Что входит в состав нержавеющей стали?

Нержавеющие стали

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.

Продукция из нержавеющей стали очень разнообразна. У любого производителя вы сможете найти широкий выбор изделий. Так, например, качественную продукцию, что подтверждают многочисленные отзывы, можно заказать в интернет-магазине БСМ – Металл.

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.

Следует выделить основные физические свойства нержавеющей стали, которые качественно выделяют ее из ряда других металлов. К таким свойствам относятся:

Высокая прочность. Изделия, изготовленные нержавейки отличаются повышенной прочностью в сравнении с аналогами. Благодаря устойчивости к физическим нагрузка, изделия не повреждаются и не теряют начальную форму. Качественная сталь сохраняет надежность более десяти лет.
Устойчивость к агрессивной внешней среде. Подобная сталь практически не подвержена изменениям в связи с условиями окружающей среды. Это позволяет длительное время сохранять эксплуатационные свойства изделия.
Жаропрочность. Изделия из нержавейки устойчивы к высоким температурам, даже при воздействии открытого огня. Также не меняя форму, размеры и свойства при значительных перепадах температур.
Экологичность. Антикоррозийные свойства препятствуют процессу окисления. Кроме того, материал не содержит в составе вредных компонентов, поэтому широко применяется в пищевой промышленности.
Антикоррозийные свойства. Главное свойство, которым обладает такая сталь, это препятствие возникновению ржавчины. Причем сплав не поддается коррозии даже после воздействия кислот или щелочей.
Внешний вид. Внешний вид изделий из нержавейки качественно отличается от предметов из других материалов. Сталь имеет чистый, блестящий вид, который не меняется после длительного срока эксплуатации.
Податливость. Подобный сплав легко обрабатывать, и изготовление из него предмета желаемой формы не составляет труда.

Выбор нержавейки с определенными физическими свойствами зависит от целей ее использования. На сегодняшний день, разнообразие компонентов для производства нержавеющей стали позволяет создать материал с необходимыми характеристиками.

Химический состав

Химический состав нержавеющей стали зависит от типа и марки сплава. Главными особенностями, которые характеризирует нержавейку, являются наличие в составе не менее 10,5% хрома и низкое содержание углерода. Углерод очень важен при изготовлении стали, так как он придает необходимую прочность. Процентная составляющая которого в антикоррозийном сплаве не должна превышать 1,2%.

Также в состав нержавейки может включатся Титан, Фосфор, Молибден, Сера, Никель и Ниобий. В зависимости от химического состава, нержавейка делиться на несколько типов.

Наиболее широко используемая – нержавейка группы А2. Группа А2 содержит в составе 10% никеля, 18% хрома и 0,05% углерода. Большую часть занимает основа, а именно железо с сопутствующими компонентами.

В состав сталей этой группы входят 0,05% углерода, 2% молибдена, 12% никеля и 17% хрома. Благодаря наличию в составе молибдена, сплав устойчив к воздействию кислоты, поэтому часто к нему применяется названия «кислостойкого».

Антикоррозийные стали группы А, благодаря химическому составу, легко поддаются сварке. Именно поэтому такой тип широко используется в промышленности. Из такой стали можно производить детали практически любой формы, с прочным соединением составных частей.

Особое внимание при производстве уделяется стали для пищевой промышленности. Коррозионностойкая сталь таком случае не должна содержать посторонних компонентов, которые могут негативно повлиять на вкусовые качества продуктов, а также примесей опасных для здоровья человека.

Сопротивления стали к коррозии зависит от количества хрома. Чем его составная часть больше, тем устойчивее сплав. Классическая нержавеющая сталь, используемая в обычных условиях, содержит не более 13% хрома. Для противостояния агрессивной среде доля хрома должно превышать 17%. Такой коррозионностойкий спав подходит для использования в кислотной среде.

Высокоустойчивые сплавы сохраняют свои свойства даже в азотной кислоте 50% насыщенности. Для устойчивости против более сильных кислот, в составе увеличивают процент никеля и добавляют другие компоненты в малых количествах.

