26.12.2024
1193
Коррозионностойкая сталь, ее качества и марки
В чем преимущества? Коррозионностойкая сталь — материал, обладающий высокой устойчивостью к воздействию агрессивных сред. Эти качества она получает благодаря особому способу производства и легирующим добавкам.
Что учесть? Такая сталь используется там, где обычные типы металла быстро теряют свойства под воздействием коррозии. Применение коррозионностойкого материала особенно актуально в условиях повышенной влажности, при контакте с химическими веществами или в морской воде. Использование такой стали увеличивает срок службы конструкций и оборудования, а также снижает затраты на их обслуживание и ремонт.
В статье рассказывается:
Особенности коррозионностойкой стали
Сегодня в мире необходимы такие материалы, которые выдерживают неблагоприятные погодные условия. Например, на них не образуется ржавчина, они сохраняют первоначальные свойства, не теряют устойчивость и прочность.
Есть металлы, которые имеют способность поглощать водяные пары из воздуха, это увеличивает их коррозию. Свойство называют гигроскопичностью, благодаря ему удается избежать образования ржавчины при влажности до 45 процентов.
Однако когда сырость достигает 70 %, практически любой материал становится неустойчивым к влаге. Поэтому необходимы металлы с защитными свойствами и высокой устойчивостью.
В крупных производствах активно используют коррозийную сталь. Этот сплав имеет ряд свойств, которые позволяют продлить срок эксплуатации и сохраняют прочность материала даже в неблагоприятных условиях. В его составе находятся железо, хром и компоненты, которые принято называть легирующими.
Это разные химические вещества, они нужны для изменения начальных характеристик материала. Например, к ним относят никель, ванадий, титан, вольфрам и кобальт.
В различных видах промышленности сегодня используют коррозионностойкую сталь с жаропрочными свойствами. Это позволяет строить из данного материала трубы, перила, ограждения. Активно она задействована в нефтяной, химической, пищевой, атомной промышленности. Металл используют и в быту, например, из него делают столовые приборы, ножи, лестницы, элементы оборудования и техники.
Фото: EyeEm / Freepik
Так как сталь очень прочная и не ржавеет, важно понимать, как добиваются этого эффекта. В материале большое содержание хрома. Он находится в виде пленки на поверхности стали, что защищает поверхность от окислительных процессов. Кислород просто не проникает внутрь. Однако нужно выбирать правильный способ нанесения состава.
Коррозионностойкую жаростойкую сталь изобрел английский металлург Гарри Брирли. В 1913 году он запатентовал технологию. Материал начали использовать в отраслях промышленности.
Свойства коррозионностойкой стали
Если брать стандартную сталь, она тоже обладает уникальными свойствами: коррозионностойкими, жаропрочными и жаростойкими. При добавлении хрома в состав защитные функции усиливаются. Считается, что металлы с коррозийной устойчивостью должны иметь в сплаве более 10 % хрома.
Читайте также
«Быстрорежущая сталь: виды, применение, маркировка»Благодаря этому появляются такие свойства:
- способность противостоять появлению ржавчины;
- хорошая прочность;
- отличная свариваемость;
- легкость работы с металлом при холодной деформации;
- долговечность: материал продолжительное время сохраняет свойства;
- привлекательный внешний вид изделий из металла.
Состав коррозионностойкой стали
Жаростойкие сплавы и коррозионностойкие стали в составах обязательно имеют хром и железо. Эти добавки нужны, чтобы металл смог полностью раскрыться за счет сочетания с данными присадками появляются уникальные свойства.
Так, при добавлении хрома формируется защитная пленка, способствующая удержанию на поверхности кислорода, а это защищает от коррозии.
Любая коррозионностойкая сталь должна соответствовать ГОСТам, чтобы ее можно было использовать на производстве. Сплавы обязательно изготавливают по стандартам.
Жаропрочная тонколистовая сталь с антикоррозийными свойствами допускается к производству на основании ГОСТа 25054-81. Документ учитывает все характеристики, которыми должен обладать металл, описывает пропорции, добавку химических веществ в состав, регулирует механизм выплавки и размеры, формы выпуска. Есть сталь коррозионностойкая и по ГОСТу 5632 2014.
Еще один ГОСТ 6032-2003 определяет порядок испытаний, чтобы проверить металл на прочность, способность к противостоянию образованию ржавчины, особенно в неблагоприятных условиях. Стандарт позволяет оценить результаты, контролировать качество. Требования прописаны в виде алгоритмов испытаний. Так, металл погружают в серную/азотную кислоту и следят за прочностью.
Фото: nuraghies / Freepik
Если коррозионностойкие и жаропрочные стали и сплавы обработаны хромом, то металлы обладают стойкостью. Изделие способно сохранять внешний вид даже в агрессивной среде:
- При добавлении более 13 % хрома в слабоагрессивных средах ржавчина не появляется.
