Нержавеющие стали

Методы получения аустенита

Стали аустенитного класса образуются в процессе появления и роста зерен исходной микроструктуры металлического изделия. Формирование аустенита осуществляется на поверхности раздела фаз феррита и карбида. Карбидные частицы постепенно растворяются в твердом растворе аустенита.

Получить аустенит также можно из эвтектоидной модификации железа, состоящей из феррита и цементита. Для этого исходную металлическую заготовку необходимо нагреть до температуры 900 °C

Важно, чтобы в сплаве присутствовала минимальная концентрация углерода, равняющаяся 0,66%. Во время этого процесса феррит превращается в аустенит, а цементит полностью растворяется

В итоге сформируется нержавеющая аустенитная сталь.

При производстве металлических заготовок из аустенитных сталей, стабилизированных титаном, необходимо в вакуумно-индукционной печи переплавить металл. Полученный расплав выдерживают в течение длительного периода для его деазотирования. Количество времени, требуемого для этого процесса, зависит от массы исходного изделия. После выдержки в расплавленный аустенит вводится смесь из титана и нитридообразующих химических элементов.

При добавлении хрома и никеля в состав железной модификации нужно выдерживать материал в течение более длительного времени. Очень часто в полученный раствор добавляется смесь из молибдена или фосфора. Эти химические вещества увеличивает вязкость и усталостную прочность железного сплава. Для снижения износа полученного аустенита используют дополнительные легирующие материалы и энергоемкие карбиды.

Расшифровка марок нержавеющей стали

Для того чтобы правильно подобрать марку коррозионностойкой стали для реализации тех или иных целей, удобнее всего воспользоваться специальными справочниками. В них приведена информация обо всех возможных вариантах обозначения таких сплавов в различных странах мира. Среди огромного разнообразия марок, можно выделить те, которые получили наибольшее распространение среди специалистов во многих странах мира. К ним можно отнести следующие марки нержавеющих сталей с аустенитной структурой.

  • 10Х13Н17М3Т, 10Х13Н17М2Т: отличает эти марки, кроме исключительной коррозионной и термической устойчивости, хорошая способность образовывать сварные соединения. Благодаря таким качествам, изделия из сплавов данных марок могут успешно эксплуатироваться в условиях повышенных температур и контактировать даже с очень агрессивными средами. Составными элементами таких сплавов, которые и определяют их уникальные характеристики, являются: хром (16-18%), молибден (2-3%), никель (12-14%), углерод (0,1%), кремний (0,8%), медь (0,3%), титан (0,7%), марганец (2%), сера (0,02%), фосфор (0,035%). В других странах эти марки обозначаются иначе, в частности: в Китае — OCr18Ni12Mo2Ti, в Японии — SUS316Ti, в США — 316Ti, во Франции — Z6CNDT17-12.
  • 08Х18Н10, 08Х18Н9: данные марки стали используются для производства труб различных сечений, элементов печного оборудования, на предприятиях химической промышленности. В состав таких сталей входят: хром (17-19%), титан (0,5%), никель (8-10%), углерод (0,8%).

Воздуховоды из нержавеющей стали

  • 10Х23Н18: нержавеющие стали данной марки относятся к категории жаропрочных. При их использовании следует иметь в виду, что при выполнении их отпуска они могут становиться хрупкими. В состав сталей данной марки входят: хром (22-25%), никель (17-20%), марганец (2%), кремний (1%).
  • 08Х18Н10Т: изделия из нержавейки данной марки хорошо свариваются даже без предварительного подогрева и не утрачивают своей коррозионностойкости даже при высоких температурах. Недостаточно высокая прочность, которой отличаются стали данной марки, легко улучшается путем их термической обработки, которую рекомендует выполнять и ГОСТ 5632-72.
  • 06ХН28МДТ: уникальная марка стали, сварные конструкции из которой способны успешно эксплуатироваться даже в очень агрессивных средах. Состав данной марки коррозионностойкой стали включает в себя: хром (22-25%), никель (26-29%), медь (2,5-3,5%).
  • 12Х18Н10Т: изделия из данной марки стали, отличающейся высокой термической устойчивостью и исключительной ударной вязкостью, преимущественно используются на предприятиях по переработке нефти, в химической, целлюлозно-бумажной промышленности, а также в строительстве.

