на поверхности материала. Оксидный слой делает сталь AISI 304(08Х18Н10) защищенной от внешних химических воздействий и позволяет ей во влажной среде не окисляться в течение 150 лет и выдерживает краткосрочное поднятие температуры до 900 градусов по Цельсию.

AISI 316 — марка стали, представляющая собой марку AISI 304, улучшенную за счёт добавления 2.5% молибдена. Благодаря молибдену сталь этой марки особенно устойчива к коррозии, высоким температурам и агрессивным средам. В силу сравнительной дешевизны материала, часто используется при изготовлении бижутерии (преимущественно, мужской), а также при производстве пирсинга и иных украшений. Аналог в СНГ — 08Х17Н13М2.

Сталь марки AISI 316 используется в производстве оборудования для химической промышленности, а также для производства изделий используемых в агрессивных средах, таких как, например, морская вода холодных морей. Применять для конструкций и оборудования работающих в среде морской воды тёплых и экваториальных морей следует с большой осторожностью.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Типовые сферы применения нержавеющих сталей – машиностроение, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная, пищевая промышленность и т.д. Значительное применение специальных нержавеющих сталей обеспечивала атомная энергетика, аэрокосмическая промышленность, другие оборонные отрасли страны.

В мировой практике заметны также новые направления применения нержавеющих сталей в строительстве и нефтегазовом комплексе.

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Нержавеющая сталь находит широкое применение в станкостроении, транспортном машиностроении, создании различных агрегатов и устройств для нужд промышленности. В автомобильной промышленности используются ферритные или аустенитные марки. За год производятся миллионы автомобилей и на каждый расходуется не менее 10-20 кг нержавеющей стали.

АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Нержавеющая сталь по-прежнему остается незаменимым материалом для производства специального оборудования авиалайнеров и космических кораблей.

ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

В процессе многих химических производств используются или образуются агрессивные вещества. Практически все емкости, сосуды, реакторы, трубы и другое оборудование химической индустрии изготавливается из аустенитных нержавеющих сталей.

ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Большая часть оборудования целлюлозных и бумагоделательных заводов изготавливаются из нержавеющих сталей.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

В этой области всегда применяются специальные, высоколегированные стали, так как требования к материалам, используемым здесь, предельно высоки.

ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Сегодня нержавеющая сталь вместе со стеклом и некоторыми видами пластмасс является практически единственным материалом, который одобрен как сырье для изготовления оборудования для производства, хранения и транспортировки пищевых продуктов. Это обусловлено высокими требованиями по гигиене, токсичности и др. Гигиена имеет наиважнейшее значение в пищевой индустрии. Она в значительной мере определяет качество продукта на всем пути от сырья, через технологический процесс, к потребителю. Марками нержавеющей стали, используемыми в пищевой промышленности, являются AISI 304 и AISI 316, в сталях с большим количеством составляющих в сплаве редко бывает необходимость. Огромное значение имеет хороший вид поверхности. Для этого хватает стандартной поверхности 2В, но иногда бывает необходима полировка.

МЕДИЦИНА И ЗДРАВООХРАНЕНИЕ

Нержавеющая сталь является незаменимым материалом для изготовления обширного перечня медицинских инструментов и оборудования. Развитие современных средств диагностики и применение в медицине инновационных технологий влечет за собой увеличение потребления нержавеющей стали этой отраслью.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

Нержавеющая сталь появилась впервые около ста лет тому назад, но в строительстве и архитектуре ее начали массово применять недавно. Она была использована при строительстве и дизайне крупнейших торговых центров — La Defense в Париже, Canary Wharf в Лондоне, Sony Center в Берлине и Petronas Towers в Куала-Лумпур.

Нержавеющая сталь используется в строительстве чаще всего как материал для перил, оконных и дверных проемов, противопожарных дверей, из нее изготавливают бассейны и лифты. Также она является хорошим декоративным материалом для оборудования ресторанов, офисов, пабов, дискотек и станций метро. Все чаще из нее производится мебель для офисов и магазинов. Комбинируя нержавеющую сталь со стеклом, деревом или камнем можно получить красивые и элегантные изделия.

Существуют декоративные листы из нержавеющей стали. Эти листы имеют ряд свойств, дающих им преимущество перед традиционными листами — шлифованными или полированными:

устойчивость к царапинам;
на декоративных листах не остаются отпечатки пальцев.

Следует заметить эстетические свойства листов, особенно цветных. Цвет листа устойчив и не меняется даже при изгибе.

Существует ошибочное мнение, что нержавеющая сталь является дорогим материалом. На самом деле, поскольку это красивый и долговечный материал, его стоимость не является большой, особенно, если принять во внимание огромный период эксплуатации.

Огромное внимание на нержавеющий лист обратили архитекторы, он стал одним из основных отделочных материалов. Все чаще и чаще обычные люди покупают изделия из нержавеющей стали в свои дома и квартиры. Сейчас модно иметь холодильник, кухонную плиту из нержавеющей стали, не говоря уже о столовых приборах и кастрюлях.

БЫТОВЫЕ ПРИБОРЫ

Дом — это место, где каждый впервые сталкивается с нержавеющей сталью. Нержавеющая сталь является идеальным материалом для кухонной посуды. Сталь — это материал, связанный с высоким уровнем жизни и поэтому ее использование в быту будет расти вместе с повышением уровня жизни.

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Современное общество старается не загрязнять окружающую среду. Старые заводы и электростанции закрывают или переоборудуют. Новые заводы строятся согласно требованиям к охране окружающей среды. Расходный материал — это нержавеющая сталь.

Металл нержавейка: состав, структура, характеристики, свойства

Металл нержавейка применяется в разных сферах деятельности. Он имеет выдерживает влияние факторов окружающей среды, не выделяет вредных веществ при эксплуатации. Из этого материала изготавливают разные изделия — посуду, емкости для воды, трубы и т. д.

Пластина из нержавеющей стали

История открытия

Сегодня сложно представить мир без многочисленных изобретений. Многие из них были сделаны случайно. Так появилась и нержавеющая сталь. Первое историческое упоминание об этом металле можно найти в записях Гарри Брайрли. Этот металлург-исследователь в 1912 году взял заказ у одной из оружейных компаний на поиск эффективного способа продления срока службы ружейных стволов.

К работе практик приступил в привычном для себя стиле — он начал смешивать разные компоненты. Готовые сплавы мужчина проверял на жаропрочность, стойкость. Если показатели были низкие, заготовки отправлялись на свалку. Одна из деталей выделялась среди всех своим блеском. После детального изучения анализа, ученые выяснили, что сплав состоит из нескольких элементов:

железа — 85,3%;
хрома — 12,8%;
марганца — 0,44%;
углерода — 0,24%;
кремния — 0,2%.

