Нержавеющая сталь: виды и назначение

Устойчивые к коррозии нержавеющие стали обладают одним общим свойством – они содержат металлы, доля которых и определяет свойства стали. Это молибден, никель, титан и другие элементы. Процентное содержание и соотношение данных компонентов, закрепленное ГОСтом, оказывает доминирующее влияние на механические свойства стали и особенности ее обработки.

Общая классификация нержавеющих сталей осуществляется по химическому и структурному составу, который определяет сферу применения и потребительские свойства нержавеющей стали.

Сегодня в мировом металлопрокате различают следующие виды нержавеющей стали:

Аустенитные стали. Этот вид нержавейки в процессе производства предполагает прямое внедрение атомов углерода в кристаллическую решётку железа, что в совокупности с другими легирующими элементами обеспечивает непревзойдённо высокую твёрдость получаемому металлу. Обычно в качестве основных легирующих компонентов в этом классе выступают хром (18 ...25 % Сг), обеспечивающего жаро- и коррозионную стойкость и никель (8...35 % Ni), стабилизирующего аустенитную структуру и повышающего жаропрочность, пластичность и технологичность сталей в широком интервале температур.

Что и позволяет применять аустенитные стали в качествe коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких, криогенных конструкционных материалов в химических, теплоэнергетических и атомных установках, гдe oни подвергаются совместному действию: напряжений, высоких температур и агрессивных сред. Такая сталь не обладает магнитными свойствами.

Аустенитная нержавейка, благодаря своим качествам, в настоящее время доминирует на рынке стального проката, составляя более 70% мирового оборота металла этой категории. Этот класс нержавейки имеет номенклатурное обозначение 300. Примеры таких сталей: 
08X18H10T, 12X18H10T, 03Х18Н11, 08Х18Н12Б, 10X14Г14H4T, 08X17Н13M2T, 02Х8Н22С6 и пр.

Ферритные или хромистые нержавеющие стали. В составе этой нержавеющей стали - хром превалирует (до 17%) относительно других легирующих элементов и общего состава. Этот вид нержавеющей стали обладает ярко выраженными магнитными свойствами и высокой сопротивляемостью агрессивным внешним средам, превосходя по стойкости хромоникелевые аустенитные стали, включая кислотные растворы, они не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением.

При дополнительном легировании кремнием и алюминием хромистые стали могут быть использованы для оборудования, работающего в окислительных условиях при высоких температурах.

Широкое применение хромистых ферритных сталей с обычным содержанием углерода и азота сдерживается из-за чрезмерной хрупкости их сварных соединений. Высокая чувствительность к надрезу при нормальной температуре делает их непригодными для изготовления оборудования, работающего под давлением, при ударных и знакопеременных нагрузках. Такие ферритные стали используют для изготовления ненагруженных устройств и изделий

Нержавейка этой категории обозначается цифрой 400 и широко применяется в химической и тяжёлой промышленности, а также при изготовлении отопительного оборудования. Ферритные сплавы выгодно отличаются более низкими ценами, а по количеству потребления занимают второе место, после аустенитной стали, пользуясь высоким спросом в собственной рыночной нише. Примером таких сталей могут быть нержавеющие стали: 08Х13, 08Х23С2Ю, 04Х14Т3Р1Ф (ЧС-82), 15Х25Т.

Дуплексные стали. Это высоколегированные стали, основу структуры которыx составляют двe фазы: аустенит и феррит. Количествo каждой из них обычнo от 40 до 60 %. В cвязи с этим признаком зa рубежом такие стали назвали дуплексными. Аустенитно-ферритные стали разработаны в качестве заменителей хромоникелевых сталей аустенитного класса. Процентное соотношение хрома и никеля может изменяться - 18 – 28% и 4,5 – 8% соответственно. Учитывая коррозионную стойкость, дуплексные стали в основном применяются на производствах с высокой концентрацией хлорида.

Нержавеющие дуплексные стали зa рубежом широко применяются в качествe конструкционного материала для теплообменногo оборудования. Для этих конструкций хромоникелевые аустенитные стали малопригoдны, вследствиe склонности к хлоридному коррозионнoму растрескиванию. Дуплексные стали обладают такжe преимушествами перeд сплавами на основе меди, которыe склонны к щелевой коррозии и к образованию питтингов. Примеры дуплексных сталей: 03Х23Н6, 08Х22Н6Т (ЭП 53), 12Х21Н5Т (ЭИ811), 08Х21Н6М2Т (ЭП 54), 08Х18Г8Н2Т (КО-3), DMV 22.5 (UNS S31803), SAF 2205 (UNS S31803) и пр.

Мартенситные стали. Этот закалённый металл создан на базе специфической углеродной микроструктуры, характеризующейся максимальной прочностью, дополняемой явлением технологической «памяти металла». Мартенситные стали обладают магнитными свойствами. Эта нержавеющая сталь характеризуется низким содержанием примесей и повышенной износостойкостью: содержание углерода умеренное, хрома – 12%. Если обычные 11... 12%-ные хромистые стали обладают высокой прочностью до 500 градусов Цельсия, то стали, дополнительно легированные карбидообразующими элементами, обладают высокими прочностными характеристиками до 650 градусов Цельсия, что позволяет их использовать для изготовления современного энергетического оборудования. Молибден и вольфрам, кроме того, устраняют развитие хрупкости в процессе длительной эксплуатации хромистых сталей при высоких температурах.

Применение некоторых видов мартенситных сталей:

Жаропрочные стали. Применяются для производства деталей и машин, которые работают в условиях высоких (до 800 градусов Цельсия) температур, где требуется продолжительная износостойкость. К отечественным маркам жаропрочной нержавейки относятся: 08Х18Т1, 10Х23Н18, 12Х13, 14Х17Н2, 20Х23Н18, 30Х13 и 40Х13. Из зарубежных аналогов следует отметить сталь AISI 321.

И все же, примерно 95% всех сталей, применяемых в промышленности, составляют аустенитная и ферритная группы.

Правильный выбор нержавеющей стали определяет долговечность и эффективность использования приобретённого металла. Поэтому, кроме маркировки, очень важно понимать структуру и физико-химические свойства тех или иных классов нержавейки. Чтобы деталь, изготовленная из нержавеющей стали, была долговечной и прочной, необходимо внимательно отнестись к выбору стали.

Сталь высокого качества может применяться во многих сферах промышленности.

По материалам сайтов:

http://weldzone.info
http://www.mpstar.ru
http://www.etstal.ru