Классификация нержавеющих сталей

Классификация нержавеющих сталей разнится в зависимости от стран, но имеет общие принципы. Маркировка нержавейки осуществляется в зависимости от химического состава, свойств и внутренней структуры готового материала. Исходя из этого сталь делят на такие типы:

Ферритные. Данная группа сталей характеризируется высоким содержанием хрома, обычно более 20%. Поэтому иногда этот тип называют хромистым. Такой химический состав способствует высокой устойчивости к агрессивной внешней среде. Сплавы этой группы обладают магнитными свойствами. Стали ферритной группы относительно дешевые, широко используются в промышленности, уступая лишь аустенитным.
Аустенитные. Группа противокоррозионных сплавов, которые отличаются высоким содержанием хрома и никеля. За счет этого они отличаются повышенной прочностью и гибкостью в сравнении с аналогами. Также легко поддаются сварке и устойчивы к коррозии. Наиболее широко используемые в промышленности. Относятся к немагнитным металлам.
Мартенситные. Особый тип нержавеющих сплавов. Отличается повышенной прочностью и износоустойчивостью. Не подвержены воздействию высоких температур, при этом содержат минимальную часть вредных компонентов, которые не выделяют паров при интенсивном нагреве. К этой группе относят жаропрочную коррозионностойкую сталь.
Комбинированные. Особый тип стали, комбинирующий свойства вышеуказанных групп. Такие инновационные стали разрабатываются индивидуально в зависимости от требуемых заказчиком свойств. На сегодняшний день выделяют аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные стали.

Детали из нержавеющей стали

В свою очередь, марки нержавеющей стали аустенитной группы делятся на 4 типа:

А1 – сталь, содержащая в составе значительную часть серы, из-за чего более подвержена коррозии чем остальные.
А2 – наиболее широко используемая марка. Легко поддается сварке без потери физических свойств. Морозостойкая, но подвержена коррозии в агрессивной кислой среде.
А3 – производная от А2, но с добавлением стабилизирующих компонентов. Отличается повышенной устойчивостью к высокой температуре и кислой среде.
А4 – сплав с добавление молибдена (до 3%). Характеризуется сопротивлением кислой среде. Широко используется в судостроении.
А5 – схожа с маркой А4. Отличается лишь соотношением стабилизирующих компонентов. Производиться для повышенного сопротивления высоким температурам.

Виды нержавеющей стали не ограничиваются вышесказанными типами. Так как даже малейшее изменения процентного соотношения компонентов могут значительно повлиять на свойства стали.

Область применения нержавеющих сталей

С момента разработки, коррозионностойкие стали применялись только в высокотехнологичном производстве в таких сферах как авиастроение, атомная энергетика, нефтехимическое производство и машиностроении. На сегодняшний день нержавеющие стали широко используются в различных сферах нашей жизни.

Деталь автомобиля из нержавеющей стали

Выделим основные сферы использования нержавеющих сплавов:

Машиностроение. Нержавейка массово используется для производства автомобилей, промышленных станков и различных агрегатов. Обычно применяются ферритные и аустенитные типы.
Химическая промышленность. Химическая промышленность сопровождается использованием агрессивных веществ, для содержания которых требуется специальное оборудование. Для его производства применяют аустенитные сплавы. Производственные емкости, трубы и сосуды не подвергаются воздействию химикатов и не теряют эксплуатационных свойств.
Энергетика. В сфере электроэнергетики используются только высокопрочные материалы, так как прочность и надежность рабочих узлов имеют особую важность.
Целлюлозно-бумажная промышленность. Практически все оборудование в этой сфере изготавливается из высококачественной нержавейки.
Пищевая промышленность. К производству, хранению и перевозки продуктов питания выставлены повышенные требования. Поэтому при изготовлении оборудования можно использовать только стекло, несколько видов пластика и нержавейки. Это обеспечивает повышенный уровень гигиены.

В пищевой промышленности обычно используется сплав с содержанием малого количества компонентов, так как оборудование не подвергается воздействию сверхвысоких температур и агрессивных веществ. Для холодильных установок применяют морозостойкие материалы.

Авиационно-космическая сфера. Особые типы нержавейки стали применять для постройки самолетов, ракет и космических кораблей.
Строительство. Нержавейка широко используется в строительстве и в дизайне. Такие листы не поддаются царапинам и не оставляют следов от рук.