- Если внесено более 17 % хрома, материал становится устойчивым в щелочной, окислительной и других агрессивных средах.
Можно ли объяснить такие свойства с точки зрения химического процесса понятным языком?
Считается, что хром образует пленку, ее называют пассивирующей. Это переход поверхности сплава в неактивное состояние, потому что на нем образуется тонкий слой защитных соединений, которые мешают образованию коррозии. Пленка не дает кислороду проникать в структуру металла.
Важно, чтобы поверхность изначально не имела повреждений, иначе сквозь них вещество будет попадать внутрь, образуя ржавчину.
Для закрепления результата в сталь также добавляют углерод, кремний, марганец, фосфор и серу. Эти элементы позволяют улучшить ее физико-механические свойства. Также для устойчивости при изготовлении сплава могут использоваться никель, титан, кобальт, медь, марганец. Нержавеющая коррозионностойкая сталь должна соответствовать ГОСТу.
Для фиксации кристаллической решетки железа необходимо добавить в сплав никель. Также одним из закрепителей выступает углерод. Он позволяет устоять перед перепадами температуры. Если дополнительно использовать присадку титана, это существенно меняет сплав, делая его очень прочным и защищенным от агрессивной среды.
[sgInset53]Виды коррозионностойкой стали
В ГОСТах прописаны допустимые варианты сплавов, которые можно использовать в производстве.
Читайте также
«Виды и марки стали листового проката»Деление на группы и разновидности проводится, исходя из структуры вещества, добавок к металлу, а также по количеству углерода в составе. Выделяют несколько классов коррозионностойких сталей.
Ферриты
Это сплавы, которые содержат очень много хрома, около 30 % в некоторых составах. В ГОСТе указано, что на эти стали обычно ставят маркировку в виде буквы F. Зато в сплаве не так много углерода, менее 1 %.
Эти металлы имеют свойства намагниченности, их еще называют ферромагнитными. При низкой температуре идет активизация этих веществ.
При изготовлении такого сплава нужно соблюдать пропорции содержания углерода и хрома.
Фото: pvproductions / Freepik
Благодаря составу металл обладает стойкостью к появлению ржавчины, очень пластичен, высокопрочен.
Выделяют такие свойства коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов:
- хорошо поддается холодной деформации;
- может долго удерживать свойства и не подвергаться образованию ржавчины;
- поддается термообработке с использованием отжига.
Мартенситы
Это отдельная группа, которая имеет определенную структуру, чтобы можно было отливать металл и использовать термообработку для изготовления слитков.
Закаляют сталь при крайне высоких температурах, а чтобы получить нужную форму, ее при выпуске сразу же охлаждают. Такой перепад способствует перестройке кристаллической решетки, она делает металл единым, хотя одновременно может возрасти и его хрупкость.
Если все правильно выполнено, данные сплавы обладают такими свойствами:
- высокая прочность;
- увеличенная твердость;
- стойкость к ржавчине;
- упругость;
- жаростойкость.
Доля углерода в сплаве повышена, поэтому металл становится износостойким и долго прослужит на производстве.
Аустениты
Еще один класс стали, который гораздо интереснее, чем предыдущие образцы: его химическое строение включает углерод, добавленный в молекулярную решетку железа. Это активизирует свойства при условии внесения в сплав около 33 % хрома и никеля.
Эта пропорция используется для создания высокопрочного металла, который необходим на многих производствах.
Коррозионностойкие нержавеющие стали и сплавы класса обладают такими качествами:
- пластичность в холодном и горячем состоянии;
- прочность;
- возможность проводить сварку на больших высотах;
- сопротивляется при агрессивной среде, даже в азотной кислоте;
- экологически чистый металл;
- стойкость к электромагнитным излучениям.
Чтобы металл был стабилен, в сплав обязательно добавляют никель, его доля должна быть около 9 %. Также необходимо ввести в состав такие вещества как титан и ниобий.
Фото: rorozoa / Freepik
Это существенно удорожает производство, однако делает сплав устойчивым к различным условиям. Коррозии такие металлы практически не поддаются.
С подобными сплавами очень тяжело, так как они имеют сильный запас прочности, с трудом поддаются обработке, для получения результата используют двойную закалку и отжиг.
Комбинированные сплавы
Бывает две их разновидности: когда сочетаются аустенитно-мартенситная форма либо аустенитно-ферритная. Коррозионностойкие высоколегированные стали делятся, таким образом, на:
- Аустенитно-ферритный сплав содержит в себе много хрома и никеля, около 20 %. Также добавляются ниобий, медь и титан. При термической обработке можно менять некоторые свойства металла, делать его более пластичным или твердым. На производстве их ценят за возможность справляться с нагрузками разной мощности.
- Аустенитно-мартенситная разновидность сплава имеет в составе от 12 до 18 % хрома, от 3,7 до 7,5 % никеля и нередко добавки из алюминия.