Далеко не все исследователи отдают пальму первенства в открытии нержавеющей стаи Гарри Брайрли. Некоторые считают, что нержавейку открыл Пьер Бертье — французский горный инженер. Он обнаружил, что определенные соединения железа и хрома, которые можно найти в природе, выделяются высоким показателем кислотоустойчивости. Он первым предложил изготавливать из них посуду, столовые приборы.

Изделия из нержавеющей стали

Состав и структура

Черный металл нержавейка — сплав, в составе которого содержится не менее 13% хрома. Виды нержавеющей стали:

Коррозиестойкие. Классические сплавы, на которых не образуется ржавчина при нормальных условиях эксплуатации.
Жаростойкие. Устойчивы к образованию ржавчины при воздействии высоких температур.
Жаропрочные. Под воздействием высоких температур у материала сохраняется показатель прочности, на поверхностях не образуется ржавчины.

Чтобы сделать нержавеющую сталь устойчивой к появлению коррозии в агрессивных средах, нужно добавить в состав хром. Оптимальное количество от общей массы — 17%.

Стержни из нержавеющей стали (Фото: Instagram / metallresursnt)

Характеристики и свойства

Характеристики нержавеющей стали:

Податливость. Из заготовок можно создавать детали разной формы.
Высокая антикоррозийная устойчивость. На поверхностях нержавейки не появляется ржавчины при их повреждении или воздействии различных химических веществ.
Красивый вид. Из этого материала получаются блестящие изделия без пятен, затемнений.
Экологичность. Нержавейка не окисляется. В составе не содержится вредных компонентов, которые могут попасть в питьевую воду или пищу.
Высокая прочность. Детали из нержавейки имеют повышенный показатель прочности. Поверхности устойчивы к механическому воздействию.
Устойчивость к воздействию химических веществ, факторов окружающей среды.
Жаропрочность. Она не изменяют свою форму даже под воздействием открытого пламени.

Характеристики нержавейки зависят от компонентов ее состава. Наиболее распространенные —сера, ниобий, никель, молибден, фосфор, титан.

Ниобий (Фото: Instagram / chelmett)

Изготовление

Существует 3 метода изготовления нержавеющей стали:

Мартеновский. Традиционная методика, применяемая многие десятилетия на разных металлургических, литейных предприятиях. Свое название способ берет от инженера, который создал печь для плавки металлов. Оборудование нагревается до 1700 °C. Длина — 16 метров. Высота — 1 метр. Ширина — до 6 метров. Подобные ванны подходят для переплавки 900 тонн нержавеющей стали.
Электросталеплавительный. Для производства стали применяют электропечи, которые имеют ограниченный доступ к кислороду, поступающему в рабочую камеру. С помощью подобного оборудования можно добиться нагревания до 1650 °C.
Конверторный. Для проведения этого метода плавки металлов не нужен внешний источник энергии. С помощью конвертора можно добиться высокой скорости плавки — до 40 минут.

Около 60% нержавеющей стали произведено с помощью электросталеплавительного метода.

Мартеновская печь (Фото: Instagram / lena__sahara)

Сферы применения

Нержавеющий металл применяется в разных сферах:

Химической промышленности. Чтобы работать с агрессивными составами, нужно применять специальное оборудование. Детали для него изготавливаются из аустенитных сплавов. Емкости, трубы, которые изготовлены из нержавейки, устойчивы к воздействию химических веществ, не теряют эксплуатационных свойств.
Машиностроении. Нержавеющая сталь используется при изготовлении деталей для сборки автомобилей, промышленного оборудования.
Пищевой промышленности. К емкостям, которые предназначены для хранения, транспортировки продуктов, применяются высокие требования. Для производства сосудов можно применять стекло, нержавеющую сталь, определенные виды полимеров.
Энергетике. Нержавейка подходит для изготовления рабочих узлов.
Авиационно-космической. Благодаря добавлению в состав нержавеющей стали дополнительных компонентов производители смогли выпустить сплавы на ее основе. Они получили большую популярность в производстве космических кораблей, самолетов.
Целлюлозно-бумажной промышленности. Оборудование для этой сферы в большинстве своем изготавливается из нержавейки.

Еще одна популярная сфера деятельности, где применяется нержавеющая сталь, — строительство. Из нее изготавливают строительные материалы, инструменты.

Самолет (Фото: Instagram / npo_nauka)

Достоинства и недостатки

Положительные стороны:

Высокая прочность, износоустойчивость.
Повышенный срок службы изделий из нержавейки — 50 лет.
Устойчивость к образованию ржавчины.
Стерильность материала. Металл может применяться в пищевой промышленности, медицине, поскольку даже при повреждениях не выделяет вредных веществ.
Особенности вида. Поверхности нержавейки не нужно покрывать декоративными составами для изменения оформления.

Некоторые виды нержавеющей стали плохо обрабатываются механическим способом.

Особенности ухода

Особых правил по уходу за нержавейкой придерживаться не нужно. Загрязнения можно протирать влажной тряпкой с моющими средствами. Важно не использовать жесткие щетки, чтобы сохранить целостность поверхностей.

Нержавеющая сталь применяется в разных сферах деятельности. Для получения сплавов с измененным свойствами они насыщаются легирующими добавками. Металл может применяться в нестандартных областях.

Нержавеющая сталь — свойства, сорта и области применения

Спрос на нержавеющую сталь ежегодно увеличивается на целых 5%. В 2019 году его мировое производство превысило 52 миллиона тонн.

В настоящее время нержавеющая сталь используется во многих отраслях промышленности. Помимо традиционных и морских конструкций, все большее распространение получает бытовая техника.

Хотя нержавеющая сталь дороже низкоуглеродистой стали, ее прекрасные свойства приводят к увеличению срока службы и снижению стоимости цикла.Таким образом, большие первоначальные затраты окупаются в долгосрочной перспективе.

В этой статье мы подробнее рассмотрим этот металл и то, почему он так популярен в различных отраслях промышленности.

Что такое нержавеющая сталь?

Мы знаем, что сталь представляет собой сплав железа и углерода с максимальным содержанием углерода 2,1%. Нержавеющие стали — это группа сталей, устойчивых к коррозии благодаря добавлению легирующих элементов .

Термин нержавеющая сталь используется для описания семейства из примерно 200 сплавов стали с замечательными жаропрочными и коррозионными свойствами.Процент углерода может варьироваться от 0,03% до 1,2%.

Его отличительной особенностью является высокое содержание хрома. Нержавеющая сталь содержит минимум 10,5% хрома, что улучшает ее коррозионную стойкость и прочность.