Читать еще: Сталь k340 для ножей плюсы и минусы

Коррозионностойкие стали также применяется во многих сферах, благодаря разнообразию видов и свойств.

Состав нержавеющей стали – какие типы антикоррозийных сплавов существуют

Сегодня все большей популярностью пользуются легированные сплавы, особенно с добавлением хрома, который входит в состав нержавеющей стали, обладающей высокими антикоррозийными свойствами. Мы рассмотрим, какие бывают классы нержавейки.

1 Рассмотрим особенности коррозиеустойчивых сплавов

Стали с различными добавками, улучшающими физические свойства, называются легированными. К ним относятся и нержавеющая сталь, в состав которой обычно входит хром, как основной элемент, отвечающий за сопротивление коррозии. Для этой же цели используются в некоторых случаях никель, ванадий, марганец, медь и даже связанный азот. В гораздо меньшем процентном соотношении добавляются другие элементы, улучшающие качества металла: ниобий, кобальт и молибден, иногда – титан. И, конечно, не обойтись без вечных спутников железа – углерода, серы, фосфора, кремния. К слову, чем меньше их процентная доля в сплаве, тем выше качество стали.

Нержавеющий сплав образуется в том случае, если химический состав имеет включение более 13 % хрома. Если же этот элемент добавить в количестве свыше 17 % от общего соединения компонентов, то сталь будет устойчива к коррозии даже в предельно агрессивных средах. Различают 3 типа нержавейки, которые определяются физическими свойствами. Так, обычный сплав называют просто коррозиестойким, он применяется в быту, а также повсеместно на производстве, где нет необходимости высокой степени защиты металла от агрессивных сред. Второй тип – жаростойкий, у него устойчивость к коррозии сохраняется при крайне высоких температурах. И, наконец, жаропрочный, у которого, как можно понять из названия, в той же агрессивной среде остается неизменной прочность, но коррозия нержавеющей стали у марок этого типа вполне возможна.

Итак, две основные группы нержавеющих сплавов – хромистые и хромоникелевые. Та и другая включают в себя несколько структурных классов. В первую входят мартенситные и ферритные стали, а также еще одна, являющаяся промежуточной и объединяющая в себе некоторые химические показатели двух первых – это мартенситно-ферритный сплав. Во второй группе насчитывается 4 класса: аустенитные, а также переходные аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные и аустенитно-карбидные. Существует также группа хромомарганцевоникелевых сталей, которые, в целом, схожи по своей структуре с хромоникелевыми. Рассмотрим более подробно все вышеуказанные типы и классы.

2 Типы нержавеющих сплавов и их свойства

Как уже было сказано, коррозийную стойкость железо приобретает при добавлении в его расплав другого металла, как правило, благородного или любого цветного. При этом, в зависимости от химического состава сплава, сталь может получить свойства одного из 3 типов нержавейки. Самый простой структурой обладают обычные коррозиестойкие марки, такие как 08X13 и 12X13. Они пластичны и могут быть использованы как в быту в виде различных изделий, так и в промышленности, там, где от деталей и узлов требуется устойчивость к ударным нагрузкам. Как ясно из маркировки, содержание хрома в этих сплавах составляет 13 %. Первые же 2 цифры – это количество углерода, исчисляющееся в сотой доле процента.

Следующие 2 типа относятся к сплавам, которые должны сохранять коррозиестойкость при воздействии высоких температур. В жаростойких сталях добавление хрома (или кремния) в количестве от 28 % и более обеспечивает снижение интенсивности окисления вплоть до полного его прекращения даже при сильном нагреве. Иными словами, окалина практически не возникает по той причине, что на поверхности уже имеется оксидная пленка. В той же степени хром может изменить структуру сплава при выработке жаропрочных марок сталей, которые обладают высокой степенью прочности под большой нагрузкой в процессе сильного и длительного нагрева.

