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

Аустенитные материалы находят широкое применение в таких процессах, как сварка и холодная штамповка. Они используются, в частности, для создания различной продукции, в том числе труб, проката и деталей, требующих высокой коррозионной стойкости.

Разновидности кислотостойкой нержавеющей стали

Стали, относящиеся к этой категории, классифицируются как высоколегированные и коррозионно-стойкие. Это подразумевает, что содержание легирующих элементов в сплаве варьируется от 8% до 65% от общего веса. К основным легирующим компонентам, улучшающим эксплуатационные характеристики, относятся марганец, хром, никель и ряд других элементов. Каждый из этих компонентов играет важную роль в определении специфических свойств стали. В кислотостойких композициях значителен не только факт инертности к химическим реагентам, но также их способность противостоять механическим ударам, а также высокому давлению и температурным изменениям.

Наиболее распространенными являются аустенитные стали. Они включают в себя следующие типы нержавеющих сталей:

Простые кислотостойкие стали, зачастую используемые в конструкциях дымоходов и системах отвода продуктов сгорания. Их рабочие характеристики совершенствуются за счет добавления молибдена и никеля. При нагреве выше 400°С может произойти разрушение кристаллической решетки этих сталей.
Кислото-термостойкие составы, которые характеризуются высокой пластичностью и способны функционировать в температурном диапазоне от 750°С до 850°С. Они обладают устойчивостью к воздействию горячих жидкостей и паров. Качества этих сталей усиливаются благодаря наличию титана в их составе.
Тугоплавкие и кислотостойкие нержавеющие стали, обладающие повышенной жаропрочностью. Эти сплавы демонстрируют отличное сопротивление как химическим, так и температурным агентам, что связано с высоким содержанием ниобия, никеля и хрома. Такие стали могут эксплуатироваться при температурах до 1050°С.

Кислотостойкие материалы также можно поделить на два основных типа в зависимости от их химического состава:

Высокохромистые стали. В таких сплавах содержание хрома достигает 27% или 30% от общего веса. Они незаменимы в производстве специализированного промышленного оборудования.
Хромоникелевые стали. В составе этих сплавов хром составляет до 20%, а никель – от 11% до 18%. Применяются в различных отраслях, включая архитектуру, машиностроение, а также в пищевой и химической промышленности.

Производственный процесс и особенные характеристики нержавеющей стали

Появление упоминаний о нержавеющей стали восходит к началу XIX века, когда в 1820-21 годах такие ученые, как Майкл Фарадей и Пьер Бернар Берне, начали исследовать свойства сплавов, более устойчивых к коррозии. Они отметили, что сплав железа и хрома обладает уникальной способностью сопротивляться агрессивным воздействиям окружающей среды. В то время, однако, данное поколение ученых еще не осознавало важности углерода, что приводило к недостаткам в производстве более прочных сплавов с высоким содержанием хрома. Лишь в 1912 году группа немецких инженеров детально изучила процесс получения нержавеющей стали и запатентовала свои разработки, что в дальнейшем привело к ее массовому применению для изготовления столовых приборов и других изделий.

Коррозионностойкие стали — это сплавы, основанные на комбинации железа и углерода, куда входят специальные легирующие вещества для повышения их уникальных свойств.

Такой состав обеспечивает максимальную стойкость к окислительным процессам в весьма разнообразном диапазоне эксплуатационных условий: от атмосферы до подводного, щелочного и солевого окружения. Как правило, коррозионностойкие стали могут эффективно работать в большинстве химически агрессивных сред.

Хром играет фундаментальную роль в обеспечении высоких антикоррозионных характеристик стали. Данный элемент непосредственно способствует образованию защитного оксидного слоя на поверхности материала, который не допускает прямого контакта металла с кислородом в окружающей среде, что соответственно замедляет окислительные процессы на поверхности и предотвращает их проникновение в более глубокие слои материала.