Таблица соответствий основных марок нержавеющих сталей и химический состав

К маркам нержавеющей стали с мартенситной структурой относятся: 40Х13, 20Х13, 12Х13, 30Х13. Изделия из данных марок нержавейки нельзя соединять методом сваривания, из них, в основном, изготавливают режущий и измерительный инструмент, рессорные элементы. Большими преимуществами таких изделий является практически полное отсутствие в них внутренних дефектов (флокенов), к тому же, они не становятся более хрупкими после выполнения отпуска.

К коррозионностойким сталям с ферритной структурой относятся: 08Х17, 08Х18Т1, 08Х13. Из стали данных марок не рекомендуется изготавливать детали, которые будут испытывать значительные ударные нагрузки и эксплуатироваться при пониженных температурах.

Для того чтобы разобраться в качественном и количественном составе нержавеющей стали, достаточно расшифровать ее марку. Алгоритм такой расшифровки достаточно прост:

  • по первому числу, стоящему в марке стали, определяют количественное содержание в ней основного после железа элемента — углерода (исчисляется в сотых долях процента);
  • содержание в составе стали других элементов (исчисляются в целых процентах), определяют по цифрам, стоящим за литерами, которыми такие элементы и обозначают (Х — хром, Н — никель, М — молибден и т.д.).

Широкий ассортимент марок нержавеющей стали позволяет найти оптимальный для себя вариант. Следует учитывать, что отдельные виды нержавейки могу взаимозаменяться в определенных пределах. Если при выборе стали возникли трудности, нужно обращаться к техническим консультантам специализированных фирм.

Плюсы и минусы ножа из нержавеющей стали

Бывают разные виды ножей. На кухне встречаются ножи для мяса, овощей, хлеба. Хороший режущий инструмент должен иметь идеально ровную режущую кромку. Трещины или сколы свидетельствует о том, что качество материала очень низкое. Такой нож долго не прослужит.

Клинки, выполненные из углеродистой стали, имеют острую кромку, легко затачиваются. Но с течением времени они ржавеют и приходят в негодность.

Высокоуглеродистая сталь сочетает преимущества углеродистой стали и нержавейки. Острота́ и устойчивость к коррозии – вот главные свойства.

Преимущества

В производстве ножей лидирует нержавеющая сталь. Зачастую в материал добавляются компоненты, улучшающие качество изделий. Это хром, марганец, молибден, ванадий. Противостоять стальной нож ржавчине заставляет хром. Он придаёт и дополнительную прочность. Преимущества таких ножей:

  1. Даже при длительном контактировании с водой и повышенной влажности ножи не ржавеют.
  2. Обладают твёрдостью и не ломаются при падениях или сильных ударах.
  3. Устойчивы к температурным перепадам, выдерживают высокие и низкие температуры.
  4. На продукте не оставляют посторонние привкусы.
  5. Радуют приятным видом. Они блестят, а при длительном применении не теряют качества.

Нож из нержавеющей стали.

Недостатки

Главный минус в том, что нож из нержавеющей стали быстро тупится. Частое затачивание приводит к уменьшению толщины материала. Следует также помнить, что не существует самозатачивающихся ножей. Любой нож, из какого бы материала он ни был сделан, через определённый промежуток времени теряет остроту.

Жаропрочная нержавеющая сталь

К категории жаропрочных материалов относятся сплавы, способные под воздействием температур свыше 550º С сохранять свою структуру и не менять качественных характеристик. Химический состав и маркировка данного вида регламентирует ГОСТ 5632 — 2014. По способу производства такая нержавейка бывает литейной и деформируемой.

Металлы различаются по способности выдерживать определенные нагрузки при высоких температурах. В соответствии с этими показателями выделяют три вида нержавейки.