3 Химические свойства хромистых коррозиестойких сталей

Следует отметить, что железо, которое является основой любой стали, имеет несколько состояний, совпадающих с фазами активности и покоя кристаллической решетки, которые зависят от степени коррозийной стойкости. Чем она выше, тем более пассивным считается металл. Наиболее распространенными считаются сплавы с образующейся при закалке мартенситной структурой, обладающие достаточно высокой пластичностью. Согласно химическим характеристикам, это железо в α-фазе (чистый металл), содержащее насыщенный твердый раствор углерода. К таковым относятся пищевая и быстрорежущая нержавейка, из которой изготавливают изделия для использования в быту на кухне, например, всевозможные емкости и ножи. Мартенситные стали способны выдержать контакт со слабоагрессивными химическими веществами.

Другой тип – ферритные сплавы с достаточно высоким магнитным показателем. Разница у них по большей части в форме кристаллической решетки, она имеет кубическую структуру, в отличие от тетрагональной мартенситной. В целом же это средненасыщенный твердый раствор углерода в α-железе с добавлением легирующих элементов, таких как хром. Примечательно, что такие сплавы не подвергаются изменениям при нагреве до предельно возможных температур и не теряют свои свойства. Чаще всего таким изделиям находят применение в пищевой промышленности или для изготовления инструментов. Мартенситно-ферритные сплавы имеют свойства обоих перечисленных типов, то есть они механически устойчивы, обладают высокой прочностью и имеют магнитный потенциал. Но устойчивость к окислительной среде у таких сталей не очень высока, намного ниже, чем у обычных ферритных сплавов.

4 Отличительные черты аустенитных сплавов

В первую очередь рассмотрим аустенитные структуры сталей, которые определяются, как γ-железо (высокотемпературное изменение кристаллической решетки металла) в виде твердого раствора с углеродом. Проще говоря, такие сплавы могут подвергаться межкристаллической коррозии даже при высоком содержании хрома, если не имеют включения дополнительных элементов, таких как титан или ниобий. Во избежание их обязательно подвергают термообработке. В остальном это очень пластичные, прочные и технологичные стали, содержащие, помимо хрома еще и никель, которые относят к разряду конструкционных. Также из этих сплавов изготавливают инструменты, а вот в пищевой промышленности, равно как и для изготовления кухонной утвари, марки данного класса непригодны, поскольку никель весьма аллергенный.

Межкристаллической коррозией называют внутреннее окисление металла, проходящее по границам отдельных зерен стали. По этой причине разрушение изделия остается незаметным, при сохранении характерного блеска узнать о коррозии можно только по звуку при ударах

Что примечательно, каким бы ни был химический состав аустенитных сплавов, они всегда немагнитные. Но при любой холодной деформации, например, под воздействием механических воздействий, они начинают приобретать небольшой магнитный потенциал. Это происходит по той причине, что при нарушении кристаллической решетки аустенит на некоторых участках превращается в феррит. Прочность таких сплавов достигается путем предельного уменьшения содержания углерода, впрочем, до определенного порога – не ниже 0,04 %, по причине присутствия в растворе никеля. В таких условиях легко образуются карбиды, то есть химическое соединение хрома с углеродом. Иногда в сплав добавляют связанный азот, благодаря которому возникают карбнитриды, также повышающие прочность стали. Примером может послужить марка нержавейки Х17АГ14.

Промежуточные сплавы имеют несколько иные характеристики, в частности, аустенитно-мартенситные. Они имеют более низкую коррозиестойкость, чем просто аустенитные структуры, но намного прочнее. При этом данный класс довольно тяжело поддается термообработке, вернее, воздействие на него высокими температурами связано с некоторыми сложностями. Зачастую такие сплавы со свойствами мартенситов требуют не только закалки, но также обработки холодом с последующим отпуском металла. Однако при такой технологии прочность нержавейки переходного класса повышается в несколько раз. В производстве элементов для тяжелых несущих конструкций стали, вроде марок 09X15Н8Ю или 20Х13Н4Г9, не используются, их применяют только для изготовления легких конструкций.

Особенность аустенитно-ферритных сплавов заключается в том, что они содержат сравнительно небольшое количество никеля в сравнении с другими промежуточными классами. За счет этого такие стали, как 12Х21Н5Т или 08Х22Н6Т, имеют гораздо лучшую свариваемость, швы при соединении металлопроката из них получаются очень качественные и прочные на деформацию. Обеспечивается это влиянием ферритной структуры, обеспечиваемой элементами Сr, Ti, Mo или Si. Однако следует отметить, что по той же причине, то есть из наличия ферритообразующих включений, в значительной степени ухудшается жаропрочность, равно как и пластичность. Высокой остается только механическая прочность.