Научно обосновано, что содержание хрома в сплаве в диапазоне от 10% до 30% значительно улучшает защитные функции стали:

Содержится 12%-16% хрома: такие сплавы демонстрируют эффективную защиту от ржавчины в слабоагрессивных средах и в воде;
При содержании хрома, превышающем 17%, данный эффект устойчивости сохраняется даже в агрессивных растворах, включая кислотные и щелочные среды.

Сплавы, обогащенные хромом, безусловно, входят в число самых эффективных коррозионно-стойких материалов, разработанных на сегодняшний день, благодаря оптимальному сочетанию легирования и технологии производства. Эти металлы соответствуют всем современным требованиям и обладают многочисленными неоспоримыми преимуществами:

Способностью выдерживать влияние пресной воды и некоторых агрессивных сред;
Сохранением своей структурной целостности при высоких температурах;
Несколько сплавов могут похвастаться хорошими показателями свариваемости.

Для повышения коррозионной стойкости в сплав добавляется никель, который не только увеличивает этому эффективность, но и усиливает кристаллическую решетку, обеспечивая прочные соединения в материале. В сплавах с высоким содержанием никеля его применение особенно актуально в тех случаях, когда необходимо предотвратить явления межкристаллитной коррозии.

Помимо хрома и никеля, для улучшения антикоррозионных свойств в состав сплавов зачастую вводятся дополнительные элементы, такие как молибден, кремний, медь, алюминий и марганец.

Для стабилизации таких сплавов часто используются ниобий и титан: первый способствует улучшению свариваемости, а второй – устойчивости к межкристаллитному окислению. Однако важно, чтобы количество титана, ниобия, меди и других стабилизирующих элементов превышало содержание углерода. В противном случае, если доля углерода будет больше, это может привести к загрязнению сплава неметаллическими включениями и, как следствие, к потере его пластичности.

УКЛАДКА ЛАМИНАТА С СИСТЕМОЙ СLIC – ИНСТРУКЦИЯ. Как собирать пол kronotex mammut?

Характеристики нержавеющей стали

Нержавеющая сталь обладает выдающимися качествами и высокой устойчивостью к воздействию различных агрессивных сред и химических веществ. Следует отметить её жаропрочные и высокотемпературные характеристики, а также её пригодность для использования в условиях как высоких, так и низких температур.

Все сплавы нержавеющей стали с содержанием железа подчиняются определённым химическим правилам.

Эти правила утверждают, что защита от коррозии медленно возрастает, но быстро увеличивается при добавлении других металлов, создающих плотные твердые растворы с металлом, обладающим низкой коррозионной стойкостью. Стали, содержащие никель, проявляют высокую свариваемость. Некоторые виды хромоникелевых сталей даже обладают магнитными свойствами.

Виды нержавеющей стали

В зависимости от структуры, типа сплава, содержания углерода и других легирующих элементов коррозионно-стойкие стали можно классифицировать на четыре основные группы:

аустенитные;
ферритные;
мартенситные;
комбинированные.

Это деление является условным и базируется на конечной структуре металла, которую можно получить путем постепенного охлаждения после нагрева до крайне высоких температур.

Ферритные стали

Ферритные сплавы характеризуются высокой концентрацией хрома (до 30%) и низким содержанием углерода (менее 0,15%). Они проявляют сильные ферромагнитные свойства, что означает, что способны намагничиваться вне магнитного поля при весьма низких температурах.

Эти сплавы обладают впечатляющими характеристиками, такими как:

Хорошая пластичность;
Исключительная прочность;
Высокая деформируемость при холодной деформации;
Способность к термообработке и отжигу;
Увеличенная стойкость к коррозии.

Ферритная сталь чаще всего применяется для создания профильного проката и труб.

Мартенситные стали

Мартенсит — это выражение, описывающее определенную металлическую структуру, которая образуется при закаливании металла и последующей термической обработке. Закалка производится путем нагрева до критической температуры, а затем — резкого охлаждения.

В процессе закалки металл охлаждается максимально быстро, что приводит к перестройке кристаллической решетки и получению твёрдого и прочного сплава.