Хром в сплаве создает пассивный слой при окислении на воздухе. Этот слой действует как защита от дальнейшей коррозии, что делает сплав стойким к ржавчине. Этот механизм позволяет сохранять безупречный внешний вид в течение длительного времени при нормальных условиях работы.

Преимущества нержавеющей стали

Нержавеющая сталь с феноменальным успехом используется в различных отраслях промышленности уже более 70 лет. С каждым годом открывается все больше приложений, поскольку все шире выявляются его преимущества.

С увеличением спроса увеличилось производство, что сделало его более доступным, чем когда-либо. Повышенный спрос приводит к доступности как стандартных, так и нестандартных размеров. Кроме того, доступен широкий выбор отделки из нержавеющей стали.

Помимо полировки, доступен целый ряд узорчатых и цветных поверхностей. Это дает возможность найти подходящий вариант для ваших нужд.

Нержавеющая сталь также подлежит 100% вторичной переработке. Фактически, половина всей продукции нержавеющей стали производится из металлолома. Это делает его относительно экологически чистым материалом.

Примеры использования

Нержавеющая сталь — чрезвычайно универсальный материал. Это предпочтительно, когда требуются тандемные свойства стали и коррозионная стойкость.

Его впервые использовали в столовых приборах, но из-за его свойств устойчивости к коррозии. Затем он попал в химическую промышленность. Сегодня нержавеющую сталь можно встретить практически повсюду.

Сценарии использования варьируются от отрасли к отрасли. Например, они используются для изготовления крохотных деталей для наручных часов. В то же время большие панели с определенной отделкой поверхности могут покрывать целые здания.

Концертный зал Уолта Диснея

Несколько отраслей, где широко используется нержавеющая сталь:

Пищевая промышленность и общественное питание
Химическая и фармацевтическая промышленность
Производство медицинского оборудования
Архитектура и строительство
Бытовая техника
Морское строительство и судостроение
Автомобильная промышленность производство
Энергетика и промышленность

Типы нержавеющей стали

В зависимости от окружающей среды, в которой металл, как ожидается, может противостоять металл, доступно множество сортов и отделок поверхности нержавеющей стали.По микроструктуре их можно разделить на четыре основные категории.

Аустенитная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь имеет аустенит в качестве первичной микроструктуры. Аустенит — это твердый раствор железа и углерода, который возникает при температуре выше критической 723 ° C. Это семейство нержавеющих сталей демонстрирует высокую прочность и впечатляющую стойкость к повышенным температурам.

70% всей нержавеющей стали является аустенитной. Он содержит не менее 16% хрома и 6% никеля.

Аустенитные стабилизаторы — это элементы, которые добавляются для ускорения образования микроструктуры аустенита. Этот сорт нержавеющей стали является немагнитным металлом и не подлежит упрочнению при термической обработке. Коррозионная стойкость может быть изменена в зависимости от условий эксплуатации.

Ферритная нержавеющая сталь

Ферритная сталь обычно содержит только хром в качестве легирующего элемента. Содержание хрома колеблется от 10,5 до 18%. Они обладают средней коррозионной стойкостью и плохими производственными характеристиками.Методы термообработки тоже не помогают упрочнять металл.

Обычно они обладают лучшими инженерными качествами, чем аустенитные марки. В отличие от аустенитных марок они магнитные. Они также обладают хорошей устойчивостью к коррозии под напряжением, что снижает износ коррозионных материалов.

Дуплекс из нержавеющей стали

Дуплекс — это смесь аустенитной и ферритной нержавеющей стали. Таким образом, он обладает свойствами обеих составляющих. Он имеет высокое содержание хрома и низкое содержание никеля.Благодаря высокому пределу прочности на разрыв и хорошей свариваемости дуплексные нержавеющие стали обладают уникальными преимуществами.

Обладает хорошей устойчивостью к коррозии под напряжением, но не такой высокой, как ферритные марки. Он прочнее, чем ферритные марки, но ниже, чем у аустенитных марок.

Мартенситная нержавеющая сталь

Этот тип нержавеющей стали состоит из высокоуглеродистой стали с низким содержанием хрома. Как и ферритные марки, он магнитный. Он действительно показывает плохую свариваемость по сравнению с другими марками, но имеет более высокую закаливаемость и может подвергаться термообработке для улучшения свойств.

Мартенситная нержавеющая сталь будет иметь более низкую коррозионную стойкость по сравнению с аустенитными и ферритными марками с таким же содержанием хрома и сплава.

Нержавеющая сталь с дисперсионным твердением

Эта подгруппа обеспечивает сочетание аустенитных и мартенситных свойств. Закалка достигается добавлением одного или нескольких элементов, таких как алюминий, молибден, ниобий, титан и медь.

Он способен развивать высокую прочность на разрыв за счет термической обработки.Он содержит хром и никель в качестве легирующих элементов. Эти марки используются в высокоскоростных устройствах, таких как лопатки турбин.

Марки нержавеющей стали

Сегодня на рынке представлены сотни марок нержавеющей стали. Выбор подходящего для вашего приложения важен, поскольку их свойства могут сильно отличаться друг от друга.

Система обозначения нержавеющей стали AISI (Американский институт железа и стали) до сих пор используется в промышленности. В системе нумерации используются трехзначные числа, начинающиеся с 2, 3 или 4.

200 серия

Эта серия используется для аустенитных марок, содержащих марганец. Эти хромомарганцевые стали имеют низкое содержание никеля (менее 5 процентов).

200 серии находят применение в:

Стиральные машины
Столовые приборы
Оборудование для производства продуктов питания и напитков
Автомобильная промышленность
Внутреннее оборудование и т. Д.

Серия 300

Эта серия используется для обозначения аустенитной нержавеющей стали стали с углеродом, никелем и молибденом в качестве легирующих элементов.Добавление молибдена улучшает коррозионную стойкость в кислой среде, а никель улучшает пластичность.

AISI 304 и 316 — самые распространенные марки в этой серии. AISI 304 также широко известна как сталь 18/8, поскольку она содержит 18% хрома и 8% никеля.

Горячие продукты питания в контейнерах из нержавеющей стали

Области применения нержавеющей стали серии 300 включают:

Пищевая промышленность
Автомобильная промышленность
Конструкции для критических условий
Медицинские инструменты
Ювелирные изделия и т. Д.

400 серия

Ферритные и мартенситные сплавы составляют эту серию нержавеющей стали. Эти марки доступны для термической обработки. Обеспечивает хорошее сочетание прочности и высокой износостойкости. Однако коррозионная стойкость ниже, чем у серии 300.

Применения для серии 400 включают:

Сельскохозяйственное оборудование
Валы двигателей
Детали газовых турбин и т. Д.