Читать еще: Что тяжелее титан или сталь?

В марках сталей обычно присутствуют буквы кириллицы, они тождественны латинским обозначениям, в частности Ю означает «ювенал» – алюминий, причем так он маркируется только в сталях. Другие элементы могут означаться также не по первым буквам, например кремний – С, от силициума, а марганец – Г, поскольку эта буква имеется в середине слова.

Что входит в состав нержавеющей стали?

Нержавеющая сталь

Общие сведения о нержавеющей стали
Виды и свойства нержавеющей стали
Химический состав нержавеющей стали и соответствие стандартов
Технические характеристики аустенитной нержавеющей стали
Электрохимическая и щелевая коррозия
Практическое использование крепежа на судне
Нержавейка в производстве ножей
Измерение химического состава нержавеющей стали ручным прибором

К нержавеющим сталям относят группу коррозионностойких сталей с содержанием минимум 10.5 % хрома и низким содержанием углерода. Для примера приведем простую таблицу различных сплавов с железом.

Чугун	Fe + C > 2%
Углеродистая сталь	Fe + C 5%
Нержавеющая сталь	Fe + C 10.5%

Кроме Хрома как «основной нержавеющей составляющей» в составе нержавеющей стали могут присутствовать Никель, Молибден, Титан, Ниобий, Сера, Фосфор и другие легирующие элементы определяющие свойства стали.

Основные элементы нержавеющих сталей можно разделить на ферритизирующие и аустенизирующие. Каждый из элементов способствует образованию той или иной структуры:
• Ферритизирующие элементы – это Cr (хром), Si (кремний), Mo (молибден), W (вольфрам), Ti (титан), Nb (ниобий)
• Аустенизирующие элементы – это C (углерод), Ni (никель), Mn (марганец), N (азот), Cu (медь)

Традиционные аустенитные стали, такие как AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10), и ферритные стали, такие как AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17), довольно просты в изготовлении и легко обрабатываются. Как следует из их названий, они состоят преимущественно из одной фазы — аустенита или феррита.

Хотя эти типы имеют обширную сферу применения, у обоих этих типов есть свои технические недостатки:
• У аустенитных — низкая прочность (условный предел текучести 0,2% в состоянии после аустенизации 200 МПа), низкое сопротивление коррозионному растрескиванию.
• У ферритных — низкая прочность (немного выше, чем у аустенитных: условный предел текучести 0,2% составляет 250 МПа), плохая свариваемость при больших толщинах, низкотемпературная хрупкость.

Основная идея дуплексных сталей заключается в подборе такого химического состава, при котором будет образовываться примерно одинаковое количество феррита и аустенита. Такой фазовый состав обеспечивает следующие преимущества:
• Высокая прочность, позволяющая сократить вес изделий
• Высокая коррозионная стойкость, особенно к коррозионному растрескиванию

В стали AISI 430 преобладают ферритизирующие элементы, поэтому ее структура ферритная. Сталь AISI 304 имеет аустенитную структуру в основном за счет содержания около 8% никеля. Для получения дуплексной структуры с содержанием каждой фазы около 50% необходим баланс аустенизирующих и ферритизирующих элементов, соответственно, содержание никеля в дуплексных сталях в будет ниже, чем в аустенитных.

Из-за многообразия дуплексных сталей ее коррозионную стойкость, обычно, приводят в сравнении с аустенитными и ферритными марками. Постоянно появляются новые марки этих сталей так как каждый производитель продвигает свою дуплексную марку. Например, для экономии, в некоторых из недавно разработанных марок для значительного снижения содержания никеля используется сочетание азота и марганца. Единой меры коррозионной стойкости пока не существует. Однако, для классификации марок сталей удобно пользоваться числовым эквивалентом стойкости к питтинговой коррозии (PREN), который рассчитывается как PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N. Например, AISI 304 имеет PREN = 19, AISI 316 PREN = 24, AISI 316L PREN = 26, а дуплексная нержавейка марки EN 1.4507 (2507) PREN = 43.