Увеличение содержания углерода в мартенситных сплавах значительно повышает их износостойкость и твердость.

Аустенитные стали

Аустенитные сплавы характеризуются самым высоким содержанием хрома и никеля (до 33%). Это качество позволяет использовать такие стали в различных промышленных процессах. Аустенитные стали отличаются высокой прочностью, пластичностью и отличной свариваемостью, также хорошо сопротивляются электромагнитным помехам и агрессивным химическим составам, таким как азотная кислота.

Хотя аустенитная сталь обладает высокой прочностью и стойкостью, обработка таких сплавов требует особых подходов:

Отжиг производится путем нагревания до 1200°C в течение 3-4 часов, а затем осуществляется охлаждение в водной среде, масле или на воздухе. Это делает материал более гибким, в то время как его твердость снижается.
Двойная закалка проходит с нормализацией твёрдого раствора при нагреве до 1200°C с последующей вторичной закалкой при температуре 1000°C. Этот процесс придаёт сплаву уникальную жаропрочность, а также увеличивает уровень пластичности.

Комбинированные стали

Комбинированные или композитные материалы сочетают в себе характеристики различных типов сталей:

Аустенитно-ферритные сплавы содержат сравнительно низкое количество никеля и более 20% хрома. Легируют такие стали медью, ниобием и титаном. Эти комбинации обеспечивают высокую ударную прочность, а также стойкость к межкристаллитной коррозии.

Коррозионно-стойкая сталь: основные виды

Коррозионно-стойкие сплавы обладают способностью противостоять разнообразным природным и антропогенным коррозионным воздействиям: атмосферным, подводным, подземным, щелочным, кислотным, солевым и действиям блуждающих токов. Кроме того, подтверждена их устойчивость к химической, электрохимической и внутрикоррозионной коррозии.

Классификация нержавеющих сплавов осуществляется согласно ряд нормативов ГОСТ, которые детализируют свойства стали в зависимости от области применения и технологических процессов.

На основе структурных характеристик сплавы можно разделить на несколько групп, различающихся по процентному содержанию углерода и составу его компонентов. Эти пропорции определяют области применения и функциональные особенности каждого типа стали:

Ферритные;
Мартенситные;
Аустенитные;
Комбинированные.

Ферритная группа

Ферритные стали — это хромистые сплавы, обозначаемые буквой F. Эти сплавы характеризуются высоким содержанием хрома (до 30%) и низким содержанием углерода (до 0,15%) и обладают ферромагнитными свойствами, что означает их способность намагничиваться уже при достаточно низких температурах.

Достижение оптимальных характеристик требует регулирования содержания углерода и хрома, что позволяет достичь хорошей прочности и пластичности:

Высокая деформируемость при холодной обработке;
Отличная коррозионная стойкость;
Способность подвергаться термообработке путем отжига.

Ферритные стали используются в производстве труб, листов и профильного проката, находя применение в следующих отраслях:

Химическая и нефтехимическая промышленность – оборудование для работы в кислых и щелочных средах;
Тяжелое машиностроение;
Энергетика;
Приборостроение;
Производство бытовой техники;
Пищевая промышленность;
Медицинская промышленность.

Прозрачный клей Tytan: характеристики и применение. Сколько сохнет клей титан?

Примеры марки стали и их применение:

Сталь 08Х13 — ферритно-хромовый сплав, используемый в производстве столовых приборов.

Сталь 12Х13 — ферритно-хромовый сплав, применяемый в алкогольной промышленности.

Сталь 12Х17 — жаропрочный ферритно-хромовый сплав, который находит применение в способности обработки пищевых продуктов на высоких температурах.

Мартенситная группа

Термин «мартенсит» описывает микроструктуру, формирующуюся при закаливании металлической заготовки с последующей термообработкой. Процесс закалки включает нагрев до температуры, превышающей критическую, за которым следует быстрое охлаждение, что приводит к перестройке кристаллической решетки и улучшению характеристик материала.