Марки SAE

В системе нумерации SAE используется 1-буквенный + 5-значный цифровой код UNS. обозначают нержавеющую сталь.Обычная марка AISI 304 имеет обозначение SAE S30400. Хотя большинство марок имеют обозначения, недавно разработанные эксклюзивные марки могут быть названы их владельцами и не иметь кода SAE.

Механические свойства нержавеющей стали

Если вы не уверены, что означают указанные ниже свойства, вы можете проверить наш обзор свойств материала, чтобы увидеть более подробное объяснение каждого из них.

Источник: Matweb

Предел текучести

В зависимости от марки нержавеющая сталь может проявлять высокую прочность и низкое удлинение или низкую прочность и высокие свойства при удлинении.По пределу текучести они очень хорошо сравниваются с углеродистыми сталями.

Прочность при высоких температурах

Нержавеющая сталь работает сравнительно лучше, чем другие углеродистые стали при более высоких температурах. Он демонстрирует лучшую огнестойкость благодаря высокому коэффициенту сохранения прочности при повышенных температурах (выше 500 ° C). Кроме того, она имеет лучший коэффициент сохранения жесткости, чем углеродистая сталь при температуре выше 300 ° C.

Предел прочности на разрыв

Что касается прочности на разрыв, нержавеющая сталь превосходит такие материалы, как алюминий, латунь и низкоуглеродистая сталь.

Наибольшая прочность на разрыв наблюдается у дисперсионно-твердеющих и мартенситных марок. Эти марки могут иметь предел прочности на разрыв, который в два раза выше, чем у широко распространенных марок 304 и 316. Дуплексная сталь, в частности, имеет высокое соотношение прочности и пластичности.

Криогенная стойкость

Некоторые марки нержавеющей стали отлично подходят для работы в более широком диапазоне температур. Аустенитные стали демонстрируют исключительную вязкость и повышенную прочность на разрыв при отрицательных температурах.Это расширяет сферу их использования, значительно открывая новые возможности для современных приложений.

Ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердые сплавы, с другой стороны, не так хороши при криогенных температурах, поскольку их ударная вязкость падает при понижении температуры.

Пластичность

Пластичность различных марок нержавеющей стали может значительно отличаться. Некоторые марки обладают высокой пластичностью, что позволяет использовать сложные процессы глубокой вытяжки.

Более высокая степень деформационного упрочнения

Это свойство относится к способности металла увеличивать свою прочность за счет процессов холодной обработки.Нержавеющие стали можно подвергнуть отжигу и холодной обработке, чтобы довести их прочность до желаемого уровня.

Это означает, что один и тот же сплав можно использовать в нескольких приложениях, варьируя его прочность. Например, та же марка может использоваться в качестве пружины или гибкой проволоки путем отжига и холодной обработки.

Электропроводность и магнетизм

Electrical properties of stainless steel

Источник: Matweb

Как и все металлы, нержавеющая сталь проводит электричество. Однако, как и у всех сталей, эта проводимость чрезвычайно мала.

В отраслях, где стандарты гигиены высоки или электроприборы могут подвергаться воздействию агрессивных или влажных сред, для защиты используются корпуса из нержавеющей стали.

Аустенитные нержавеющие стали немагнитны, однако холодная обработка может использоваться для создания магнитных свойств у некоторых марок. Все остальные типы обладают магнитными свойствами.

Нержавеющая сталь Химические свойства

Химические свойства делают этот материал особенным и придают ему уникальность.

Высокая стойкость к окислению

Это отличительное свойство нержавеющей стали является причиной ее уникального применения в промышленности. Высокая стойкость к окислению является результатом наличия хрома в нержавеющей стали. В некоторых марках процентное содержание хрома может доходить до 26%.

Другие металлы можно защищать покрытиями и антикоррозийными красками, но как только они стираются, начинается коррозия. В случае нержавеющей стали любое удаление естественного покрытия из оксида хрома из-за повреждения поверхности сопровождается образованием нового покрытия на открытой поверхности, которое предотвращает коррозию.

Биологически инертный

Нержавеющая сталь биологически инертна, что делает ее логичным выбором для медицинского оборудования, такого как хирургические инструменты, травматические винты и пластины. Это свойство также делает его идеальным металлом для столовых приборов и кухонной техники.

Стойкость к кислотам, щелочам и органическим материалам

Нержавеющая сталь устойчива к широкому спектру соединений. Он устойчив к кислотам, щелочам, а также к органическим соединениям. Устойчивость к кислотам различается для разных марок.Некоторые сорта могут противостоять высококонцентрированным кислотам, тогда как другие могут быть устойчивыми только к низким концентрациям.

Аналогичная нереактивность наблюдается с основными соединениями и органическими соединениями. Это делает нержавеющую сталь очень подходящим материалом для использования в химической промышленности для хранения, транспортировки и других процессов.

Нержавеющая сталь также легко противостоит влаге, соли, сере, двуокиси углерода и хлоридам. Это помогает ему выжить в нескольких суровых условиях в течение более длительного периода, чем большинство других металлов.

Другие свойства

Важные свойства не ограничиваются только механическими и химическими свойствами. В приведенном ниже списке есть и другие, которые пригодятся для различных приложений.

Возможность вторичного использования

Как упоминалось ранее, переработка нержавеющей стали для изготовления новых продуктов возможна. Это снижает нагрузку на окружающую среду для наших сталелитейных нужд, поскольку требует меньше сырья, а также снижает образование отходов.

Его небиоразлагаемый характер также не позволяет ему загрязнять ресурсы, поскольку он не разрушается и не просачивается в почву или водоемы.

Простота работы с

Нержавеющая сталь хорошо поддается механической обработке и обработке, что позволяет дизайнеру создавать изделия сложной формы. Лазерная резка нержавеющей стали, услуги обработки с ЧПУ, гибка и т. Д. Доступны без специального оборудования.

Чистота

Изделия из нержавеющей стали легко чистить нетоксичными бытовыми продуктами, такими как моющие средства, мыло или чистящие жидкости. Это сохраняет их внешний вид на долгое время, увеличивая срок службы.

Это в конечном итоге снижает потери и делает первоначальную относительно дорогую покупку окупаемой в долгосрочной перспективе.

Эстетичность

Изделия из нержавеющей стали имеют высокий блеск, что делает их идеальным выбором для открытых поверхностей. Доступен широкий выбор вариантов отделки — от яркого до матового. Он может быть нанесен щеткой, выгравирован, тиснен и тонирован для создания эффекта.

