Все о коррозионностойкой стали. Какое содержание хрома в кислотостойких сталях.

Аустенитные материалы часто используются для сварки и холодной штамповки. Они используются, в частности, для производства:

Разновидности кислотостойкой нержавейки

Стали этого типа классифицируются как высоколегированные и коррозионностойкие. Это означает, что содержание сплава составляет 8-65% от общего состава. К компонентам, повышающим эксплуатационные характеристики, относятся марганец, хром, никель и другие. Наличие отдельных компонентов определяет свойства металла. В кислотостойких композициях важна не только нереакция с реагентом, но и устойчивость к механическим ударам, повышенному давлению и температурам.

Рассматриваемые типы включают в себя, в большем количестве, стали аустенитной категории. К этим категориям относятся: Нержавеющие стали:

Простые кислотостойкие стали. Часто используются в дымоходах, для отвода продуктов сгорания. Их эксплуатационные характеристики повышаются за счет включения в состав молибдена и никеля. Разрушение кристаллической решетки происходит при повышении температуры до 400°С.
Кислото-термостойкие составы. Отличает такую продукцию высокая пластичность, работа при высоких температурах (от 750°С до 850°С), кислотоустойчивость к горячим жидкостям и парам. Повышаются характеристики за счет включения титана
Тугоплавкие, кислотостойкие нержавеющие стали с повышенной жаропрочностью. Такие стали имеют отличное сопротивление к химическим и температурным воздействиям за счет высокого содержания никеля и хрома. Температура эксплуатации достигает 1050°С.

Кислотостойкие композиции делятся на два типа в соответствии с их химическим составом:

Высокохромистые. Добавление хрома достигает отметки в 27 или 30% от общей массы. Используются в изготовлении промышленного оборудования.
Хромоникелевые. В них входит до 20% хрома и 11-18% никеля. Применяются в архитектуре, машиностроении, пищевой и химической промышленности.

Что это такое и как производят?

Впервые о нержавеющей стали было упомянуто два столетия назад. В 1820-21 годах Майкл Фарадей и Пьер Бернар Берне первыми заговорили о нержавеющей стали. Майкл Фарадей и Пьер Бертье обнаружили, что сплав железа и хрома обладает способностью противостоять агрессивным воздействиям. Однако в то время ученые еще не знали о роли углерода, поэтому им не удалось получить сплав с более высоким содержанием хрома. Лишь в 1912 году немецкие инженеры изучили процесс получения нержавеющей стали и запатентовали его, поэтому вскоре ее стали использовать для изготовления столовых приборов.

Коррозионностойкие стали — это сплавы железа и углерода. В них добавляются специальные легирующие вещества.

Этот состав обеспечивает максимальную устойчивость к окислительным процессам в широком диапазоне атмосферных, кислотно-щелочных, газообразных, соленых и пресноводных сред.

Хром является ключевым элементом, обеспечивающим высокие антикоррозионные свойства металла. Сам элемент обладает высокой устойчивостью к окислению и при добавлении в сплав образует на поверхности защитную пленку. Эта пленка препятствует взаимодействию металла с кислородом, тормозит окислительные процессы на поверхности и не дает им проникнуть внутрь.

Было установлено, что концентрация хрома от 10 до 30 % значительно повышает защитные свойства материала и его устойчивость к различным воздействиям окружающей среды:

при концентрации хрома от 12 до 16% железный сплав не ржавеет в слабоагрессивных средах и в воде;
если содержание хрома превышает 17%, то противокоррозионные характеристики проявляются также в агрессивных растворах — кислотных, щелочных и окислительных.

Стали с добавлением хрома являются одними из самых эффективных коррозионно-стойких сплавов с точки зрения легирования и технологии производства. Эти металлы отвечают всем требованиям и обладают неоспоримыми преимуществами:

способностью выдерживать воздействие пресной воды и отдельных сред;
сохранение структуры при высоких температурах;
некоторые сплавы проявляют хорошую свариваемость.