  • Теплоустойчивая нержавеющая сталь. Не поддается коррозии при 600°С.
  • Жаростойкая. Проявляет инертность к агрессивным средам при температурах свыше 550°С.
  • Жаропрочная. Противостоит механическим нагрузкам при 400 — 850°С.

По составу материалы с повышенной жаропрочностью бывают:

  • Мартенситные. Марки, произведенные с применением перлитных добавок. Смесь металлов подвергается закалке при 950 — 1100 ºС. Полученные сплавы содержат более 0,15 % углерода, 11-17 % хрома и небольшое количество никеля, вольфрама, молибдена, ванадия. Они не вступают в реакцию со щелочами и кислотами. Продолжительное нахождение во влажной среде не отражается на их технических характеристиках.
  • Аустенитные. Стали имеют гомогенную или гетерогенную структуру. В гомогенном составе, не подвергаемом закалке, содержится повышенное количество углерода и максимум легирующих элементов: Ni, Сг, Мп, Mo, V, Nb. Такие сплавы устойчивы к температурам до 500°С. К данному классу относятся: 06Х14Н6Б, 08Х18Н12Т, 20Х23Н18, 07XI6H9M2. Гетерогенные марки в процессе производства проходят закалку и старение. Это необходимо для образования карбидных, карбидно-нитридных и интерметаллидных соединений. Они упрочняют границы матрицы и придают необходимую жаростойкость сплаву при температурах от 700 до 750°С. Представителями данного вида являются стали: 08Х17Н13М2Т, 20Х25Н20С2, 45Х14Н14В2М.
  • Никелевые и кобальтовые. Это одни из лучших жаропрочных материалов, способных сохранять в неизменном виде все технические параметры при температурных режимах до 900°С. Эти марки делятся на гомогенные и гетерогенные сплавы. К ним относятся: ХН77ТЮ, ХН55ВМТФКЮ, ХН70МВТЮБ.

Применение жаропрочных сталей

Легированные металлы, устойчивые к высоким термическим нагрузкам, используются для производства труб, изготовления деталей, составных частей машин, агрегатов, промышленного оборудования. В этот список входят:

  • детали термических печей;
  • детали конвейерных лент транспортеров печей;
  • установки для термообработки;
  • камеры сжигания топлива;
  • моторы, газовые турбины;
  • аппараты для конверсии метана;
  • печные экраны;
  • выхлопные системы; нагревательные элементы.

Жаропрочный нержавеющий металл – лучший материал для производства деталей и механизмов, эксплуатация которых будет проходить в агрессивных средах, при повышенных температурах.

Таблица соответствия зарубежных и российских марок

Класс сталиAISIГОСТ 5632-2014
Аустенитные303

12Х18Н9

12Х18Н10Е

30408Х18Н10

12X18H10

304 L03Х18Н11
31608X17H13M2
316 L03X17H13M2
316 Ti08X17H13M2T
32112Х18Н10Т

08Х18Н10

Ферритные40908Х13
43012X17
43908X17T
Мартенситные42020Х13
43120Х17Н2

Расшифровка марок нержавеющей стали

Для того чтобы правильно подобрать марку коррозионностойкой стали для реализации тех или иных целей, удобнее всего воспользоваться специальными справочниками. В них приведена информация обо всех возможных вариантах обозначения таких сплавов в различных странах мира. Среди огромного разнообразия марок, можно выделить те, которые получили наибольшее распространение среди специалистов во многих странах мира. К ним можно отнести следующие марки нержавеющих сталей с аустенитной структурой.