Несмотря на весь этот интерес, доля дуплексных сталей на мировом рынке составляет, по самым оптимистичным оценкам, от 1 до 3% в основном из-за того, что процесс выплавки дуплексных нержавеющих сталей намного более сложен, чем аустенитных и ферритных сталей и относительно аустенитной она обходится на 15-20% дороже. Подробнее о дуплексной нержавеющей стали здесь.

В такелажной и крепежной практике дуплексная нержавеющая сталь используется, в основном, для производства более прочных и обладающих повышенной коррозионной стойкостью нержавеющих цепей.

Ниже указана более полная таблица наиболее распространенных видов нержавеющих сталей и их соответствие различным стандартам. Первая цифра химического состава обозначает содержание углерода / 100, далее — основные легирующие добавки и их процентное содержание, например:

Наиболее распространенная группа нержавейки A2 = X 5 CrNi 18 10 = углерод-0,05% хром-18% никель-10% = EN обозначение 1.4301 = AISI 304. Необходимо обратить внимание на цифры 18 и 10 в обозначении. В быту, на нержавеющей посуде, часто встречается обозначение 18/10 — это, ни что иное, как сокращенное обозначение нержавейки с процентным содержанием хрома 18% и никеля 10%. Гораздо интереснее другие добавки. Вот их производители умалчивают — это и составляет их коммерческий «секрет» и стоимость дорогостоящих брендов. В таблице ниже указаны виды нержавейки с различным содержанием элементов. Какая достанется вам — покажет только спектрограф. Бытовых способов узнать химсостав, к сожалению, пока не придумали. Вот один из профессиональных примеров проверки химического состава посуды. Кстати, магнитится она или нет — вообще не показатель. Нержавейка может быть магнитной.

Вторая по распространенности группа нержавейки A4 = X 5 CrNiMo 17 12 2 = углерод-0,05% хром-17% никель-12% молибден-2% = EN обозначение 1.4401 = AISI 316. Ее иногда называют «кислотостойкой» или «молибденкой» по понятным причинам.

Руководствуясь таблицей можно найти соответствия часто встречающихся обозначений нержавеющего крепежа наряду с материалом A2 и A4, например:

DIN 7 A1 = Штифт цилиндрический X 10 CrNi S 18 9 — AISI 303 — A1
DIN 125 1.4541 = Шайба плоская DIN 125 материал X 6 CrNiTi 18 10 — AISI 321 — A3
DIN 2093 1.4310 = Диск пружинный тарельчатый X 12 CrNi 17 7 — AISI 301
DIN 127 1.4571 = Шайба гровер пружинная X 6 CrNiMoTi 17 12 2 — AISI 316Ti — A5
DIN 471 1.4122 = Кольцо стопорное наружное X 39 CrMo 17 1
DIN 472 1.4310 = Кольцо стопорное внутреннее X 12 CrNi 17 7 — AISI 301

DIN 934 A2 = Гайка шестигранная X 5 CrNi 18 10 — 1.4301 — AISI 304
DIN 933 A4 = Болт с шестигранной головкой X 5 CrNiMo 17 12 2 — 1.4401 — AISI 316

Также видно, что нержавейка 316L отличается от 316 более низким содержанием углерода.

Способы изготовления и виды металла нержавейка

Металл нержавейка применяется в разных сферах деятельности. Он имеет выдерживает влияние факторов окружающей среды, не выделяет вредных веществ при эксплуатации. Из этого материала изготавливают разные изделия — посуду, емкости для воды, трубы и т. д.

Пластина из нержавеющей стали

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

Состав и структура

Черный металл нержавейка — сплав, в составе которого содержится не менее 13% хрома. Виды нержавеющей стали:

Коррозиестойкие. Классические сплавы, на которых не образуется ржавчина при нормальных условиях эксплуатации.
Жаростойкие. Устойчивы к образованию ржавчины при воздействии высоких температур.
Жаропрочные. Под воздействием высоких температур у материала сохраняется показатель прочности, на поверхностях не образуется ржавчины.

Чтобы сделать нержавеющую сталь устойчивой к появлению коррозии в агрессивных средах, нужно добавить в состав хром. Оптимальное количество от общей массы — 17%.