При закаливании металл охлаждается как можно быстрее, в результате чего он приобретает высокую твердость и прочность.

Мартенситные сплавы характеризуются:

Высокой твердостью;
Отличной прочностью;
Неплохой упругостью;
Устойчивостью к коррозии;
Жаропрочностью.

Повышение содержания углерода в сплаве значительно увеличивает его твердые и износостойкие характеристики.

Типология сталей по хромовым и никелевым присадкам

Среди коррозионно-стойких сталей популярны хромистые и хромоникелевые сплавы. Сплавы, содержащие железо и хром, известны как хромистые стали, которые имеют следующие особенности:

Теплоустойчивые мартенситные сплавы (с содержанием Cr менее 10%);
Хромистые антикоррозийные сплавы (с содержанием Cr не превышающим 17%);
Антикоррозионные и сложнолегированные сплавы (с содержанием Cr в диапазоне 12-17%);
Ферритные хромо-азотистые и кислотоупорные сплавы (с содержанием Cr от 16% до 17%);
Жаростойкие легированные сплавы, включающие алюминий, молибден, кремний и прочие металлические добавки.

В хромистых сплавах для повышения пластичности и стабилизации кристаллической решетки применяются добавки, которые помогают снизить содержание углерода.

Аустенитные сплавы с низким содержанием углерода и стабилизирующими элементами;
Кислотостойкие стали с сопутствующими металлами;
Жаропрочные сплавы, где содержание никеля и хрома превышает 20%;
Аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные сплавы со средним содержанием никеля и хрома.

Особенности производства коррозионностойких сталей

Все производственные процедуры в области металлургии строго регламентируются нормами ГОСТ и Техническими Условиями (ТУ).

Данное требование касается и антикоррозионных металлов.

Максимальная твердость по шкале Бринелля (НБ), определяется путем проверок методом вдавливания с использованием восстановленного или невосстановленного отпечатка.
Относительное удлинение, выражаемое в процентах. Этот показатель отражает пластические свойства материала. Он определяется как увеличение длины образца после достижения предела его текучести до момента разрушения.
Предел текучести в Н/м². Этот показатель описывает механические характеристики материала, связанные с напряжениями, при которых происходит увеличение деформации после окончания нагрузки. Измеряется в паскалях или ньютонах на квадратный метр.
Сопротивление на разрыв или предел прочности в Н/м². Это максимальное значение напряжения, которое может перенести материал перед разрушением.
Допустимые отклонения в содержании химических элементов в конечной продукции.

Границы процентного содержания химических элементов;
Минимальное допустимое содержание определенных легирующих компонентов, таких как марганец;
Процентные уровни нежелательных примесей цветных металлов, включая свинец, висмут, сурьму, кадмий, мышьяк и другие.

Марки стали

На сегодняшний день известно множество видов нержавеющих сталей. Некоторые из наиболее известных марок, которые не были упомянуты ранее в данной статье, включают:

AISI 316, используемая для изделий, предназначенных для эксплуатации в средах с высоким содержанием хлора или морской воде;
12Х13, которая оптимальна для деталей и изделий, функционирующих при температурах до +500 °С;
20Х13, применяемая для производства деталей турбин, поршневых колец и других изделий, работающих под нагрузкой при температуре до +500 °С;
95Х18, наиболее подходящая для производства осей, втулок, ножей и других деталей;
AISI 316Ti, используемая для изготовления резервуаров, инструментов и деталей, контактирующих с кислотами или морской водой;
AISI 201, востребованная для производства мебельной фурнитуры, автомобильных комплектующих, газовых и электроплит;
14Х17Н2, оптимальная для производства деталей, которые будут работать при температурах до +800 °С;
12Х18Н10Т, применяемая для изготовления патрубков, теплообменников и труб, предназначенных для работы под давлением при температурах до +600 °С;
10Х17Н13М2Т, удобная для производства сварных конструкций, используемых в агрессивных средах при температурах до +600 °С.