  • 10Х13Н17М3Т, 10Х13Н17М2Т: отличает эти марки, кроме исключительной коррозионной и термической устойчивости, хорошая способность образовывать сварные соединения. Благодаря таким качествам, изделия из сплавов данных марок могут успешно эксплуатироваться в условиях повышенных температур и контактировать даже с очень агрессивными средами. Составными элементами таких сплавов, которые и определяют их уникальные характеристики, являются: хром (16-18%), молибден (2-3%), никель (12-14%), углерод (0,1%), кремний (0,8%), медь (0,3%), титан (0,7%), марганец (2%), сера (0,02%), фосфор (0,035%). В других странах эти марки обозначаются иначе, в частности: в Китае — OCr18Ni12Mo2Ti, в Японии — SUS316Ti, в США — 316Ti, во Франции — Z6CNDT17-12.
  • 08Х18Н10, 08Х18Н9: данные используются для производства труб различных сечений, элементов печного оборудования, на предприятиях химической промышленности. В состав таких сталей входят: хром (17-19%), титан (0,5%), никель (8-10%), углерод (0,8%).

Воздуховоды из нержавеющей стали

  • 10Х23Н18: нержавеющие стали данной марки относятся к категории жаропрочных. При их использовании следует иметь в виду, что при выполнении их отпуска они могут становиться хрупкими. В состав сталей данной марки входят: хром (22-25%), никель (17-20%), марганец (2%), кремний (1%).
  • 08Х18Н10Т: изделия из нержавейки данной марки хорошо свариваются даже без предварительного подогрева и не утрачивают своей коррозионностойкости даже при высоких температурах. Недостаточно высокая прочность, которой отличаются стали данной марки, легко улучшается путем их термической обработки, которую рекомендует выполнять и ГОСТ 5632-72.
  • 06ХН28МДТ: уникальная марка стали, сварные конструкции из которой способны успешно эксплуатироваться даже в очень агрессивных средах. Состав данной марки коррозионностойкой стали включает в себя: хром (22-25%), никель (26-29%), медь (2,5-3,5%).
  • 12Х18Н10Т: изделия из данной марки стали, отличающейся высокой термической устойчивостью и исключительной ударной вязкостью, преимущественно используются на предприятиях по переработке нефти, в химической, целлюлозно-бумажной промышленности, а также в строительстве.

Таблица соответствий основных марок нержавеющих сталей и химический состав

К маркам нержавеющей стали с мартенситной структурой относятся: 40Х13, 20Х13, 12Х13, 30Х13. Изделия из данных марок нержавейки нельзя соединять методом сваривания, из них, в основном, изготавливают режущий и измерительный инструмент, рессорные элементы. Большими преимуществами таких изделий является практически полное отсутствие в них внутренних дефектов (флокенов), к тому же, они не становятся более хрупкими после выполнения отпуска.

К коррозионностойким сталям с ферритной структурой относятся: 08Х17, 08Х18Т1, 08Х13. Из стали данных марок не рекомендуется изготавливать детали, которые будут испытывать значительные ударные нагрузки и эксплуатироваться при пониженных температурах.

Для того чтобы разобраться в качественном и количественном составе нержавеющей стали, достаточно расшифровать ее марку. Алгоритм такой расшифровки достаточно прост:

  • по первому числу, стоящему в марке стали, определяют количественное содержание в ней основного после железа элемента — углерода (исчисляется в сотых долях процента);
  • содержание в составе стали других элементов (исчисляются в целых процентах), определяют по цифрам, стоящим за литерами, которыми такие элементы и обозначают (Х — хром, Н — никель, М — молибден и т.д.).

Широкий ассортимент марок нержавеющей стали позволяет найти оптимальный для себя вариант. Следует учитывать, что отдельные виды нержавейки могу взаимозаменяться в определенных пределах. Если при выборе стали возникли трудности, нужно обращаться к техническим консультантам специализированных фирм.

На что следует обратить внимание при выборе марки нержавеющей стали

Нержавеющая сталь известна своей устойчивостью к коррозии. Универсальность сплава нержавеющей стали позволяет использовать его во многих отраслях промышленности. Тем не менее, существуют разные марки нержавеющей стали, которые используются для разных целей и в зависимости от выполняемой задачи.

Прежде чем выбрать марку нержавеющей стали, следует учитывать несколько факторов:

  • Какая формуемость?
  • Вам нужно будет сварить?
  • Обработка – это часть процесса?
  • Какая степень коррозионной стойкости вам нужна?
  • Требуется ли термическая обработка?
  • Какая сила тебе нужна?
  • Что за приложение?