Легирующие элементы

Что касается нержавеющей стали, то на выбор доступно большое количество марок.В зависимости от добавляемого легирующего элемента свойства могут значительно различаться. Все сводится к требованиям, предъявляемым к приложению, чтобы выбрать наиболее подходящий экономичный вариант.

Посмотрим, какие легирующие элементы можно добавлять и как они влияют на конечный продукт.

Источник: Matweb

Хром

Хром — определяющий легирующий элемент в нержавеющей стали. Это придает стали свойство быть «нержавеющим». Пассивный слой оксида хрома наряду с защитой поверхности также блокирует диффузию кислорода в металл, защищая внутреннюю структуру металла от коррозии.

Ионы оксида хрома также похожи по размеру на молекулы стали, что приводит к прочной связи между ними. Это позволяет ионам оксида оставаться прочно прикрепленными к поверхности при нормальных рабочих условиях.

Для того, чтобы сталь была «нержавеющей», необходимо минимум 10,5%. Однако добавление еще большего количества хрома является обычным явлением для повышения коррозионной стойкости.

Хром также действует как стабилизатор феррита, вызывая образование ферритной микроструктуры в сплаве.

Никель

Никель добавлен для дальнейшего повышения коррозионной стойкости. Он также является стабилизатором аустенита, вызывая образование аустенита.

Добавление 8-9% никеля позволяет получить полностью аустенитную структуру, которая обеспечивает отличные сварочные свойства. Дальнейшее увеличение процентного содержания никеля улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость.

Медь

Медь также действует как стабилизатор аустенита и улучшает свойства коррозионной стойкости и наклепа.

С его помощью получаются изделия из нержавеющей стали, подходящие для работы в холодных условиях, при использовании винтов и гвоздей.

Кремний

Добавление кремния улучшает стойкость нержавеющей стали к высококонцентрированным азотной и серной кислотам. Это также способствует образованию феррита и делает металл стойким к окислению.

Азот

Азот является стабилизатором аустенита и улучшает прочность и стойкость к локальной коррозии. Локальная коррозия относится к таким явлениям, как точечная коррозия, щелевая коррозия и межкристаллитная коррозия.

Молибден

Молибден и вольфрам улучшают общую и локальную коррозионную стойкость. Первый является стабилизатором феррита и, следовательно, при использовании в аустенитных сплавах должен быть уравновешен аустенитными стабилизаторами для поддержания аустенитного состава.

Молибден также увеличивает жаропрочность при добавлении в мартенситную нержавеющую сталь. Добавление вольфрама к молибдену также улучшает упомянутые выше свойства.

Марганец

Марганец улучшает свойства прочности, ударной вязкости и закаливаемости нержавеющей стали.Добавление марганца помогает металлу лучше работать при горячей обработке.

Марганец также способствует растворению азота в нержавеющей стали, поэтому его можно добавлять для замены никеля в нержавеющей стали азотом.

Заключение

Нержавеющая сталь обладает коррозионной и жаростойкостью, помимо обычных свойств стали. Он обладает всеми преимуществами стали, а также некоторыми собственными. Он не подвержен коррозии, лучше переносит суровые условия окружающей среды и имеет более длительный срок службы.

Но это не совсем так, что он защищен от пятен. Во-первых, от марки зависит устойчивость к коррозии. Однако ненормальные окружающие условия, такие как недостаток кислорода, плохая циркуляция и высокая соленость, могут необратимо испачкать его.

Несмотря на вышеупомянутые риски, нержавеющая сталь является прекрасным материалом и оказывает очень положительное влияние на промышленность в целом. Из-за большого количества марок с разными свойствами всегда есть марка, которая идеально подходит для применения. Важно правильно выбрать сорт, чтобы обеспечить рентабельность инвестиций.

Свойства нержавеющей стали | Технические | Ресурсы

Свойства материала нержавеющей стали

Что такое нержавеющая сталь?

Обозначение нержавеющая сталь охватывает широкий спектр сплавов с различными свойствами. Одним свойством, общим для всех нержавеющих сталей, является то, что они содержат не менее 12% хрома. Нержавеющие стали можно разделить на три основные группы и несколько смешанных типов в зависимости от структуры стали:

Аустенитная нержавеющая сталь
Ферритная нержавеющая сталь
Мартенситная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь является наиболее важной, составляя ок.90% от общего потребления нержавеющей стали. Аустенитная сталь также является единственной нержавеющей сталью, подходящей для дренажных систем, и, конечно же, именно она используется компанией BLÜCHER.

Важность легирующих элементов Аустенитная нержавеющая сталь содержит не менее 18% хрома и 8% никеля — так широко известное обозначение стали «18/8». Коррозионная стойкость обычно увеличивается с увеличением содержания хрома. В сплавах с содержанием хрома 12-13% пассивный слой достаточно прочен, чтобы предотвратить коррозию стали в обычных или умеренно агрессивных средах.Основное влияние легирующего элемента никеля на структуру стали и ее механические свойства. Структура стали аустенитная с достаточным содержанием никеля. В отличие от чистых хромистых сталей (ферритная нержавеющая сталь), это приводит к значительным изменениям механических свойств, таких как повышенная обрабатываемость и пластичность, лучшая стойкость к термическому напряжению и улучшенная свариваемость. Аустенитная структура также приводит к изменению физических свойств стали.Например, сталь немагнитная и имеет более высокую теплопроводность.

Никель также повышает устойчивость к коррозии, вызываемой определенными средами. Молибден оказывает такое же влияние на структуру, как и хром, но он также оказывает сильное положительное влияние на коррозионную стойкость. Сталь, содержащая молибден, обычно называется «кислотостойкой» из-за устойчивости этих сталей к определенным типам кислот. Но кислотостойкая нержавеющая сталь также будет иметь ограниченную устойчивость к некоторым средам, таким как хлорсодержащие среды (см. Таблицу сопротивления).

Почему сталь «нержавеющая»?

Добавление хрома в сталь приводит к образованию пассивирующей оксидной пленки с высоким содержанием оксидов хрома. Эта оксидная пленка защищает поверхность стали от кислорода воздуха и воды. Выдающимся свойством нержавеющей стали является то, что пленка оксида хрома автоматически восстанавливается, если поверхность стали обнажена.

Такое восстановление оксидной пленки может произойти только в том случае, если поверхность стали полностью чистая и не содержит закаливающих добавок и шлаков от сварочных процессов и остатков инструментов, сделанных из обычной углеродистой стали.

Если не удалить это поверхностное загрязнение, сталь может в конечном итоге подвергнуться коррозии. Чтобы этого не произошло, стальные поверхности следует очистить после сварки и обработки, например. путем так называемого кислотного травления нержавеющей стали.