Это позволяет сделать металл стойким, высокопрочным, он крайне крепок к образованию коррозии.
Закалка его производится при температуре около 975 градусов, а выпускают металл при 500. Сплавы выходят текучие, они сильно деформируются при обработке.
Используются в сварке и отлично подходят на производстве за счет механических свойств.
Маркировка коррозионностойкой стали
Выделяют порядка пятидесяти марок этих металлов с добавлением хрома и никеля.
В соответствии с ГОСТом, аустениты маркируются:
- 12Х18Н10Т. В них есть никель, титан; используют в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
- 12Х18Н10Т. Необходимы при производстве трубопроводов.
- 12Х15Г9НД. В состав добавлены никель, марганец и медь. Используется для изготовления емкостей и трубопроводов для химических растворов.
Марки мартенситных сталей:
- 20Х13, 30Х13. Применяются при изготовлении бытовой техники.
- 14Х17Н2. В составе можно обнаружить никель. Используют при производстве оборудования, которое задействовано при крайне низких температурах.
Ферриты:
- 08Х13. Подходит для изготовления кухонной техники.
- 12Х13. Используется для создания емкостей, в которых хранят спиртосодержащую продукцию.
- 12Х17. Коррозионностойкая и жаропрочная сталь. Из нее делают котлы, в которых можно хранить и обрабатывать продукты питания.
Есть и зарубежные марки AISI 201 и AISI 202. Это продукция аустенитной группы, известная как металлы из Американского института стали и сплавов.
Фото: evening_tao / Freepik
В составе имеется хром, марганец, азот, медь, что делает их очень прочными; они отлично деформируются, но держат форму; благодаря балансу химических веществ стойкость к появлению коррозии довольно высока.
AISI 201 и AISI 202 часто можно увидеть в составе бытовых приборов, различной техники для дома, в трубах и строительных конструкциях. Разница в этих типах заключается в особом содержании веществ.
Например, AISI 201 дополнительно снабжен углеродом, медью, марганцем и серой, это делает его прочным, но поддающимся обработке. AISI 202 содержит большое количество никеля, что позволяет ему хорошо себя рекомендовать в агрессивных средах.
Есть и отечественные аналоги этих коррозионностойких сталей:
- AISI 201 часто заменяют на 12Х15Г9НД;
- AISI 202 похож на 12Х17Г9АН4.
Часто задаваемые вопросы о коррозионностойкой стали
Есть ли разницу между ней и простой нержавеющей?
Не стоит говорить, что данные группы можно отнести к одному и тому же составу.
Нержавейка – это понятие, к которому относят любые виды стали, устойчивой к появлению коррозии. В ней, как правило, много хрома.
Коррозионностойкая сталь имеет более сложный и богатый состав, ей присущи разные свойства, которые позволяют использовать этот металл практически на любых производствах, эксплуатировать долгое время и не боятся ржавчины.
Какая разновидность самая популярная?
Такой считается марка из серии 300, относящаяся к аустенитной коррозионностойкой стали. В составе есть никель, углерод, хром, титан. Обладает значительной прочностью, при этом пластична и универсальна, долговечна.
Появляется ли ржавчина на коррозионностойкой стали?
Невозможно создать металл, который будет на 100 % защищен от воздействия окружающей среды. К тому же, иногда при изготовлении происходит нарушение технологии, а это запускает процесс коррозии.
Фото: nuraghies / Freepik
Ржавчина может появляться не на всей поверхности металла, а на каких-то его частях, например, на зазорах или после обработки, когда был частично снят защитный слой. Локальные поражения нередки, поэтому говорить, что металл защищен от коррозии, не стоит. Хотя, если сравнивать с другими видами, то этот обладает значимым запасом прочности.
Сталь коррозионностойкая жаропрочная должна соответствовать ГОСТам.
Какие минусы есть у таких металлов?
Защитные свойства предусматривают добавление различных веществ, что значительно удорожает производство. Также есть риск появления коррозии при неправильной обработке с помощью высокой температуры. Металл требует профессионального подхода при работе, также следует выбирать правильную область его применения.
Читайте также
«Отпуск стали после закалки: виды, этапы и цвета»Современная промышленность использует качественные материалы, устойчивые к появлению коррозии. Сегодня изобретен вид стали, практически не поддающийся образованию ржавчины. Напомним, что коррозия способствует быстрому разрушению металла, а затраты на ремонт и восстановление как правило очень высоки.
Поэтому вместо того, чтобы бороться с поражением, было решено изобрести такую разновидность стали, которая сможет противостоять разрушению. Этот материал очень эффективен, при правильном производстве обладает рядом свойств, которые позволяют использовать его и в быту, и в технических цехах, в строительстве и пищевой промышленности.
Изображение в шапке статьи: P.Design04 / Freepik
Читайте также