Какая формуемость?

Если для решения поставленной задачи требуется сплав нержавеющей стали с хорошей формуемостью, вам следует искать аустенитный сплав, такой как 304, или попробовать 430, который является ферритным. Мартенситная нержавеющая сталь известна своей хрупкостью и не поддается легкому формованию. Если вам нужна формовочная нержавеющая сталь, идеальным выбором остается аустенитная сталь.

Вам нужно будет сварить?  

Когда дело доходит до сварки, углеродистая сталь и нержавеющая сталь – это две разные стороны спектра. Нержавеющей стали присущи проблемы со сваркой. Они склонны к горячему растрескиванию, коррозионному растрескиванию под напряжением и межкристаллитной коррозии. Однако, если вам действительно нужно сваривать нержавеющую сталь, выбирайте SAE 304L или 347. Это потому, что наиболее свариваемая нержавеющая сталь относится к аустенитной категории. Ферритные сорта, такие как SAE 430 и 439, также хороши, как и дуплексная нержавеющая сталь.

Является ли обработка частью процесса?

Если вы хотите обрабатывать нержавеющую сталь, вы должны следить за ее упрочнением. Ваши прецизионные инструменты должны содержаться в отличном рабочем состоянии. Вы также можете добавить серу для улучшения обрабатываемости. SAE 303 подходит для механической обработки, поскольку содержит серу.

Какая степень коррозионной стойкости вам нужна?

Нержавеющей стали присуща коррозионная стойкость, но разные марки этой стали имеют разную степень коррозионной стойкости. Например, аустенитная сталь лучше всего подходит для коррозионно-стойких применений. Благодаря высокому содержанию хрома в его составе. Ферритная и мартенситная нержавеющая сталь менее устойчива из-за меньшего количества концентратов хрома.

Требуется ли термическая обработка?

Если вам необходимо подвергнуть нержавеющую сталь термообработке, обратите внимание на такие марки мартенсита, как SAE 440C. Ферритные и аустенитные сплавы при термической обработке не затвердевают

Какая сила тебе нужна?

Вы можете добиться огромной прочности с мартенситными сталями, такими как SAE 440C. Аустенитные марки, такие как SAE 316, обеспечивают высокую прочность, хотя и не относятся к той же категории, что и мартенситные марки. Дуплексная нержавеющая сталь придает ферритные свойства. Он также сохраняет вязкость и пластичность, присущие аустенитному сплаву.

Марки нержавеющей стали и их характеристики

В современном мире представлено более двухсот пятидесяти видов нержавеющей стали. Они отличаются по своим сериям или маркам и по свойствам. Самыми популярными марками нержавеющей стали в настоящее время являются те виды, которые принадлежат к 300-й и 400-й серии. Они обладают высоким уровнем стойкости к появлению коррозии. К тому же у них слой защитной пленки является достаточно прочным из-за оптимально-подобранной пропорциональности использованных при производстве элементов. Нержавеющая сталь данных серий обладает высокой прочностью и пластичностью. Она активно применяется для производства различных предметов в современной промышленности. В скором времени конкуренцию данным сериям может составить 200 серия стали, которая, по мнению потребителей, имеет оптимальное сочетание стоимости и качества.

Характеристика нержавеющих сталей aisi

На современном рынке большим спросом пользуется нержавеющая сталь трехсотой серии. Она подразделяется на несколько видов в зависимости от химического состава:

  • аустенитная,
  • аустенитно- ферритная,
  • аустенитно-мартенситная.

В стали этих видов содержится разное количество никеля, хрома. углерода.

Нержавеющая сталь aisi 304

aisi 304 (08Х18Н10) получила широкое распространение в пищевой промышленности. Она отлично подходит для сварки и для тог, чтобы противостоять появлению ржавчины.

Нержавеющая сталь aisi 316

aisi 316 (10Х17Н13М2) образуется, если в сталь марки aisi 304 (08Х18Н10) добавить такой элемент, как молибден. Данная марка нержавейки получила широкое распространение в судостроительной, нефтегазовой и химической видах промышленности. Она устойчива к агрессивным средам.

