Чем хороша нержавеющая сталь

Характеристики нержавейки

Содержание статьи

В современном мире нержавейка является незаменимым материалом при производстве разных разновидностей изделий. Она применяется в пищевой, медицинской, металлургической и военной промышленности.

Свойства нержавейки

Сегодня такой материала, как нержавейка является достаточно популярным при производстве многих изделий промышленного и бытового назначения. Нержавеющая сталь представляет собой материал, который производится из стали с добавлением отдельных примесей, которые замедляют или делают процесс образования коррозии на металле невозможным.

Основным достоинством нержавеющей стали является то, что она обладает высоким уровнем устойчивости к появлению ржавчины.

В зависимости от добавленных к стали элементов нержавейка может обладать разными внешними качествами и свойствами. Если каких-либо примесей будет больше или меньше, то процесс коррозии либо будет вообще невозможен, либо он появится спустя длительное время использования предметов, созданных из данного материала.

Нержавеющая сталь применяется для производства промышленного и бытового оборудования, посуды и многих других вещей, которые сталкиваются с влиянием агрессивной среды.

На промышленных предприятиях нержавейку получают путем добавления к стали таких элементов, как:

В зависимости от того, какие виды стали производятся, определяется количество тех или иных элементов в нержавейке. Благодаря данным веществам сталь меняет свои физические и химические свойства, что позволяет использовать этот, материал для изготовления разного рода продукции.

Все добавляемые к стали элементы влияют на ее качества. Для того чтобы получить материал, устойчивый к появлению коррозии и обладающий высоким уровнем прочности, добавляется:

В стали также не обойтись и без таких элементов, как

  • марганец,
  • фосфор,
  • сера,
  • кремний,

которые являются частью железной руды. Они являются верными спутниками этого материала для производства нержавейки. На ее качества они практически не влияют.

Нержавейка сама по себе является уникальным материалом. Она не только обладает рядом преимуществ, но и отличными внешними качествами. Ее сияющая поверхность позволяет использовать этот материал в качестве декоративной отделки зданий и ограждений. Нержавеющая сталь чаще всего становится основной для создания перил для лестниц.

Таблица. Технические характеристики нержавейки.

Сталь хромоникелевая Хромистая никелевая молибденовая Жароупорная Хромистая
Тип ASTM (AISI) 304 304L 321 316 316L 316 Ti 310S 430
Удельный вес (гр/см) 7,95 7,95 7,95 7,95 7,95 7,95 7,95 7,7
Структура Аустенитная Ферритная
Способность электрического

сопротивления при 20 0,72 0,72 0,72 0,74 0,74 0,75 0,79 0,60 Механические свойства при 20 градусов Твердость

по Бринеллю — НВ отжиг НВ 130-150 125-145 130-185 130-185 120-170 130-190 145-210 135-180 с деформацией в холодном состоянии НВ 180-330 180-230 Твердость

По Роквеллу — HRB / HRC Отжиг НRВ 70-88 70-85 70-88 70-85 70-85 70-85 70-85 75-88 с деформацией в холодном состоянии HRC 10-35 Rm(N/mm2) — Сопротивление рястяжению c деформацией (Предел прочности) Отжиг 500-700 500-680 520-700 540-690 520-670 540-690 520-670 440-590 в холодном состоянии 700-1180 610-900 Rp(0,2) (N/mm2) — Предел упругости Отжиг 195-340 175-300 205-340 205-410 195-370 215-380 205-370 250-400 с деформацией в холодном состоянии 340-900 400-860 Отжиг Rp(1) (N/mm2) минимальный 235 215 245 245 235 255 255 275 Удлинение 50мм А(%) 65-50 50-10 65-50 60-40 60-40 60-40 60-40 60-40 30-22 20-2 Сжатие отжиг Z(%) 75-60 75-60 65-50 75-60 75-65 75-60 70-55 70-60 Ударная Вязкость KCUL (Дж/см2) 160 160 120 160 160 120 160 50 KVL (Дж/см2) 180 180 130 180 180 130 180 65 Механические свойства при нагревании Упругость при различных температурах Rp(0,2) (N/mm2) при 300 С 125 115 150 140 138 145 165 245 при 400 С 97 98 135 125 115 135 156 215 при 500 С 93 88 120 105 95 125 147 155 Rp(1) (N/mm2) при 300 С 147 137 186 166 161 176 181 при 400 С 127 117 161 147 137 166 171 при 500 С 107 108 152 127 117 156 137 Термическая обработка температура образование окалины непрерывное обслуживание 925 925 900 925 925 925 1120 840 прерывистое обслуживание 840 840 810 840 840 840 1030 890 Другие свойства Свариваемость очень хорошая очень хорошая хорошая очень хорошая очень хорошая хорошая хорошая достат. хорошее хрупкое соед. Вытяжка очень хорошая очень хорошая хорошая хорошая хорошая хорошая хорошая достаточно хорошая