Никель добавляется в сплав для повышения коррозионной стойкости металла и укрепления его кристаллической решетки. Он способствует образованию прочных и жестких связей и усиливает защитные свойства хрома. Сплавы с высоким содержанием никеля используются в тех случаях, когда основной задачей является предотвращение межкристаллитной коррозии.

В дополнение к хрому и никелю для повышения антикоррозионных свойств добавляют молибден, кремний, медь, алюминий и марганец.

Сплавы часто стабилизируют ниобием и титаном — первый улучшает свариваемость, второй — устойчивость к межкристаллитному окислению. Однако доля титана, ниобия, меди и других стабилизирующих элементов должна быть выше, чем концентрация углерода. В противном случае загрязнение неметаллическими включениями приведет к потере пластичности сплава.

Характеристики

Нержавеющая сталь обладает отличной устойчивостью к негативному воздействию агрессивных сред и некоторых химических компонентов. Следует также подчеркнуть высокую жаропрочность и высокотемпературные свойства продукции, а также возможность использования изделий из коррозионно-стойкой стали при критических температурах, как высоких, так и низких.

Все сплавы нержавеющей стали с железом подчиняются химическому правилу.

Он гласит, что защита от ржавчины увеличивается медленно, но быстро при добавлении другого металла, образующего плотные твердые растворы с металлом с низкой коррозионной стойкостью. Стали, содержащие никель, обладают высокой свариваемостью. Некоторые виды хромоникелевых сталей проявляют магнитные свойства

Как сделать пенобетон своими руками в домашних условиях. Как сделать пеноблок в домашних условиях?

Виды

В зависимости от структуры и типа сплава, содержания углерода и легирующих элементов коррозионно-стойкие стали можно разделить на 4 группы:

аустенитные;
ферритные;
мартенситные;
комбинированные.

Данная классификация является условной. Она основана на конечной структуре металла, которая достигается путем постепенного охлаждения металла после его нагрева до чрезвычайно высоких температур.

Ферритные

Любая богатая хромом сталь с высокой концентрацией хрома до 30% и низким содержанием углерода менее 0,15% может быть классифицирована как ферритная.

Эти сплавы обладают сильными ферромагнитными свойствами, что означает, что они могут намагничиваться вне магнитного поля при чрезвычайно низких температурах.

Преимущества этой марки стали следующие:

хорошую пластичность;
исключительную прочность;
деформируемость при холодной деформации;
подверженность термообработке отжигом;
повышенную стойкость к коррозии.

Эта марка стали используется для производства профильного проката и труб.

Мартенситные

Мартенсит — это определенная металлическая структура, которая образуется при закалке металлического блока и последующем отпуске. В данном случае закалка осуществляется путем нагрева до температуры, превышающей критический диапазон.

Во время закалки металл охлаждается как можно быстрее.

В ходе этого процесса происходит перестройка кристаллической решетки материала, в результате чего он становится тверже, прочнее, эластичнее и термостойче. При увеличении содержания углерода сплав становится чрезвычайно износостойким.

Аустенитные

Аустенитный сплав имеет самое высокое содержание хрома и никеля — до 33%. Это позволяет использовать сталь в более широком спектре промышленных процессов. Этот сплав прочен, пластичен и обладает хорошей свариваемостью на высоком уровне, а также устойчивостью к электромагнитным помехам, стойкостью к азотной кислоте и другим агрессивным средам, экологической чистотой.

Аустенитная сталь — сложный для обработки материал, поэтому она легче поддается термической обработке.

Отжиг осуществляют путем нагревания до 1200 гр. в течение 3-4 часов, после чего в водной среде, маслянистой жидкости либо на открытом воздухе происходит остывание. Такая техника позволяет повысить гибкость материала с параллельным уменьшением твердости.
Двойная закалка предусматривает нормализацию твёрдого металлического раствора при нагреве 1200 гр., вторичную закалку проводят уже при 1000 гр. На выходе сплав приобретает исключительную жаропрочность с одновременным ростом пластичности.

Комбинированные

Композитные материалы сочетают в себе свойства различных видов стали.