Нержавеющая сталь aisi 316Т

aisi 316Т (10Х17Н13М2Т) обладает высоким уровнем прочности за счет того, что в ней содержится больше титана, чем в предыдущих марках. Она нашла широкое применение в области создания оборудования для химической и пищевой промышленности.

Нержавеющая сталь aisi 321

aisi 321 (12-08Х18Н10Т) самое большое количество титана среди всех марок трехсотой серии. Способна выдерживать температуры нагревания до 800 градусов Цельсия.

Нержавеющая сталь aisi 430

Среди марок четырехсотой серии наиболее широкое применение получила марка aisi 430 (12Х17). В целом вся серия характеризуется тем, что в нее входят марки нержавеющей стали, которые созданы с высоким содержанием хрома. Для марки aisi 430 характерно то, что материал отлично гнется и подвергается сварочным работам. Такую сталь можно использовать для мест с высокими температурными перепадами. Чаще всего ее используют для декора зданий и в нефтегазовой отрасли промышленности.

Нержавеющая сталь aisi 201

В двухсотой серии нержавеющей стали тоже есть достойные марки, на которые следует обратить свое внимание. Среди них наиболее сильно выделяется сталь марки aisi 201 (12Х15Г9НД). Она отличается от более дорогих марок из других серий тем, что в ней вместо никеля используется смесь таких элементов, как азот и марганец

Благодаря своим химическим и физическим качествам она получила широкое распространение в пищевой и медицинской промышленности. Она также подходит для производства разного рода ограждений, труб. Таблица марок нержавеющих сталей и их соответствие химическому составу

Она отличается от более дорогих марок из других серий тем, что в ней вместо никеля используется смесь таких элементов, как азот и марганец. Благодаря своим химическим и физическим качествам она получила широкое распространение в пищевой и медицинской промышленности. Она также подходит для производства разного рода ограждений, труб. Таблица марок нержавеющих сталей и их соответствие химическому составу

Стандарты нержавеющих сталейСодержание легирующих элементов, %
*DINAISIГОСТCMnSiCrNiMoTi
С11.4021 420 20Х13 0,20 1,5 1,0 12,0-14,0
F11.4016 430 12Х17 0,08 1,0 1,0 16,0-18,0
A21.4301 304 12Х18Н9 0,07 2,0 0,75 18,0-19,0 8,0-10,0
1.4948 304H 08Х18Н10 0,08 2,0 0,75 18,0-20,0 8,0-10,5
1.4306 304L 03Х18Н11 0,03 2,0 1,0 18,0-20,0 10,0-12,0
A31.4541 321 08Х18Н10Т 0,08 2,0 1,0 17,0-19,0 9,0-12,0 5хС-0,7
A41.4401 316 03Х17Н14М2 0,08 2,0 1,0 16,0-18,0 10,0-14,0 2,0-2,5
1.4435 316S 03Х17Н14М3 0,08 2,0 1,0 16,0-18,0 12,0-14,0 2,5-3,0
1.4404 316L 03Х17Н14М3 0,03 2,0 1,0 17,0-19,0 10,0-14,0 2,0-3,0
A51.4571 316Ti 08Х17Н13М2Т 0,08 2,0 0,75 16,0-18,0 11,0-12,5 2,0-3,0 5хС-0,8
1.4845 310S 20Х23Н18 0,08 2,0 0,75 24,0-26,0 19,0-21,0

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.

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.

Особенности

Марка стали AISI 304 представляет собой отличную комбинацию коррозионной стойкости и технологичности. Такое сочетание свойств является причиной широкого применения данного сплава. Например, в США на тип 304 приходится почти половина из общего производства нержавеющих сталей. Новая технология АОТ позволяет без существенных затрат получать сплав с пониженным содержанием углерода, что расширяет область применения материала.