Травление эффективно удаляет все загрязнения с поверхности стали и позволяет восстановить прочную однородную пленку оксида хрома. Ванна для травления обычно состоит из 0,5-5 об.% HF (фтористоводородная кислота) и 8-20 об.% HNO3 (азотная кислота) при температуре 25-60 ° C. Эта кислотная ванна удаляет остатки, существующую пленку оксида хрома и следы железа, оставляя чистую поверхность стали. Восстановление прочной пленки оксида хрома начинается с последующего ополаскивания водой.

Спецификация материалов

Материал	AISI 316 L 1.4404	AISI 304 1.4301
Анализ
Углерод (C%)	Макс.0,03	Макс. 0,07
Хром (Cr%)	16,5 — 18,5	17,0 — 19,0
Никель (Ni%)	11.0 — 14,0	8,5 — 10,5
Молибден (Мо%)	2,0 — 2,5	–
Марганец (Mn%)	Макс.2,0	Макс. 2,0
Кремний (Si%)	Макс. 1.0	Макс. 1.0
Сера (S%)	Макс.0,030	Макс. 0,030

Физические свойства

Конструкция	Аустенитный (немагнитный)	Аустенитный (немагнитный)
Государство	без отжига
Удельный вес (г / см3)	7.98	7,9
Температура плавления (° C)	Прибл. 1400	Прибл. 1400
Температура декортикации на воздухе (° C)	800–860	800–860
Коэффициент расширения 20 — 100 ° C (м / м.° С)	16,5 х 10-6	16,5 х 10-6
Удельное сопротивление (20 ° C) (Ом. Мм2 / м)	0,75	0,73
Теплопроводность (20 ° C) (Вт / ° C-м)	15	15
Удельная теплоемкость (Дж / г.л)	0,5	0,5

Механические свойства

Предел прочности на разрыв (Rm) (Н / мм2)	490–690	500–700
Предел текучести (Rpo2) (Н / мм2)	190	195
Модуль упругости (E) (20 ° C) (Н / мм2)	2.0 х 105	2,0 х 105
Твердость по Бринеллю (HB) (Н / мм2)	120–180	130–180

Нержавеющая сталь — Общая информация

St St Введение

Нержавеющая сталь — это не отдельный материал, а название семейства коррозионно-стойких сталей. Как и многие научные открытия, происхождение нержавеющей стали произошло по счастливой случайности. В 1913 году в Шеффилде, Англия, Гарри Брерли исследовал разработку новых стальных сплавов для использования в стволах оружия. Он заметил, что некоторые из его образцов не ржавели и их было трудно травить.Эти сплавы содержат около 13% хрома.
Впервые эти стали применялись в столовых приборах, благодаря которым впоследствии Шеффилд стал всемирно известным. Одновременная работа во Франции привела к разработке первых аустенитных нержавеющих сталей.
Мировой спрос на нержавеющую сталь растет примерно на 5% в год. Годовое потребление в настоящее время превышает 20 миллионов тонн и растет в таких областях, как строительная промышленность и бытовая техника. Постоянно находят новые применения привлекательный внешний вид, устойчивость к коррозии, низкие эксплуатационные расходы и прочность нержавеющей стали.Нержавеющая сталь дороже стандартных марок стали, но она более устойчива к коррозии, не требует особого ухода и не требует окраски или других защитных покрытий. Эти факторы означают, что нержавеющая сталь может быть более рентабельной, если учесть срок службы и стоимость жизненного цикла.

Недвижимость

Преимущества нержавеющих сталей можно увидеть по сравнению со стандартной гладкой углеродистой мягкой сталью.Хотя нержавеющие стали обладают широким спектром свойств, в целом по сравнению с мягкой сталью нержавеющие стали имеют:

~ Повышенная коррозионная стойкость

~ Более высокая криогенная вязкость

~ Более высокая степень деформации

~ Повышенная прочность в горячем состоянии

~ Более высокая пластичность

~ Повышенная прочность и твердость

~ Более привлекательный внешний вид

~ Низкие затраты на обслуживание

Коррозионная стойкость

Все нержавеющие стали — это сплавы на основе железа, содержащие не менее 10.5% хрома. Хром в сплаве образует самовосстанавливающийся защитный прозрачный оксидный слой. Этот оксидный слой обеспечивает коррозионную стойкость нержавеющей стали. Самовосстанавливающаяся природа оксидного слоя означает, что коррозионная стойкость остается неизменной независимо от методов изготовления. Даже если поверхность материала порезана или повреждена, она само заживет и будет сохранена устойчивость к коррозии.

И наоборот, обычные углеродистые стали можно защитить от коррозии с помощью окраски или других покрытий, таких как гальваника.Любая модификация поверхности обнажит основную сталь и может произойти коррозия.

Коррозия различных марок нержавеющей стали будет различной в разных средах. Подходящие сорта будут зависеть от условий эксплуатации. Даже незначительные количества некоторых элементов могут заметно изменить коррозионную стойкость. В частности, хлориды могут отрицательно влиять на коррозионную стойкость нержавеющей стали.

Марки с высоким содержанием хрома, молибдена и никеля являются наиболее устойчивыми к коррозии.

Криогенное (низкотемпературное) сопротивление

Криогенная стойкость измеряется пластичностью или ударной вязкостью при отрицательных температурах. При криогенных температурах предел прочности аустенитных нержавеющих сталей существенно выше, чем при температурах окружающей среды. Они также обладают отличной прочностью.

Ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердые стали не должны использоваться при минусовых температурах.Прочность этих марок значительно снижается при низких температурах. В некоторых случаях это падение происходит при температуре, близкой к комнатной.

Деформационное упрочнение

Деформируемые марки нержавеющей стали имеют то преимущество, что значительное повышение прочности металла может быть достигнуто просто за счет холодной обработки. Комбинация стадий холодной обработки и отжига может быть использована для придания изготовленному компоненту определенной прочности.

Типичным примером этого является волочение проволоки. Проволока, используемая в качестве пружины, будет закаляться до определенной прочности на разрыв. Если ту же проволоку использовать в качестве сгибаемой стяжной проволоки, она будет отожжена, что приведет к получению более мягкого материала.

Горячая сила

Аустенитные марки сохраняют высокую прочность при повышенных температурах. Это особенно верно в отношении марок с высоким содержанием хрома и / или кремния, азота и редкоземельных элементов (например,грамм. комплектация 310 и С30815). Ферритные сорта с высоким содержанием хрома, такие как 446, также могут обладать высокой прочностью в горячем состоянии.

Высокое содержание хрома в нержавеющих сталях также помогает противостоять образованию накипи при повышенных температурах.