Преимущества нержавейки

Главные преимущества, которые дает использование нержавеющей стали:

  • Изделия приобретают прочность. Они становятся более надежными и могут прослужить длительное время, которое составляет более десяти лет.
  • Жаропрочность. Изделия могут выдерживать перепады температур и приобретают устойчивости к высоким температурам.
  • Изделия становятся устойчивыми к любым условиям окружающей среды.
  • Изделия производятся из экологически чистого материала.
  • Изделия получаются привлекательными с точки зрения внешних характеристик.
  • Изделия не подвергаются образованию ржавчины и налета.

В целом можно отметить, что применение нержавеющей стали при производстве разнообразных видов изделий является эффективным способом получения качественной продукции, которая способна прослужить долгие годы.

Виды нержавейки

На современных промышленных предприятиях производится большое многообразие вариантов нержавейки. Все они обладают различными физическими и химическими характеристиками, которые следует учитывать при выборе продукции для производства тех или иных изделий.

Практически в каждом аспекте человеческой жизнедеятельности невозможно обойтись без нержавеющей стали. Из нее производятся разные виды изделий, которые применяются не только на промышленных предприятиях или в медицине, но в быту. Электроника, посуда, медицинские инструменты, приборы для домашнего использования, оружие и многое другое производится из разных видов стали. Главным образом используются для таких целей аустенитные виды стали.

Все есть несколько видов стали, которые представлены следующими вариантами:

  • Аустенитные стали. Они состоят из самой стали с добавлением примерно 20 процентов хрома, 4.5 процентов никеля.
  • Дуплексные стали состоят из 25 процентов хрома, полутора процентов никеля и в некоторые марки добавляется азот в небольшом количестве.
  • Ферритные стали характеризуются содержанием хрома до 29 процентов.
  • Мартенситные стали содержат до 13 процентов хрома и до 4 процентов никеля.
  • Иные виды сталей характеризуются тем, что в них добавляется меньшее количество хрома и никеля. Однако в них есть множество примесей разных элементов.

Внимание: При производстве нержавейки необходимо использовать согласно стандартам качества не менее 10.5 процентов хрома.

В нашей стране на производственных предприятиях используется преимущественно аустентичная сталь, которая представлена несколькими марками трехсотой и четырехсотой серий.

Статьи по теме

Легированная сталь

В современном мире имеется большое количество разновидностей стали. Это один из самых востребованных материалов, который используется практически во всех отраслях промышленности.

Марки нержавеющей стали

В начале прошлого столетия специалистам в области металлургической промышленности удалось заметить, что взаимодействие хрома и кислорода является лучше, чем с железом.

Источник

Какими бывают нержавеющие стали и где их применяют?

Сложно представить себе жизнь современного человека без нержавеющей стали. Создание сплавов с антикоррозийными свойствами стало настоящим прорывом не только в металлургии, но также во многих других отраслях промышленности. О свойствах такого металла мы и поговорим в нашей статье.

Состав

Нержавеющая сталь была изобретена в 1913 г. и сразу же начала активно использоваться в промышленности. Это изобретение по праву считается одним из самых важных в истории сталелитейной отрасли. К нержавейке относятся сплавы с хромом, в которых содержание последнего составляет 10,5% и более. Включение этого элемента придает материалу особые характеристики:

  • высокую прочность;
  • хорошую свариваемость;
  • легкость холодной формовки;
  • противодействие ржавлению;
  • долгий срок службы;
  • привлекательный внешний вид.

Включение хрома обеспечивает создание на поверхности готовых деталей высокопрочной оксидной плёнки — именно она и сдерживает окислительные процессы.

Уровень сопротивления стали ржавлению напрямую зависит от доли хрома. Чем выше будет его концентрация, тем более стойким получится сплав. В классическом варианте нержавейка содержит порядка 13% хрома, для использования в агрессивных средах дозировку повышают до 17% — такие сплавы можно использовать в кислотных средах. Доказано, что они сохраняют все свои основные характеристики даже в растворе азотной кислоты. На долю углерода в таких сталях приходится не более 1,2% в составе. В качестве дополнительных легирующих компонентов могут вводиться кобальт, титан, ниобий и марганец. Для повышения стойкости к щелочным средам в сплав добавляют никель.