Аустенитно-ферритные — включают невысокий процент никеля, при этом на долю хрома приходится больше 20%. Легирование производится медью, а также ниобием и титаном. Такие сплавы легко выдерживают ударные нагрузки. Их отличает пластичность и стойкость к коррозии межкристаллического типа.

Коррозионностойкая сталь — основные виды

Коррозионностойкие сплавы характеризуются способностью выдерживать широкий спектр природных и антропогенных коррозионных сред: атмосферные, подводные, подземные, щелочные, кислотные, соленые и блуждающие токи. Доказана устойчивость к химической, электрохимической и внутрикоррозионной коррозии.

Классификация сплавов нержавеющей стали регламентируется нормами ГОСТ, которые описывают сталь в зависимости от производственных процессов и областей применения.

Сплавы делятся на несколько групп по структурным критериям. Они различаются процентным содержанием углерода и составом составляющих сплава. Эти пропорции определяют, где и как можно использовать каждый тип стали.

Ферритные
Мартенситные.
Аустенитные.
Комбинированные.

Ферритная группа

Ферритные стали — это хромистые стали. Они обозначаются буквой F. Стали с высоким содержанием хрома до 30 % и низким содержанием углерода до 0,15 % являются ферромагнитными, т.е. характеризуются намагниченностью вне поля при низких критических температурах.

Для достижения оптимальных свойств содержание углерода и хрома регулируется и балансируется.

Преимуществами являются высокая прочность и столь же высокая пластичность.

Хорошая деформируемость в условиях холодной деформации.
Высокая коррозийная стойкость.
Может подвергаться термообработке методом отжига.

Используется для производства труб, листов и профилей промежуточной и конечной продукции.

Химическая и нефтехимическая промышленность. Оборудование и конструкции для работы в кислотной и щелочной среде.
Тяжелое машиностроение.
Энергетика.
Приборостроение для промышленности.
Производство бытовой аппаратуры и приборов.
Пищевая промышленность.
Медицинская промышленность.

Примеры категорий стали по ГОСТу и их применения:

Сталь 08Х13 — ферритно-хромовый сплав. Используется для производства столовых приборов.

Сталь 12Х13 — ферритный хромовый сплав. Используется для производства алкогольной продукции.

Сталь 12Х17 — жаропрочный ферритно-хромовый сплав. Она используется для обработки продуктов питания при высоких температурах в емкостях из этой стали.

Мартенситная группа

Термин «мартенсит» используется для описания микроструктуры, образующейся при закалке металлического прутка с последующей закалкой. При закалке металл нагревается до температуры выше критической, а после закалки быстро охлаждается. Этот процесс перестраивает кристаллическую решетку, делая материал более твердым. Однако хрупкость также может увеличиться.

Все о гибком мраморе. Что такое гибкий мрамор.

В результате такого процесса получаются сплавы, которые сочетают в себе следующее.

Высокая твердость.
Высокая прочность.
Хорошая упругость.
Устойчивость к коррозии.
Жаропрочность.

При увеличении содержания углерода в сплаве улучшаются такие свойства, как твердость и износостойкость.

Типология сталей по хромовым и никелевым присадкам

Среди коррозионно-стойких сталей большой популярностью пользуются хромистые и хромоникелевые.

Коррозионно-стойкие материалы, содержащие железо и хром, также называются хромистыми сталями.

Теплоустойчивые мартенситные хромистые (Cr менее 10%).
Хромистые антикоррозийные. (Cr в составе не превышает 17%).
Антикоррозионные и сложнолегированные (Наличие Cr в границах 12-17%).
Хромо-азотистые и кислотоупорные ферритного типа (Состав Cr в границах между 16% и 17%).
Жаростойкие легированные: с добавками алюминия, молибдена, кремния и иных металлов.

В хромовых сплавах для повышения пластичности и стабилизации кристаллической решетки используются стабилизаторы в йоде, чтобы снизить содержание углерода.

Аустенитные с низким процентным показателем углерода и стабилизирующими элементами.
Кислотостойкие, содержащие присадочные металлы.
Жаропрочные, в составе которых процент никеля и хрома – свыше 20%.
Аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные с показателями никеля и хрома на среднем уровне.