Важно понять, что стали, обладающие схожими свойствами, но производимые по разным стандартам, могут иметь различные обозначения. Примеры этих различий представлены ниже:

Условное обозначение марок стали зависит от страны производства и соответствующих стандартов.

Заключение

Нержавеющая сталь — это материал, востребованный и практичный в современных производственных процессах. Данный краткий обзор едва ли способен дать полное представление обо всех типах, марках и характеристиках этого материала. Мы рекомендуем при необходимости обращаться 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

Как повесить телевизор на гипсокартонную стену, чтобы он не упал. Как повесить телевизор на гипсокартонную стену?

Хромоникелевые сплавы – основа строительства и производства

Хромоникелевые сплавы представляют собой один из наиболее востребованных типов коррозионно-стойкой стали в современном производстве. В настоящее время известно более 50 видов хромоникелевых сплавов, которые активно применяются для изготовления горячекатаных труб, профилей, листов, сечений, арматуры, уголков и швеллеров. Их использование распространено не только в химической промышленности, но и в таких секторах, как энергетика, авиация и автомобилестроение. Эти сплавы можно разделить на несколько категорий:

Аустенитные сплавы с низким содержанием углерода и добавлением стабилизирующих элементов;
Кислотостойкие сплавы с разнообразными присадками, повышающими их свойства;
Жаропрочные сплавы с высоким уровнем никеля и хрома (более 20%);
Аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные сплавы со средним содержанием никеля и хрома.

Основные марки хромоникелевых сплавов включают OX18H9, OX18H10, 2X1H9, OX18H11 и другие, такие как марка 18-8 (т.е. с 18% содержания Ni в своем составе), которые стабилизированы за счет титановых и прочих легирующих элементов. Аустенитные хромоникелевые стали применяются для создания печей, термотруб и дымовых газов. Они могут функционировать в крайне агрессивных условиях и могут быть нагреты до 600–650 градусов Цельсия в течение короткого времени без необходимости в дополнительной термической обработке поверхности.

Коррозионно-стойкие и жаропрочные хромоникелевые сплавы, обогащенные кремнием или бором (например, марки Ох23Н18, Х23Н18, Х25Н16) используются для создания жаропрочных листов, полос, труб и проволоки для различных устройств, работающих при температурах выше 850 градусов. Микроструктура хромоникелевых и никелевых сталей содержит определенное количество феррита, пропорции которого могут изменяться в зависимости от содержания таких элементов, как марганец, кремний и молибден, или увеличивается при добавлении азота, бора, меди или никеля в больших количествах. Эти аспекты отражаются на марках конкретного сплава, и каждая марка имеет свой уникальный набор свойств, определяемый соответствующими картами.

Магнитные свойства антикоррозионных сплавов – от чего они зависят?

Магнитные свойства нержавеющей стали определяются ее основной структурой, составом и характеристиками сплава. Как упоминалось, все промышленные марки стали содержат ферриты, аустениты и мартениты в различных комбинациях. Количество и тип этих фаз определяют, будет ли конкретная марка стали магнитной или нет.

Коррозионно-стойкие стали с выраженными магнитными свойствами, то есть те, которые являются ферромагнитными, как правило, содержат либо ферритный, либо мартенситный компонент. Такие стали намагничиваются аналогично углеродистой стали. К таким маркам относятся хромоникелевые и никелевые стали, такие как 20X13, 30X12 и более мягкие ферритные стали с низким содержанием углерода. Эти магнитные сплавы подходят для ковки и сварки, поскольку они находят применение в производстве режущих инструментов, столовых приборов и деталей для машиностроения.

С другой стороны, немагнитные марки стали, среди которых аустенитные и аустенитно-ферритные хромистые и марганцевые стали, находят широкое применение в различных отраслях производства и строительства. Наиболее известные марки среди немагнитных сталей включают O8Cr18Ni10 и O8Cr18Ni10T, которые характеризуются высокой прочностью и замечательной коррозионной стойкостью.