Основные свойства

Нержавеющая сталь пользуется высоким спросом не только благодаря своим противокоррозийным свойствам, но также за счёт разнообразия физических характеристик материала. К ее основным свойствам можно отнести следующие моменты.

  • Повышенная прочность — любые изделия, выполненные из нержавеющего сплава, характеризуются большей прочностью по сравнению со своими аналогами. За счет стойкости к интенсивным физическим нагрузкам такие изделия не утрачивают свою первоначальную форму и не изменяют технических характеристик длительное время.
  • Стойкость к внешним агрессивным средам — сплав не меняет своих свойств под действием внешних факторов, поэтому эксплуатационный ресурс изделия из нержавейки очень продолжителен.
  • Жаростойкость — изделия из антикоррозионных сплавов устойчивы к повышенным температурам, они сохраняют свои характеристики даже при воздействии открытого пламени и температурных скачков.
  • Экологичность — хромированные составы практически не содержат вредных примесей, поэтому повсеместно используются в пищевой промышленности.
  • Внешний вид — изделия из нержавейки своим видом выгодно отличаются от предметов, выполненных из других металлов. Такая сталь имеет блестящий, чистый вид, который остается неизменным даже после продолжительного использования.

Сравнение с другими материалами

Нержавеющую сталь часто сравнивают с биостеклофарфором, оцинковкой и латунью. Остановимся подробнее на сходствах и отличиях этих материалов. Чаще всего антикоррозийные стали сравнивают с латунью. Несмотря на схожесть параметров плотности, удельного веса, коэффициента теплопроводности и других характеристик, это принципиально разные материалы. Так, нержавеющая сталь относится к более выносливым металлам, ей не страшны механические и тепловые нагрузки, она не меняет своих характеристик при контакте с агрессивными средами.

В то же время её прочность создает определенные сложности в ходе обработки — резка такого металла довольно сложна, чаще всего используют лазер. В этом смысле латунь будет более удобной в сравнении с нержавейкой, она мягче и пластичнее, проще принимает необходимые формы. Хотя по стойкости к агрессивным воздействиям явно проигрывает. Таким образом, выбирая между латунью и нержавеющим сплавом, в первую очередь нужно определить эксплуатационную среду и основные факторы использования материала — в зависимости от этого можно делать выбор с учетом возможности самих металлов. Немаловажным критерием выбора станет и финансовая составляющая. Обычно изделия из нержавейки стоят намного дороже аналогов, выполненных из латуни.

Если сравнивать противокоррозионные и оцинкованные сплавы, то основное различие заключается в долговечности. При изначально равных эксплуатационных условиях нержавейка служит дольше — срок её использования достигает 50 лет и более. Оцинковка, даже при самом бережном отношении и соблюдении технологических требований, не будет сохранять своих свойств дольше 20-25 лет. Впрочем, для большинства сфер, где сегодня используются оцинкованные металлы (корпус бытовой техники, профнастил и некоторые другие) нержавейка станет отнюдь не самым удачным выбором. Из-за высокой концентрации легирующих примесей в структуре сплава и сложности технологии его производства себестоимость материала возрастает.

Изделия из коррозийноустойчивых сплавов стоят как минимум на 50% дороже аналогов из оцинковки — эти траты не компенсирует даже длительный срок службы. Однако в условиях специфических сред оцинкованный металл не обеспечит желаемых эксплуатационных характеристик. Поэтому высокая стоимость нержавейки будет с лихвой окупаться в атомной энергетике, автомобилестроении и космической отрасли.

Нержавеющие стали представлены в самых разных модификациях — они могут быть матовыми, зеркальными, рифлеными, гофрированными, перфорированными или гладкими. Но основу официальной классификации составляет способ производства.

Ферритные

К группе ферритных сплавов относят любые противокоррозионные стали с хромом, в которых концентрация последнего достигает 30%. Подобные сплавы проявляют повышенные ферромагнитные качества, то есть способны намагничиваться даже при эксплуатации в предельно пониженных температурах вне границ магнитного поля. Среди плюсов подобных составов выделяют:

  • высокую прочность;
  • пластичность;
  • устойчивость к окислению.

Такая сталь востребована при изготовлении трубного и листового профилированного проката.

Аустенитные

Для аустенитных сталей типична максимально высокая доля никеля и хрома — в совокупности их концентрация составляет порядка 33%. Металл данного типа характеризуется эластичностью, высокой прочностью и легкостью сварки на высоте. Сплав проявляет устойчивость к любым электромагнитным воздействиям, он резистентен к агрессивным растворам и абсолютно экологичен. Аустенитную сталь относят к категории сложно обрабатываемых металлов.