Пластичность

Пластичность обычно определяется относительным удлинением во время испытания на растяжение. Удлинение для аустенитных нержавеющих сталей довольно велико. Высокая пластичность и высокая скорость деформационного упрочнения позволяют формировать аустенитные нержавеющие стали с использованием тяжелых процессов, таких как глубокая вытяжка.

Высокая прочность

По сравнению с мягкими сталями нержавеющие стали имеют более высокую прочность на разрыв. Дуплексные нержавеющие стали имеют более высокий предел прочности на разрыв, чем аустенитные стали.

Самый высокий предел прочности наблюдается у мартенситного (431) и дисперсионного твердения (17-4 PH). Прочность этих марок может быть вдвое выше, чем у наиболее часто используемых нержавеющих сталей ТИПОВ 304 и 316.

Магнитный отклик

Магнитный отклик — это притяжение стали к магниту. Аустенитные сорта обычно немагнитны, хотя холодная обработка может вызвать магнитный отклик у низкоаустенитных марок. Никель с высоким содержанием никеля, например 316 и 310, останется немагнитным даже при холодной обработке.

Все остальные марки являются магнитными.

Семейства из нержавеющей стали

Хотя коррозионная стойкость нержавеющей стали обусловлена присутствием хрома, для улучшения других свойств добавляются другие элементы.Эти элементы изменяют микроструктуру стали.

Нержавеющие стали делятся на семейства в зависимости от их металлургической микроструктуры. Микроструктура может состоять из стабильных фаз аустенита или феррита, «дуплексной» смеси этих двух, мартенсита или затвердевшей структуры, содержащей осажденные микрокомпоненты.

Аустенитная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь содержит минимум 16% хрома и 6% никеля.Они варьируются от основных марок, таких как 304, до супераустенитных марок, таких как 904L, и марок молибдена с 6% -ным содержанием молибдена.

Добавляя такие элементы, как молибден, титан или медь, свойства стали можно изменять. Эти модификации могут сделать сталь пригодной для использования при высоких температурах или повысить коррозионную стойкость. Большинство сталей становятся хрупкими при низких температурах, но никель в аустенитной нержавеющей стали подходит для низкотемпературных или криогенных применений.

Аустенитные нержавеющие стали обычно немагнитны.Они не подвергаются термической обработке. Аустенитные нержавеющие стали быстро затвердевают при холодной обработке. Несмотря на то, что они упрочняются, из нержавеющих сталей они легче всего формируются.

Основные легирующие элементы иногда отражаются в названии стали. Обычное название нержавеющей стали 304 — 18/8, 18% хрома и 8% никеля.

Применения аустенитной нержавеющей стали

Области применения аустенитных нержавеющих сталей включают:

~ Кухонные мойки

~ Архитектурные приложения, такие как кровля и облицовка

~ Кровля и водостоки

~ Двери и окна

~ Балюстрада

~ Скамейки и зоны приготовления пищи

~ Пищевое оборудование

~ Теплообменники

~ Духовки

~ Химические резервуары

Ферритные нержавеющие стали

Ферритные нержавеющие стали включают такие марки, как 430, и содержат только хром в качестве основного легирующего элемента.Количество присутствующего хрома колеблется от 10,5 до 18%.

Они известны своей умеренной коррозионной стойкостью и низкими технологическими характеристиками. Производственные свойства могут быть улучшены за счет модификации сплава, и они являются удовлетворительными для таких марок, как 434 и 444. Ферритные нержавеющие стали не могут быть упрочнены термической обработкой и всегда используются в отожженном состоянии.

Ферритные нержавеющие стали магнитные. Они также не подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением. Свариваемость приемлема для тонких сечений, но снижается с увеличением толщины сечения.

Применение ферритной нержавеющей стали

Ферритные нержавеющие стали обычно используются в:

~ Выхлопные газы автомобиля

~ Топливные магистрали

~ Кухонная утварь

~ Архитектурная отделка

~ Бытовая техника

Мартенситная нержавеющая сталь

Высокое содержание углерода и низкое содержание хрома — отличительные особенности мартенситных нержавеющих сталей по сравнению с ферритной нержавеющей сталью.

Мартенситные нержавеющие стали включают 410 и 416. Закаленные мартенситные стали нельзя успешно подвергать холодной деформации. Они магнитные, обладают средней коррозионной стойкостью и плохой свариваемостью.

Применение мартенситной нержавеющей стали

Мартенситные нержавеющие стали обычно используются для:

~ Лезвия ножа

~ Столовые приборы

~ Хирургические инструменты

~ Крепежные детали

~ Валы

~ Пружины

Дуплексная нержавеющая сталь

Дуплексные нержавеющие стали имеют высокое содержание хрома и низкое содержание никеля.Это дает микроструктуру дуплексных нержавеющих сталей, которая включает как аустенитную, так и ферритную фазы. В их число входят такие сплавы, как 2304 и 2205. Эти сплавы названы так из-за их соответствующего состава — 23% хрома, 4% никеля и 22% хрома, 5% никеля.

Благодаря наличию в микроструктуре аустенита и феррита дуплексные нержавеющие стали обладают свойствами обоих классов. Несмотря на компромисс между двумя «чистыми» типами, дуплексные сорта могут предложить некоторые уникальные решения по свойствам.Дуплексные сорта устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением, но не до такого же уровня, как ферритные. Прочность дуплексных сталей выше, чем у ферритных, но уступает аустенитным.

Самое главное, что коррозионная стойкость дуплексных сталей равна или превосходит нержавеющие стали 304 и 316. Это особенно верно для хлоридной атаки.

Дуплексные сплавы легко свариваются. Они также обладают высокой прочностью на разрыв.

Применение дуплексной нержавеющей стали

Дуплексные нержавеющие стали обычно находят применение в таких областях, как:

~ Теплообменники

~ Морское применение

~ Опреснительные установки

~ Кашпо

~ Морские нефтегазовые установки

~ Химический и нефтехимический завод

Степени твердения при осадком

Марки дисперсионного твердения содержат как хром, так и никель.При термической обработке они развивают очень высокую прочность на разрыв. Сплавы с дисперсионным упрочнением обычно поставляются в состоянии «обработанного раствором», что позволяет обрабатывать сталь. После механической обработки или формовки сталь можно подвергнуть старению в процессе низкотемпературной термообработки. Поскольку термообработка проводится при низких температурах, деформация детали не возникает.

630 — наиболее распространенная марка дисперсионного твердения. Эта марка также известна как 17-4 PH из-за состава 17% хрома, 4% никеля, 4% меди и 0.3% ниобия.