Характеристики и свойства

Характеристики нержавеющей стали:

Податливость. Из заготовок можно создавать детали разной формы.
Высокая антикоррозийная устойчивость. На поверхностях нержавейки не появляется ржавчины при их повреждении или воздействии различных химических веществ.
Красивый вид. Из этого материала получаются блестящие изделия без пятен, затемнений.
Экологичность. Нержавейка не окисляется. В составе не содержится вредных компонентов, которые могут попасть в питьевую воду или пищу.
Высокая прочность. Детали из нержавейки имеют повышенный показатель прочности. Поверхности устойчивы к механическому воздействию.
Устойчивость к воздействию химических веществ, факторов окружающей среды.
Жаропрочность. Она не изменяют свою форму даже под воздействием открытого пламени.

Читать еще: Как отличить чугун от стали визуально?

Характеристики нержавейки зависят от компонентов ее состава. Наиболее распространенные —сера, ниобий, никель, молибден, фосфор, титан.

Ниобий (Фото: Instagram / chelmett)

Изготовление

Существует 3 метода изготовления нержавеющей стали:

Мартеновский. Традиционная методика, применяемая многие десятилетия на разных металлургических, литейных предприятиях. Свое название способ берет от инженера, который создал печь для плавки металлов. Оборудование нагревается до 1700 °C. Длина — 16 метров. Высота — 1 метр. Ширина — до 6 метров. Подобные ванны подходят для переплавки 900 тонн нержавеющей стали.
Электросталеплавительный. Для производства стали применяют электропечи, которые имеют ограниченный доступ к кислороду, поступающему в рабочую камеру. С помощью подобного оборудования можно добиться нагревания до 1650 °C.
Конверторный. Для проведения этого метода плавки металлов не нужен внешний источник энергии. С помощью конвертора можно добиться высокой скорости плавки — до 40 минут.

Около 60% нержавеющей стали произведено с помощью электросталеплавительного метода.

Мартеновская печь (Фото: Instagram / lena__sahara)

Сферы применения

Нержавеющий металл применяется в разных сферах:

Химической промышленности. Чтобы работать с агрессивными составами, нужно применять специальное оборудование. Детали для него изготавливаются из аустенитных сплавов. Емкости, трубы, которые изготовлены из нержавейки, устойчивы к воздействию химических веществ, не теряют эксплуатационных свойств.
Машиностроении. Нержавеющая сталь используется при изготовлении деталей для сборки автомобилей, промышленного оборудования.
Пищевой промышленности. К емкостям, которые предназначены для хранения, транспортировки продуктов, применяются высокие требования. Для производства сосудов можно применять стекло, нержавеющую сталь, определенные виды полимеров.
Энергетике. Нержавейка подходит для изготовления рабочих узлов.
Авиационно-космической. Благодаря добавлению в состав нержавеющей стали дополнительных компонентов производители смогли выпустить сплавы на ее основе. Они получили большую популярность в производстве космических кораблей, самолетов.
Целлюлозно-бумажной промышленности. Оборудование для этой сферы в большинстве своем изготавливается из нержавейки.

Еще одна популярная сфера деятельности, где применяется нержавеющая сталь, — строительство. Из нее изготавливают строительные материалы, инструменты.

Самолет (Фото: Instagram / npo_nauka)

Достоинства и недостатки

Высокая прочность, износоустойчивость.
Повышенный срок службы изделий из нержавейки — 50 лет.
Устойчивость к образованию ржавчины.
Стерильность материала. Металл может применяться в пищевой промышленности, медицине, поскольку даже при повреждениях не выделяет вредных веществ.
Особенности вида. Поверхности нержавейки не нужно покрывать декоративными составами для изменения оформления.

Некоторые виды нержавеющей стали плохо обрабатываются механическим способом.

Особенности ухода

Особых правил по уходу за нержавейкой придерживаться не нужно. Загрязнения можно протирать влажной тряпкой с моющими средствами. Важно не использовать жесткие щетки, чтобы сохранить целостность поверхностей.

Нержавеющая сталь применяется в разных сферах деятельности. Для получения сплавов с измененным свойствами они насыщаются легирующими добавками. Металл может применяться в нестандартных областях.