Все марки аустенитной стали из группы нержавеющих разделяются еще на 4 подгруппы.

  • А1 — сплав с повышенной концентрацией серы. Такой состав подвержен окислению в большей степени, нежели все остальные.
  • А2 — самая востребованная марка стали. Устойчива к воде, но в агрессивной кислотной среде может подвергаться коррозионному разрушению.
  • А3 — это сталь производная от А2. В ее состав вводятся специальные стабилизирующие компоненты, которые делает материал устойчивым к кислотным растворам и действию повышенных температур.
  • А4 — в этот сплав вводится до 3% молибдена. Получил широкое распространение в судостроении.

Мартенситные

Чтобы получить мартенситную структуру, нужно закалить металлический сплав с его последующим отпуском. В данном случае закалку заготовки производят путем нагрева материала до температуры, превышающей критическую отметку, а затем производят максимально стремительный отпуск. В результате кристаллическая решетка материала перестраивается, он приобретает большую твердость, прочность, упругость, повышается температура плавления. Если при этом повысить долю углерода, то возрастет устойчивость металла к износу.

Комбинированные

Комбинированные сплавы предполагают объединение свойств стали нескольких видов.

  • Аустенитно-ферритные — для таких материалов характерен низкий процент никеля, легирование выполняется титаном, медью и ниобием. Доля хрома при этом максимальна. Такие сплавы с легкостью выдерживают даже самые сильные ударные воздействия. Их характеризует пластичность и устойчивость к коррозии.
  • Аустенитно-мартенситные — в таких составах содержание хрома чуть меньше, в пределах 12-18%. На долю никеля приходится порядка 3-8%. Укрепление структуры осуществляется при температурном воздействии 970 градусов и более с отпуском при 450-500 градусов. Подобные сплавы проявляют повышенную текучесть и повышенную свариваемость.

Маркировка и популярные марки

В промышленности принято несколько систем обозначений нержавеющих сталей. Так, Американским институтом стали и сплавов была внедрена система AISI. В соответствии с ней сплавы делятся на несколько серий:

  • серия 200 — включает только одну марку AISI 201;
  • серия 300 — состоит из аустенитных и комбинированных сплавов;
  • серия 400 — включает ферритные и мартенситные сплавы на основе хрома.

На территории нашей страны маркировка производится с учетом требований ГОСТ, которые задают следующие алгоритмы:

  • первая цифра обозначает углерод, указанный в сотых долях процента;
  • все остальные цифры указывают на содержание того или иного элемента, после которого они стоят в маркировке;
  • если концентрация легирующей добавки ниже 1%, то цифра не пишется.

Среди самых популярных нержавеющих сплавов выделяют следующие.

  • AISI 304 (08Х18Н10) — не содержит серы и фосфора, нашел широкое применение в продовольственной и фармацевтической промышленности. Из этого металла делают трубопроводы и производственные линии. Может использоваться при изготовлении мебели и монтажа лестничных ограждений.
  • AISI 316 (10Х17Н13М2) — в отличие от пищевых составов, такая сталь усилена примесями молибдена. Устойчива к морской воде, может работать в кислотных средах при воздействии повышенных температур.
  • AISI 316T (10Х17Н13М2Т) — добавка титана многократно повышает термическую стойкость материала и успешно противостоит ионам хлора. Применяется для производства теплообменного оборудования.
  • AISI 321 (08Х18Н10Т) — материал с повышенной жаростойкостью. Используется для производства элементов, работающих в условиях высокой агрессивности, то есть трубопроводов, котлов и теплообменников.
  • AISI 430 (12Х17Н) — ещё один жаропрочный сплав. Предназначается для изготовления втулок, валиков и других подвижных деталей, работающих в растворах солей и кислот.
  • AISI 201 (12Х15Г9НД) — бюджетная альтернатива составу AISI 304. Сплав отличает меньшее содержание хрома и никеля. Чаще всего из такой стали делают мебель, заграждения, решетки для гриля и барабаны для стиральных машинок.

Сферы применения

Остановимся подробнее на основных направлениях использования стального сплава с противокоррозийными свойствами.