Применения для защиты от осадков

Нержавеющая сталь с дисперсионным твердением обычно используется для:

~ Оборудование для целлюлозно-бумажной промышленности

~ Аэрокосмические приложения

~ Лопатки турбины

~ Контейнеры для ядерных отходов

~ Механические компоненты

Стандартные классификации

Старая трехзначная система нумерации из нержавеющей стали AISI (e.грамм. 304 и 316) до сих пор широко используется. Новые марки определены в системе SAE и ASTM, в которой используется 1-буквенный + 5-значный номер UNS. Примером этого является новый термин для 304, то есть S30400. Другие обозначения включают старые номера BS, такие как 304S31, и иногда старые номера экстренных служб военного времени, такие как «EN» 58E.

Некоторые марки не охвачены стандартными номерами и могут быть патентованными марками или иметь названия с использованием стандартов для специальной продукции, такой как сварочная проволока.

Выбор сорта

Процесс выбора марки нержавеющей стали — это компромисс между желаемыми свойствами готового продукта.

При выборе конкретной марки нержавеющей стали важно учитывать основные требуемые свойства, такие как коррозионная стойкость и термостойкость. Важное внимание также следует уделять вторичным свойствам, таким как физические и механические свойства. Эти свойства будут определять другие факторы, такие как простота изготовления любых возможных марок.

Если вторичные свойства неадекватны, может оказаться невозможным жизнеспособное и экономичное производство требуемого продукта.

Примером может служить нержавеющая сталь 303. Обладает отличной обрабатываемостью благодаря добавке серы. Однако сера также дает 303 плохую свариваемость, коррозионную стойкость и формуемость.

Выбор правильной марки гарантирует, что продукт будет иметь долгую безотказную жизнь в сочетании с рентабельностью изготовления и установки.

Тест на свойства нержавеющей стали

Нержавеющая сталь — это металлический сплав, состоящий из стали, смешанной с такими элементами, как хром, никель, молибден, кремний, алюминий и углерод. Железо, смешанное с углеродом для производства стали, является основным компонентом нержавеющей стали.

Хром добавлен, чтобы сделать его устойчивым к ржавчине. Добавление никеля улучшает свойства коррозионной стойкости в случае агрессивного использования. Добавление молибдена придает локальную коррозионную стойкость против образования рубцов.Другие легирующие металлы, такие как медь, титан и ванадий, также добавляются для улучшения свойств и структуры нержавеющей стали. Всего существует более 150 марок стали, но регулярно используются только 15.

Нержавеющая сталь предпочтительнее для изготовления кухонной утвари, потому что она не влияет на вкус пищи и ее легко чистить. Он используется для производства посуды, хирургических инструментов, тарелок, листов, стержней, проволоки, кухонных столовых приборов, промышленного оборудования, строительных материалов и оборудования.Он также используется на коммерческих кухнях и предприятиях пищевой промышленности.

Нержавеющая сталь — твердое и прочное вещество, плохо проводит тепло и электричество, пластично, магнитно, сохраняет прочность и остроту независимо от температуры. Существует пять основных типов нержавеющей стали: ферритная, мартенситная, дисперсионная, аустенитная и дуплексная.

Ферритная нержавеющая сталь содержит 30% хрома с кристаллической структурой. Известно, что он обладает ферромагнитными свойствами, а также пластичностью и пластичностью.Ферритная нержавеющая сталь не обладает механическими свойствами при высоких температурах.

Мартенситная нержавеющая сталь представляет собой смесь углерода и 18% хрома. Его можно упрочнить путем термообработки. Известно, что он обладает ферромагнитными свойствами и меньшей коррозионной стойкостью.

Осадки Закаленная нержавеющая сталь содержит смесь никеля и хрома. Это очень сильно.

Аустенитная нержавеющая сталь изготавливается с использованием азота, марганца и никеля. Он содержит около 16-26% хрома и менее 35% никеля.Аустенитная нержавеющая сталь — это прочная, пластичная, криогенная и высокотемпературная прочностные свойства.

Дуплексная нержавеющая сталь представляет собой комбинацию кристаллических структур аустенита и феррита. Хром и никель являются основными легирующими элементами в дуплексной нержавеющей стали. Он устойчив к коррозии.

Для следующей викторины просмотрите приведенное выше резюме, чтобы помочь вам ответить на вопрос. Выберите лучший вариант из представленных ответов.

Нержавеющие стали: свойства, характеристики, состав, виды

Физические свойства

Химический состав

Классификация нержавеющих сталей

Область применения нержавеющих сталей

Марки нержавеющей стали: характеристики, свойства, применение нержавейки

Популярные марки стали

Виды стали 300-й серии

AISI 304 (08Х18Н10)

AISI 316 (10Х17Н13М2)

AISI 316T (10Х17Н13М2Т)

AISI 321 (12-08Х18Н10Т)

Виды стали 400-й серии

AISI 430 (12Х17)

Виды стали 200-й серии

AISI 201 (12Х15Г9НД)

Характеристики нержавеющей стали — Еврогиб

Рассмотрим характеристики и виды нержавейки:

Виды стали 300 группы:

Представим более широко востребованные марки нержавеющей стали этой группы:

Виды стали 400 группы:

Виды и свойства нержавеющей стали

Марки нержавеющей стали — виды и характеристики нержавейки

Правила маркировки коррозионностойких сталей

Группы коррозионностойких сталей по структуре

Ферритная

Мартенситная

Аустенитный класс

Свойства, классификация и аналоги нержавеющих сталей

Понятие нержавеющей стали

Свойства нержавеющей стали

Классификация марок нержавеющей стали

Аналоги нержавеющих марок стали

Нержавеющий металл свойства и область применения

Металл нержавейка: состав, структура, характеристики, свойства

История открытия

Состав и структура

Характеристики и свойства

Изготовление

Сферы применения

Достоинства и недостатки

Особенности ухода

Нержавеющая сталь — свойства, сорта и области применения

Что такое нержавеющая сталь?

Преимущества нержавеющей стали

Примеры использования

Типы нержавеющей стали

Аустенитная нержавеющая сталь

Ферритная нержавеющая сталь

Дуплекс из нержавеющей стали

Мартенситная нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь с дисперсионным твердением

Марки нержавеющей стали

200 серия

Серия 300

400 серия

Марки SAE

Механические свойства нержавеющей стали

Предел текучести

Прочность при высоких температурах

Предел прочности на разрыв

Криогенная стойкость

Пластичность

Более высокая степень деформационного упрочнения

Электропроводность и магнетизм

Нержавеющая сталь Химические свойства

Высокая стойкость к окислению

Биологически инертный

Стойкость к кислотам, щелочам и органическим материалам

Другие свойства

Возможность вторичного использования

Простота работы с

Чистота

Эстетичность

Легирующие элементы

Хром

Никель

Медь

Кремний

Азот