Марки коррозионностойких сталей – Как улучшается прочность и свойства металла?

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

1 Как получают качественный нержавеющий металл?

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

	Как получают качественный нержавеющий металл?
Качественный нержавеющий металл

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

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

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

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

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

2 Хромистые стали – защита от коррозии и экономичность

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

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

	Хромистые стали – защита от коррозии и экономичность
Изделие из хромистой стали

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

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

3 Хромоникелевые сплавы – основа строительства и производства

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

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

	Хромоникелевые сплавы – основа строительства и производства
Хромоникелевые сплавы для изготовления болтов

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

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

4 Магнитные свойства антикоррозионных сплавов – от чего они зависят?

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

	Магнитные свойства антикоррозионных сплавов – от чего они зависят?
Антикоррозионные сплавы

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

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