  • Машиностроение. Нержавейка применяется при создании промышленных станков, машин и всевозможных агрегатов. Чаще всего в данной сфере используются аустенитные или ферритные металлы.
  • Химическая промышленность. Химпром тесно связан с применением агрессивных составов, для хранения которых нужно специализированное оборудование. Именно его и делают из сталей, устойчивых к окислению.
  • Энергетика. В энергетической отрасли востребованы самые прочные сплавы, поскольку принципиальным моментом является надежность основных узлов.
  • Бумажно-целлюлозное дело. В этой отрасли почти все оборудование делают из нержавейки.
  • Пищепром. К транспортировке и хранению продовольствия предъявляются исключительные санитарно-гигиенические требования. Потому при создании оборудования для данной отрасли можно брать только стекло, несколько разновидностей пластика, а также нержавейку.
  • Авиационная и космическая отрасль. Здесь хромированную сталь используют для изготовления ракет, космических кораблей, а также самолетов.

Способы обработки

Исключительная прочность нержавеющей стали создает препятствия при её механической обработке. Подобные манипуляции сопряжены со многими сложностями — ресурс режущей пластины, деформационное упрочнение, а также удаление стружки. При этом в зависимости от концентрации хрома и никеля разные типы противокоррозионных сплавов могут иметь разную обрабатываемость. Чаще всего этот материал подвергают следующим типам воздействия.

Сатинирование

Может использоваться для стальных изделий как в практических, так и в декоративных целях. Чтобы добиться необходимых параметров шероховатости и убрать царапины с изделий из нержавейки, их подвергают шлифовке и полированию. После выполнения этих действий текстура поверхности стального изделия напоминает сатин или даже атлас. Помимо улучшения визуальных характеристик, шлифование позволяет устранить мельчайшие поверхностные изъяны и сделать их почти полностью незаметными. В промышленности используют пневмонапильник ленточного типа или шлифмашинку барабанно-ленточного типа. В домашних мастерских шлифование обычно выполняют вручную при помощи специальной шлифовальной ленты.

Травление

Один из самых распространённых способов обработки изделий из нержавейки. Данная манипуляция позволяет быстро удалить с поверхности металлического изделия всевозможные дефекты. К процедуре часто прибегают после проведения термообработки и для устранения следов сварки. Кроме того, травление удаляет оттенок побежалости с поверхности и обновляет пассивный слой на металле, создавая дополнительную защиту от негативного воздействия высоких температур.

В производственных условиях для травления используют расплавленные щелочные среды либо кислотные растворы. В домашних мастерских обработка производится при помощи специальных желеобразных травильных паст. Они имеют сложный состав — в них входят плавиковая, азотная и соляная кислоты. Эти компоненты могут представлять опасность для жизни и здоровья человека, поэтому в ходе травления следует придерживаться правил техники безопасности.

Хромирование

Подобная обработка нержавейки позволяет повысить устойчивость к трению, ударам и другим механическим воздействиям. Она увеличивает стойкость к окислению и к тому же улучшает внешний вид готового изделия. Однако выполнять хромирование возможно исключительно в производственных условиях, так как для осуществления данных работ требуется специализированное оборудование, особые расходные материалы, а также наличие соответствующего опыта работы.

Для возвращения изначальных характеристик сплава нержавейку часто подвергают воздействию концентрированных кислот — пассивации. Для улучшения стойкости к окислению прибегают к воронению.

Ржавеет ли и как удалить ржавчину?

Некоторые разновидности нержавейки при длительной эксплуатации могут подвергаться коррозии. Обычно это обусловлено особенностями структуры, то есть введением тех либо иных металлов. При этом такие стали имеют некоторые достоинства, которые в полной мере нивелируют подверженность окислительным процессам. Если такое произошло, можно вернуть эстетичный вид изделию одним из следующих способов.

  • Содой — 1 ст. л. пищевой соды растворяют в 1,5-2 ст. л. воды и наносят получившийся раствор на ржавое пятно зубной щеткой. Сода удаляет пятно максимально деликатно, не повреждая зерен. После этого останется только тщательно промыть изделие и вытереть насухо.
  • Кетчупом — содержащаяся в нем уксусная кислота эффективно разрушает ржавчину и тем самым облегчает её удаление. Всё, что нужно для очистки изделий — просто покрыть поврежденный участок, оставить на полчаса, а затем стереть ржавчину влажной салфеткой.
  • Цитрусовыми — лимон и лайм являются надежными помощниками в деле избавления от ржавчины, в некоторых случаях они поистине творят чудеса. Для проведения очистки предварительно посолите загрязненную металлическую поверхность и выдавите верху цитрусовый сок. Подождите несколько часов, ополосните и оставьте сушиться.

Нельзя использовать для удаления следов коррозии сильные абразивные порошки и металлическую губку. Они будут царапать поверхность, удалят защитное покрытие и только ухудшат состояние изделия.

О том, как правильно удалить ржавчину смотрите в следующем видео.

Источник

Читайте также:  Грибок металла что это
Поделиться с друзьями
Металл и камни