В России производится много видов сталей и сплавов, которые соответствуют зарубежным маркам.
Нержавеющая сталь: Что это и каковы её особенности?
Нержавеющая сталь, или, как её часто называют, «нержавейка» — это особый сплав, который не боится коррозии (ржавчины) в обычной атмосфере и агрессивных средах. Кроме того, она обладает отличной термостойкостью. В её состав входят разные элементы, такие как хром, никель, углерод, азот, алюминий, кремний, сера, титан, медь, селен, ниобий и молибден. Но важно помнить, что даже нержавейка может начать ржаветь, например, в морской воде, соляном тумане или если нарушена технология сварки и термообработки.
Есть два важных понятия
Жаростойкие стали — они устойчивы к коррозии при очень высоких температурах и в агрессивных средах (например, на химических заводах или электростанциях). Это сложные сплавы, где помимо хрома и никеля есть вольфрам, ниобий, молибден, ванадий, титан и другие металлы.
Жаропрочные стали — их главное свойство — сохранять высокую механическую прочность при высоких температурах.
Почему нержавейка не ржавеет?
Секрет в хроме! Когда хромсодержащая деталь контактирует с агрессивной средой, на её поверхности образуется тончайшая, но очень прочная плёнка из нерастворимых оксидов. Эта плёнка не даёт кислороду проникать к металлу и останавливает распространение коррозии. Для этого нужно достаточное количество хрома и наличие кислорода. В отличие от обычной углеродистой стали, которая ржавеет и её оксид (ржавчина) отслаивается, оксидная плёнка на нержавейке инертна и защищает металл.
Классификация и особенности нержавеющих сталей
Нержавеющие стали делятся по химическому составу.
Хромистые стали:
- Мартенситные
- Полуферритные (мартенсито-ферритные)
- Ферритные
Хромоникелевые стали:
- Аустенитные
- Аустенитно-ферритные
- Аустенитно-мартенситные
- Аустенитно-карбидные
- Хромомарганцевоникелевые стали (похожи на хромоникелевые).
Содержание хрома напрямую влияет на коррозионную стойкость:
- 13% и более — сталь нержавеющая в обычных и слабоагрессивных условиях.
- Более 17% — сталь устойчива к коррозии в более агрессивных средах, например, в 50% азотной кислоте.
Особенность в том, что коррозионная стойкость возрастает не плавно, а скачкообразно при добавлении легирующих элементов, следуя так называемому правилу N/8.
Разные типы сталей и их применение:
- Аустенито-ферритные стали — они прочнее обычных аустенитных сталей, не склонны к росту зёрен, содержат меньше дефицитного никеля и хорошо свариваются.
- Аустенитные нержавеющие стали (например, 12Х18Н9, 12Х18Н10) не любят прокаливание. После него в них может начаться межкристаллитная коррозия, которая очень опасна: изделие выглядит целым и блестящим, но может внезапно разрушиться под нагрузкой. Чтобы избежать этого, в такие стали добавляют титан (Т) или ниобий (Б) (например, 12Х18Н9Т). Снижение содержания углерода до 0,03% также помогает. Стали, склонные к межкристаллитной коррозии, после сварки обычно подвергают термообработке.
- Мартенситные и мартенсито-ферритные стали (например, 30Х13, 40Х13) хорошо сопротивляются коррозии в атмосфере и слабых агрессивных средах, а также обладают высокой прочностью. Их используют для режущих инструментов (ножей), пружин, а также в пищевой и химической промышленности для деталей, работающих на износ.
Ферритные хромистые стали (400-й серии) очень устойчивы к азотной кислоте, аммиаку и другим агрессивным средам. Применяются в быту, пищевой, лёгкой промышленности и для теплообменного оборудования.
Сплавы железа и никеля с высоким содержанием никеля становятся слабомагнитными благодаря стабилизации аустенитной структуры.
Для очень агрессивных сред и высоких температур (серная, соляная, фосфорная кислоты) используют сложнолегированные сплавы на основе никеля с добавками молибдена, меди и кремния (например, Хастеллой, Кронифер, Никрофер).