Особенности производства коррозионностойких сталей

Все производственные процессы в металлургии подчиняются нормам ГОСТ и ТУ.

Это относится и к металлам с антикоррозийными свойствами.

Максимальная твердость по шкале Бринелля (НБ). Этот метод подразумевает испытание с помощью вдавливания с использованием способа восстановленного отпечатка или невосстановленного отпечатка и определяется по таблице.
Относительное удлинение, измеряемое в %. Параметр определяет пластические свойства металла. Относительное удлинение – увеличение длины испытываемого образца после прохождения предела текучести до разрушения.
Предел текучести в Н/м2. Характеристика механических особенностей материала, связанных с напряжением, при котором деформация увеличивается, когда нагрузка закончилась. Единица измерения – паскаль или ньютон на м квадратный.
Сопротивление на разрыв или предел прочности в Н/м2. Максимальное значение напряжений материала перед тем, как он разрушится.
Допуска по отклонениям процентного отношения химических элементов в готовой продукции

Пределы процентного содержания химических элементов.
Нижний предел массовой доли отдельных легирующих компонентов, таких как марганец.
Процентное отношение вредных примесей цветных металлов: олова, свинца, висмута, сурьмы, кадмия, мышьяка и других.

Марки стали

Существует несколько сотен видов нержавеющих сталей. Наиболее известными из них, о которых мы еще не упоминали в этой статье, являются следующие:

AISI 316 используют для изготовления изделий, предназначенных для эксплуатации в хлористой среде или морской воде;
12Х13 оптимальна для деталей и изделий, эксплуатирующихся при температурах до +500 °С;
20Х13 применяют для изготовления деталей турбин, поршневых колец, труб и других изделий, предназначенных для эксплуатации под нагрузкой при температурах до +500 °С;
95Х18 оптимальна для изготовления осей, втулок, ножей, подшипников и других изделий;
AISI 316Ti применяют для изготовления резервуаров, инструмента и деталей, контактирующих с кислотами или морской водой;
AISI 201 востребована для изготовления мебельной фурнитуры, автомобильных деталей, газовых и электроплит;
14Х17Н2 оптимальна для изготовления деталей, предназначенных для эксплуатации при температурах до +800 °С;
12Х18Н10Т применяют для изготовления патрубков, теплообменников, труб и прочих изделий, эксплуатируемых под давлением при температурах до +600 °С;
10Х17Н13М2Т удобна для изготовления сварных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах при температурах до +600 °С.

Следует отметить, что марки стали, обладающие одинаковыми свойствами, но изготовленные по разным стандартам, имеют разные обозначения. Некоторые из них приведены ниже в качестве примера:

Обозначение марок стали в зависимости от страны

Заключение

Нержавеющие стали — практичный и востребованный материал. В кратком обзоре трудно дать исчерпывающее описание всех типов, марок и качеств. В случае необходимости обращайтесь за консультацией к нашим специалистам.

Трубы профильные прямоугольные от поставщика адронного коллайдера?
Электросварная стальная труба
Горячекатаный лист
Холоднокатаный лист
Шестигранник стальной
Арматура а500с оптом
Стальная труба оптом
Металлопрокат оптом
Где купить оцинкованные листы?
Купить электроды
Двутавровая балка
Стальной уголок
Листовая низколегированная сталь
Бесшовные стальные трубы
Арматура А1 оптом
Арматура А3 оптом
Стальная проволока
Стальная квадратная труба
Купить профнастил
Арматура в Москве
Оцинкованный лист 0.5 мм
Оцинкованный лист 0.7 мм
Оцинкованный лист 1 мм
Виды и особенности ножничных подъемников
Сфера применения подъемных столов
Конструкция ножничного подъемного стола
Чем ножничные подъемные столы отличаются от других видов подъемников
Как изготавливаются подъемные столы
Ремонт и техническое обслуживание подъемных столов
Типы опор наружного освещения: фланцевые и прямостоечные
Как изготавливают опоры освещения
Защитные покрытия опор освещения
Опоры освещения: стальные или железобетонные?
Антивандальные опоры освещения
Опоры освещения для парков
Опоры для освещения дорог
Опоры освещения на несколько рожков
Изготовление лестниц из нержавеющей стали
Закладные детали фундамента
Сталь разных производителей: что мы из нее изготавливаем
Марки стали, которые мы используем в металлопрокате
Доклевеллеры и направляющие для колес — два атрибута крупных перегрузочных пунктов
Перегрузочные мосты: виды и характеристики
Подъемные столы по индивидуальному заказу
ГОСТ 16523: чем отличаются редакции документа 1970, 1989 и 1997 года
Элементы благоустройства городской среды
Ограждения из нержавеющей стали
Облицовка строительных конструкций нержавеющей сталью
Металлоконструкции для сбора мусора: урны и мусорные баки
Металлические остановки общественного транспорта