Нержавеющая сталь

На странице «Нержавеющая сталь — описание» Вы можете найти интересную информацию о сталях как-то: физические, химические свойства сталей, области их применения, различные марки нержавеющих сталей и др.

Основные сведения

Нержавеющие стали, которые можно также отнести к более широкому классу коррозионностойких сталей — материалы, обладающие высокой стойкостью к коррозии во влажной атмосфере и слабоагрессивных водных растворах.

Коррозией называется разрушение металлов и сплавов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой. Коррозионная стойкость — способность материала сопротивляться коррозионному воздействию среды.

Основой нержавеющих сталей является железо. Основным легирующим элементом, обеспечивающим стойкость к коррозии, является хром (Cr). Также в состав указанных материалов обычно входят углерод (C), кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (P). Многие из нержавеющих сталей содержат в качестве легирующих элементов никель (Ni), который улучшает коррозионную стойкость и жаропрочность стали; молибден (Mo), ниобий (Nb), которые повышают рабочую температуру стали; кобальт (Co), повышающий износостойкость материала.

Классификация

Наиболее распространенной является классификация сталей по их структуре. Выделяют следующие типы коррозионностойких сталей:

ферритный;
мартенситный;
аустенитный;
ферритно-мартенситный;
аустенито-мартенситный;
аустенито-ферритный.

Стоит отметить, что, как правило, в особый класс выделяют коррозионностойкие сплавы на основе никеля, хрома и никеля, никеля и молибдена.

Структуры сталей отличаются благодаря различным способам их охлаждения после высокотемпературной обработки. Структура наряду с химическим составом оказывает большое влияние на стойкость материала к коррозии в тех или иных агрессивных средах, что, в свою очередь, определяет области применения изделий из конкретного сплава или стали. Свойства нержавеющих сталей определяются химическим составом стали, а также ее структурой. Указанные признаки особенно важны для определения среды, в которой стоек тот или иной материал.

Мартенситный и мартенсито-ферритные стали обладают хорошей коррозионностойкие стойкостью в атмосферный условиях, слабоагрессивных средах (например, в слабых растворах солей, кислот), а также имеют высокие механические свойства.

Основной рабочей средой ферритных сталей являются растворы азотной кислоты аммиака, аммиачная селитра, смесь фосфорной, азотной, фтористоводородной кислот, а также некоторые другие окислительные агрессивные среды. Стали данного класса становятся хрупкими при температуре 475 °С, а также имеют сравнительно невысокие показатели прочности и жаропрочности. Стоит отметить плохую свариваемость ферритных сталей и низкую коррозионную стойкость сварных швов.

Аустенитные стали обладают хорошими показателями механических и технологических свойств, а также стойки в большом количестве агрессивных сред. Стали данного класса имеют высокую пластичность и прочность, а также хорошо обрабатываются.

Аустенито-ферритные и аустенито-мартенситные стали по коррозионной стойкости схожи со сталями аустенитного класса, но превосходят их по механическим характеристикам. Так аустенито-ферритные стали имеют повышенный предел текучести, аустенито-мартенситные — повышенную прочность.

Марки нержавеющих сталей

Необходимо сказать несколько слов о маркировке легированных сталей. В ее основу положена буквенно-цифровая система (ГОСТ 4543-71). Легирующие элементы: марганец — Г, кремний — С, хром — Х, никель — Н, вольфрам — В, ванадий — Ф, титан — Т, молибден — М, кобальт — К, алюминий — Ю, медь — Д, бор — Р, ниобий — Б, цирконий — Ц, азот — А.; Количество легирующего элемента в процентах указывается цифрой, стоящей после соответствующего индекса. В начале перед буквенным обозначением пишется (регламентируется маркой) в виде цифрового значения умноженное на 10 процентное содержание углерода в стали. Отсутствие цифры после индекса элемента указывает на то, что его содержание менее 1,5 %. Высококачественные стали имеют в обозначении букву А, а особо-высококачественные — букву Ш, проставляемую в конце.

Например, сталь 12Х2Н4А содержит 0,12% С, около 2% Cr, около 4% Ni и менее 0,025% S и P.

Достоинства / недостатки

Достоинства

обладают высокой коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах;
имеют более низкую стоимость по сравнению с коррозионностойкими сплавами на никелевой основе.

Недостатки