Повысить атмосферную коррозионную стойкость строительных сталей помогают небольшие добавки никеля, хрома, фосфора и особенно меди (0,2–0,4% меди увеличивают стойкость на 20–30%).
Особенности сварки нержавеющих сталей
Сварка нержавейки имеет свои особенности, так как это высоколегированные стали:
- Низкая теплопроводность (до 50% от обычных сталей) и высокое электрическое сопротивление могут привести к перегреву места сварки.
- Высокий коэффициент теплового расширения вызывает значительные деформации.
- Важно предотвратить выгорание легирующих элементов и изменение химического состава шва.
Способы сварки:
- Контактная сварка.
- Различные виды дуговой сварки:
- Ручная аргонно-дуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом с ручной подачей проволоки.
- Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе.
- Сварка штучными (покрытыми) электродами.
- Автоматическая сварка аналогична полуавтоматической.
Защитная среда:
- Для малоответственных деталей — углекислый газ.
- Для ответственных деталей — инертные газы (аргон, гелий) или их смеси.
- При сварке вольфрамовым электродом в углекислом газе нужно двойное сопло с внутренней струёй аргона для защиты электрода.
Для улучшения качества шва и удаления оксидной плёнки применяют флюсы.
Электроды:
- Штучные электроды из нержавеющей стали (например, «УОНИИ-13/НЖ») делают короче, чем для чёрной стали, из-за их высокого электрического сопротивления, чтобы они не расплавились по всей длине.
- Электроды с голубым покрытием — для сварки пищевой нержавеющей стали (баки, цистерны, трубопроводы).
- Переходные электроды с зелёным покрытием (с повышенным содержанием легирующих элементов, например, «Х25Н18…») нужны для приваривания нержавеющей стали к чёрной.
Где используется нержавеющая сталь?
Нержавеющие стали применяются очень широко:
- Хромистые: клапаны гидравлических прессов, турбинные лопатки, арматура крекинг-установок, режущий инструмент, пружины, бытовые предметы.
- Хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые: бытовые предметы (столовая посуда), ортопедическая стоматология.
- Стабилизированные аустенитные: сварная аппаратура для агрессивных сред, изделия, работающие при высоких температурах (550–800 °C).
Общее применение — строительство и архитектура (лестницы, ограждения), пищевая промышленность. Нержавеющие стали используются как в деформированном, так и в литом состоянии. После холодной обработки или сварки аустенитные марки могут проявлять слабые магнитные свойства из-за структурных изменений.
Суперсплавы: Когда обычная сталь уже не справляется
Есть такие сплавы, где хрома и никеля так много, а железа, наоборот, меньше 50%, что их уже и сталями-то не называют. Это настоящие суперсплавы! Они относятся к высокотемпературным сплавам и обладают просто невероятными свойствами в плане устойчивости к коррозии и жаре.
Их история началась примерно в 1906 году с появлением сплава типа NiCr8020. А чтобы сделать их ещё крепче, особенно при очень высоких температурах, в них добавляют алюминий и титан.
Среди известных торговых марок таких суперсплавов можно встретить:
- Инконель
- Инколой
- Хастеллой
Данные сплавы широко используются там, где важно выдержать крайне высокие нагрузки внешней среды, например:
- В реактивных двигателях
- На электростанциях (например, в газовых турбинах)
- В газовой промышленности
- В химической промышленности
В этих сферах нужна гарантированная высокая прочность при очень высоких температурах или в крайне агрессивных средах, и это на долгосрочную перспективу (иногда речь идёт о сотнях и тысячах часов работы в тяжелейших условиях).
Примеры других стойких сплавов
Помимо уже упомянутых, есть и другие крутые сплавы, такие как:
- Хастеллой
- Кронифер
- Никрофер
Никрофер — это очень устойчивый к коррозии сплав на основе никеля, хрома и молибдена. В зависимости от добавок, он может быть разных видов, например, Nicrofer 3127, Nicrofer 5923, H-C4 или H-C22.
У нас вы можете найти различные виды нержавеющей стали. Напишите нам через форму обратной связи или оформите заказ через корзину, чтобы приобрести нужный вам вид нержавеющей стали.
Другие марки стали и их зарубежные аналоги перечислены в общей таблице аналогов.