Современные каучуковые герметики и их преимущества перед силиконовыми. Каучуковый герметик для чего применяется?

3 Хромоникелевые сплавы – основа строительства и производства

Этот вид коррозионно-стойкой стали наиболее широко используется в современной промышленности и производстве. Сегодня известно более 50 видов хромоникелевых сплавов, которые используются для изготовления горячекатаных труб, профилей, листов, сечений, арматуры, уголков и швеллеров. Кроме того, эта сталь часто используется в химической промышленности, энергетике, авиации и автомобилестроении. Хромоникелевые марки стали можно разделить на несколько категорий:

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;

Основными сплавами этого типа являются марки OX18H9, OX18H10, 2X1H9, OX18H11 и другие типа 18-8 (т.е. 18% Ni в составе сплава), стабилизированные титаном и другими легирующими элементами. Аустенитные хромоникелевые стали часто используются для изготовления печей, термотруб и коллекторов дымовых газов. Они могут работать в очень агрессивных условиях окружающей среды и могут быть нагреты до температуры 600-650 градусов Цельсия в течение короткого времени без дополнительной термической обработки поверхности.

Коррозионностойкие и жаропрочные хромоникелевые стали с добавлением кремния или бора (Ох23Н18, Х23Н18, Х25Н16) используются для производства жаропрочных листов, полос, труб, проволоки для различных устройств, работающих при температуре выше 850 градусов. Микроструктура хромоникелевых и никелевых сталей имеет определенное количество феррита, которое уменьшается с увеличением содержания таких элементов, как марганец, кремний, молибден и увеличивается при добавлении азота, бора, меди или никеля в больших количествах. Все эти свойства отражаются в марках данного вида стали и определяются конкретными картами марок.

4 Магнитные свойства антикоррозионных сплавов – от чего они зависят?

Магнитные свойства нержавеющей стали определяются основной структурой, составом и характеристиками сплава. Как уже упоминалось ранее, все промышленные марки содержат ферриты, аустениты и мартениты, а также различные комбинации этих составляющих. Количество и комбинация определяют, является ли конкретная марка стали магнитной или нет.

Коррозионностойкие стали с сильным магнитным компонентом, т.е. марки, которые являются ферромагнитными по определению, имеют либо ферритный, либо мартенситный фазовый компонент. Они намагничиваются так же, как и обычная углеродистая сталь. К ним относятся хромоникелевые и никелевые стали марок 20X13, 30X12 и более мягкие ферритные стали с меньшим содержанием углерода. Эти магнитные стали пригодны для ковки и сварки и используются для изготовления режущих инструментов, столовых приборов и деталей для машиностроения.

Немагнитные стали — это аустенитные и аустенитно-ферритные хромистые и марганцевые стали, используемые в различных отраслях производства и строительства. Наиболее распространенными марками являются O8Cr18Ni10 и O8Cr18Ni10T. Они характеризуются высокой прочностью и устойчивостью к коррозионным воздействиям различного рода. Аустенитно-ферритные хромистые стали являются немагнитными благодаря высокому содержанию хрома и дополнительных легирующих элементов, таких как молибден, медь и алюминий.