Подтип 304 L используется для сварных изделий, которые могут подвергаться воздействию факторов, провоцирующих межкристаллитную коррозию. Также существует улучшенная модификация 304 Since, которая отличается повышенной прочностью при сохранении высокого уровня пластичности (относительное удлинение) по сравнению с типичным сплавом AISI 304. Российский аналог обладает теми же свойствами. Особенностями марки являются:

  • Устойчивость к коррозии.
  • Сопротивление к оксидации.
  • Высокая прочность при малом весе.
  • Хорошая прочность и твёрдость при криогенных температурах.
  • Предотвращение загрязнения хранимых в ёмкостях продуктов.
  • Внешняя красота изделий и лёгкость очистки.
  • Широкая область применения.

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

Особенности материала

Свойства стали не заложены природой, они определяются человеком.

Он решает, какой состав будет у материала, каким способом его получать, как дорабатывать:

  • Железо делает сплав пластично-вязким, его легко обрабатывать.
  • Углерод придает твердости, но его не бывает более 3,39% (иначе материал станет хрупким).
  • Для придания нужных характеристик основу обогащают легирующими добавками. Часто это цветные металлы. Например, хром делает ее жаропрочной, никель – вязкой и невосприимчивой к коррозии.

Фосфор, сера, свободный кислород, азот понижают порог пластичности и прочности. В процессе плавки их удаляют.

Свойства сплава определяются также методом выплавки – термообработка (закалка), горячий/холодный прокат, другие.

Сталь часто путают с чугуном. Это действительно самые близкие по свойствам и составу сплавы металлов.

Характеристики стали

  • Плотность: 7700—7900 кг/м³ (7,7—7,9 г/см³).
  • Удельный вес: 75500—77500 Н/м³ (7700—7900 кгс/м³ в системе МКГСС).
  • Удельная теплоёмкость при 20 °C: 462 Дж/(кг·°C) (110 кал/(кг·°C)).
  • Температура плавления: 1450—1520 °C.
  • Удельная теплота плавления: 84 кДж/кг (20 ккал/кг, 23 Вт·ч/кг).
  • Коэффициент теплопроводности при температуре 100 °C:
Хромоникельвольфрамовая сталь15,5 Вт/(м·К)
Хромистая сталь22,4 Вт/(м·К)
Молибденовая сталь41,9 Вт/(м·К)
Углеродистая сталь (марка 30)50,2 Вт/(м·К)
Углеродистая сталь (марка 15)54,4 Вт/(м·К)
Дюралюминиевая сталь56,3 Вт/(м·К)

Коэффициент линейного теплового расширения при температуре около 20 °C:

сталь Ст3 (марка 20){\displaystyle 11{,}9\cdot 10^{-6}} 1/°C
сталь нержавеющая{\displaystyle 11{,}0\cdot 10^{-6}} 1/°C

Предел прочности стали при растяжении:

сталь для конструкций373—412 МПа
сталь кремнехромомарганцовистая1,52 ГПа
сталь машиностроительная (углеродистая)314—785 МПа
сталь рельсовая690—785 МПа

Значимость хрома и маркировка

Стали, маркируемые по российскому ГОСТу, определяют количество легируемых элементов. Рассмотрим на примере 12Х15Г9НД.

  • Цифровой индекс 12 указывает на содержание 12 % углерода;
  • Буквенно-цифровой индекс Х15 определяет содержание 15 %хрома;
  • Индекс Г9 регламентирует количество марганца около 9 % от общего состава сплава;
  • Индекс Н указывает на содержание 1 %никеля;
  • Индекс Д в маркировке обозначает присутствие 1%меди.

Хром определяет самое главное качество этой стали: коррозионную стойкость.

От количества хрома зависит, насколько сталь обладает этими свойствами:

  • Минимальное содержание хрома для позиционирования стали, как нержавейки должно быть не менее 12 %;
  • В диапазоне 12-17 % сталь является слабо ржавеющей, т. е. при постоянном контакте с водой или непродолжительном контакте даже со слабо агрессивными кислотами, на поверхности может появляться точеная коррозия;
  • При содержании хрома 18 % и более сталь обладает полноценными свойствами нержавейки.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий