Как делают нержавеющую сталь?

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:

  1. Коррозиестойкие. Классические сплавы, на которых не образуется ржавчина при нормальных условиях эксплуатации.
  2. Жаростойкие. Устойчивы к образованию ржавчины при воздействии высоких температур.
  3. 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:

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

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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:

  1. 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.
  2. Машиностроении. Нержавеющая сталь используется при изготовлении деталей для сборки автомобилей, промышленного оборудования.
  3. Пищевой промышленности. К емкостям, которые предназначены для хранения, транспортировки продуктов, применяются высокие требования. Для производства сосудов можно применять стекло, нержавеющую сталь, определенные виды полимеров.
  4. Энергетике. Нержавейка подходит для изготовления рабочих узлов.
  5. 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.
  6. 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

  1. Высокая прочность, износоустойчивость.
  2. Повышенный срок службы изделий из нержавейки — 50 лет.
  3. Устойчивость к образованию ржавчины.
  4. Стерильность материала. Металл может применяться в пищевой промышленности, медицине, поскольку даже при повреждениях не выделяет вредных веществ.
  5. 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.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Жаропрочность. Изделия из нержавейки устойчивы к высоким температурам, даже при воздействии открытого огня. Также не меняя форму, размеры и свойства при значительных перепадах температур.
  4. Экологичность. Антикоррозийные свойства препятствуют процессу окисления. Кроме того, материал не содержит в составе вредных компонентов, поэтому широко применяется в пищевой промышленности.
  5. Антикоррозийные свойства. Главное свойство, которым обладает такая сталь, это препятствие возникновению ржавчины. Причем сплав не поддается коррозии даже после воздействия кислот или щелочей.
  6. 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.
  7. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
Читайте также  Фитинги для тормозных шлангов ваз

Детали из нержавеющей стали

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

  1. А1 – сталь, содержащая в составе значительную часть серы, из-за чего более подвержена коррозии чем остальные.
  2. А2 – наиболее широко используемая марка. Легко поддается сварке без потери физических свойств. Морозостойкая, но подвержена коррозии в агрессивной кислой среде.
  3. А3 – производная от А2, но с добавлением стабилизирующих компонентов. Отличается повышенной устойчивостью к высокой температуре и кислой среде.
  4. А4 – сплав с добавление молибдена (до 3%). Характеризуется сопротивлением кислой среде. Широко используется в судостроении.
  5. 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:

  1. Машиностроение. Нержавейка массово используется для производства автомобилей, промышленных станков и различных агрегатов. Обычно применяются ферритные и аустенитные типы.
  2. 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.
  3. Энергетика. В сфере электроэнергетики используются только высокопрочные материалы, так как прочность и надежность рабочих узлов имеют особую важность.
  4. Целлюлозно-бумажная промышленность. Практически все оборудование в этой сфере изготавливается из высококачественной нержавейки.
  5. 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.

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

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

Где применяют и как делают нержавеющую сталь

Большой рывок в развитии металлургической промышленности сделали разработка и получение нержавейки. Нержавеющая сталь имеет высокий уровень антикоррозионной защиты. Легирующие элементы, входящие в состав, образуют поверхностную оксидную пленку, защищающую материал от воздействия агрессивных сред.

Сырьем для производства является чугун или отработанный металлопрокат. В полученный из него расплав добавляются хром, титан, молибден, никель. Содержание хрома в антикоррозионной стали от 10,5%. Сплав содержит также углерод, придающий материалу необходимую твердость и прочность. Количество данного вещества не должно превышать 1,2%.

Классификация

В металлургической промышленности различают более двухсот видов легированных сплавов. Они отличаются присутствием в составе разного количества дополнительных химических элементов.

Существует четыре основных типа нержавейки.

  • Ферритные. Это малоуглеродистые сплавы, содержащие более 20% хрома, менее 0,15% углерода. Они имеют объемную кристаллическую структуру. Прочные, пластичные. Сталь данного вида обладает магнитными свойствами.
  • Аустенитные. Коррозионностойкие сплавы, имеющие в составе 18% хрома, от 8 до 9% никеля. Они сохраняют пластичность в холодном и горячем состоянии, хорошо поддаются сварке, обладают высокой прочностью. Существуют нестабилизированные и стабилизированные марки. Для последних сортов характерно присутствие титана и ниобия.
  • Мартенситные. Стали данного вида содержат 17% хрома, 0,05% углерода. Металлы пластичны, обладают упругостью, не вступают в реакцию с агрессивными средами. Они не подвержены воздействию высоких температур, считаются износостойким материалом.
  • Комбинированные. Существуют аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные стали. Разработка и производство таких сплавов проводится под требования заказчика.

Маркировка нержавеющей стали

В России легирующие сплавы производятся в соответствии ГОСТ 5632-2014. Маркировка — сочетание цифр и буквенного обозначения. Число, стоящее в начале, говорит о содержании углерода в сплаве. Цифры, расположенные после букв, указывают среднюю массовую долю легирующего элемента, который указывается в виде букв русского алфавита.

Состав зарубежных марок нормируется стандартами, существующими в стране производителя. В Российской Федерации популярны стали AISI, получившие название от американского научно-исследовательского института «The American Iron and Steel Institute». Первая цифра указывает на тип сплава, две последующих говорят о порядковом номере во всей группе данного класса. Сниженное количество углерода в системе AISI обозначается дополнительной буквой L.

Таблица соответствия популярных зарубежных марок с российскими аналогами

Марка стали ГОСТ 5632-2014 AISI
Ферритная 08Х13; 12Х13; 12Х17 409; 410; 430
Аустенитная 12Х18Н10Т; 08Х18Н10; 08Х17Н13М2 321; 304; 316
Мартенситная 20Х13; 30Х13; 40 Х13 420

Достоинства нержавеющих сталей

С развитием экономического и научно-технического прогресса растут требования к качеству материалов, используемых в областях народного хозяйства.

Преимущества легированных металлов:

  • Высокий уровень антикоррозионных свойств.
  • Соответствие нормам, предусмотренным правилами пожарной безопасности.
  • Надежность, долгий срок службы без изменения технических характеристик.
  • Идеально сочетание с любыми строительными материалами.
  • Многообразие поверхностей: шлифованная, полированная, матовая, декоративная.
  • Широкий выбор металлопрокатной продукции.
  • Простота в обработке, формовании, сборке деталей, выполненных из данного вида стали.
  • Большой ассортимент марок, обладающих уникальными свойствами.
  • Экологическая безопасность, гигиена.

Применение

Перечисленные преимущества способствуют удержанию лидирующих позиций на рынке металлопроката. Антикоррозионные сплавы являются незаменимым материалом в тяжелом машиностроении, энергетической, нефтегазовой и сельскохозяйственной сферах.

Материал востребован в следующих областях народного хозяйства:

  • Строительство, архитектура;
  • производство оборудования, инструментов медицинского назначения;
  • целлюлозно-бумажное производство;
  • пищевая промышленность;
  • транспортное машиностроение;
  • химическая промышленность;
  • электроэнергетика и электроника;
  • производство бытовой техники и предметов домашнего хозяйства.

Декоративные качества нержавеющих металлов и высокий уровень антикоррозионных свойств дают возможность использовать изготовленные из них детали и элементы для фасадов, рекламных установок, витрин, фонтанов. Из легированного материала изготавливают перила, двери, лестницы, лифты.

Жаропрочная нержавеющая сталь

К категории жаропрочных материалов относятся сплавы, способные под воздействием температур свыше 550º С сохранять свою структуру и не менять качественных характеристик. Химический состав и маркировка данного вида регламентирует ГОСТ 5632 — 2014. По способу производства такая нержавейка бывает литейной и деформируемой.

Металлы различаются по способности выдерживать определенные нагрузки при высоких температурах. В соответствии с этими показателями выделяют три вида нержавейки.

  • Теплоустойчивая нержавеющая сталь. Не поддается коррозии при 600°С.
  • Жаростойкая. Проявляет инертность к агрессивным средам при температурах свыше 550°С.
  • Жаропрочная. Противостоит механическим нагрузкам при 400 — 850°С.

По составу материалы с повышенной жаропрочностью бывают:

  • Мартенситные. Марки, произведенные с применением перлитных добавок. Смесь металлов подвергается закалке при 950 — 1100 ºС. Полученные сплавы содержат более 0,15 % углерода, 11-17 % хрома и небольшое количество никеля, вольфрама, молибдена, ванадия. Они не вступают в реакцию со щелочами и кислотами. Продолжительное нахождение во влажной среде не отражается на их технических характеристиках.
  • Аустенитные. Стали имеют гомогенную или гетерогенную структуру. В гомогенном составе, не подвергаемом закалке, содержится повышенное количество углерода и максимум легирующих элементов: Ni, Сг, Мп, Mo, V, Nb. Такие сплавы устойчивы к температурам до 500°С. К данному классу относятся: 06Х14Н6Б, 08Х18Н12Т, 20Х23Н18, 07XI6H9M2. Гетерогенные марки в процессе производства проходят закалку и старение. Это необходимо для образования карбидных, карбидно-нитридных и интерметаллидных соединений. Они упрочняют границы матрицы и придают необходимую жаростойкость сплаву при температурах от 700 до 750°С. Представителями данного вида являются стали: 08Х17Н13М2Т, 20Х25Н20С2, 45Х14Н14В2М.
  • Никелевые и кобальтовые. Это одни из лучших жаропрочных материалов, способных сохранять в неизменном виде все технические параметры при температурных режимах до 900°С. Эти марки делятся на гомогенные и гетерогенные сплавы. К ним относятся: ХН77ТЮ, ХН55ВМТФКЮ, ХН70МВТЮБ.

Применение жаропрочных сталей

Легированные металлы, устойчивые к высоким термическим нагрузкам, используются для производства труб, изготовления деталей, составных частей машин, агрегатов, промышленного оборудования. В этот список входят:

  • детали термических печей;
  • детали конвейерных лент транспортеров печей;
  • установки для термообработки;
  • камеры сжигания топлива;
  • моторы, газовые турбины;
  • аппараты для конверсии метана;
  • печные экраны;
  • выхлопные системы; нагревательные элементы.

Жаропрочный нержавеющий металл – лучший материал для производства деталей и механизмов, эксплуатация которых будет проходить в агрессивных средах, при повышенных температурах.

Таблица соответствия зарубежных и российских марок

Класс стали AISI ГОСТ 5632-2014
Аустенитные 303 12Х18Н9

Полированная нержавеющая сталь

Данный вид нержавейки представляет собой материал с абсолютно гладкой поверхностью и высоким отражающим эффектом. Технологический процесс ее производства отличается от остальных видов нержавейки способом обработки поверхности. Она проводится на специальном оборудовании с использованием контрольно-измерительных приборов.

Этапы шлифовки листового проката.

  1. Обработка абразивными материалами с помощью специальной ленты.
  2. Шлифование мелкозернистыми шкурками или щетками.
  3. Финишная отделка шлифовальными кругами до зеркального состояния.

Сферы применения полированного нержавеющего металлопроката:

  • Трубы со шлифованной поверхностью используются для транспортировки нефти, газа, жидких пищевых продуктов и спирта.
  • Полированный металлопрокат востребован у дизайнеров. Он позволяет создавать креативные архитектурные проекты.
  • Материал широко используется для изготовления бытовой техники, медицинского оборудования и инструмента, приборов для пищевой промышленности.

Полированные легированные металлы применяют во всех областях народного хозяйства, где требуется абсолютно гладкий и прочный материал, отвечающий нормам экологической безопасности.

Пищевая нержавеющая сталь

Данный вид металлопроката относится к шлифованным и отличается от остальных сортов особым способом обработки его поверхности. Финишный слой материала пищевого назначения шлифуется до появления блеска. Данный вид нержавейки экологически безопасен, не вступает в реакцию с кислотами, щелочами, моющими средствами.

Популярные марки и их применение:

  • 08Х18Н10 – широко используется для выпуска пищевого оборудования.
  • 08Х13 – металл, подходящий для изготовления кухонной посуды, столовых принадлежностей.
  • 20Х13, 40Х13 – идеальный материал для производства моек и емкостей, в которых проводят тепловую и гигиеническую обработку продуктов. Его используют для выпуска оборудования, предназначенного для производства вина, спирта, продуктов питания.
  • 08Х17 – востребованный материал для посуды, подвергающейся воздействию высоких температур.

Оптимальное количество легирующих элементов, входящих в состав нержавейки, образует защитную пленку на поверхности металла. Использование данного вида стали необходимо для производства изделий, которые подвергаются долгому воздействию паров воды, нагреванию и кипячению жидких пищевых продуктов. Благодаря свойствам пищевой стали при приготовлении еды не происходит химического взаимодействия между продуктами и емкостью, в которой они находятся.

Заключение

Развитие научно-технического прогресса и появление современных синтетических материалов не оказали влияние на востребованность нержавеющей стали. Залогом ее популярности являются уникальные свойства. Повышенная стойкость к коррозии и высоким температурным нагрузкам, надежность, сохранение технических характеристик в процессе длительной эксплуатации, соответствие нормам экологической безопасности.

Используемая литература и источники:

  • Л. Н. Паль-Валь, Ю. А. Семеренко, П. П. Паль-Валь, Л. В. Скибина, Г. Н. Грикуров. Исследование акустических и резистивных свойств перспективных хромо-марганцевых аустенитных сталей в области температур 5—300 К
  • Скороходов В. Н., Одесский П. Д., Рудченко А. В. «Строительная сталь»
  • The Discovery of Stainless Steel(англ.). British Stainless Steel Association
  • Статья на Википедии

Всё о нержавеющей стали

Коррозийностойкая (нержавеющая) сталь — сложнолегированная сталь, стойкая против коррозии в атмосфере и агрессивных средах.

Классификация нержавеющей стали

Нержавеющие стали — это стали, содержание хрома в которых не менее 12%. Хром создает защитную пленку на поверхности металла, которая очень инертна, за счет чего стали становятся коррозионностойкими, нержавеющими. Большим преимуществом хромированной пленки является способность восстанавливаться при участии кислорода после физико-химических воздействий.

Нержавеющие стали подразделяются на следующие основные группы:

  • аустенитные;
  • ферритные;
  • мартенситные;
  • ферритно-аустенитные.

Аустенит — это гранецентрированная и высокотемпературная вариация сплавов железа, совокупность легирующих элементов, образующих твердый раствор. Стали этого типа дополнительно к хрому содержат некоторое количество никеля (10-25%), что позволяет усилить их сопротивляемость коррозии. Магнитные свойства отсутствуют. Высокая прочность, стойкость к окислению и высоким температурам делают данный тип нержавеющей стали наиболее применяемым в промышленности. Номенклатурная серия — 300.

Феррит — это основная составляющая железа и его сплавов, является твёрдым раствором, который образуют углерод и легирующие элементы. Структура феррита представляет собой объемноцентированную кубическую кристаллическую решётку. Проявляет магнитные свойства. Пониженное включение хрома (менее 17%). Высокая стойкость к окислению в кислотной среде. Имеют широкое применение в химической и пищевой промышленности. Вторые по популярности после аустенитных сталей. Номенклатурная серия — 400.

Мартенсит — микроструктура, которая имеет игольчатый тип, проявляется в закаленных сплавах и чистых полиморфных металлах. Физический механизм создания мартенсита абсолютно не похож на аналогичные процессы, происходящие в стали при изменении температурных режимов. Мартенситный процесс бездиффузионен, атомы перемещаются по сдвиговому механизму с большой скоростью в тысячи метров в секунду. Мартенситные стали проявляют магнитные свойства. Низкое содержание хрома и углерода. Обладают хорошей газовой коррозионной стойкостью в слабоагрессивных средах. Основу применения составляют режущие инструменты, элементы конструкций в пищевой и химической промышленности. При упрочнении никелем и медью хорошо сопротивляются износу, возможно применение для промышленного оборудования.

Сферы использования нержавеющей стали

Сразу необходимо заметить, что применение нержавеющей стали напрямую зависит от её типа, а точнее от ее коррозийной стойкости. Также важно то, что коррозийная стойкость сталей применима в условиях определенной агрессивной среды. То есть следует учитывать, какие компоненты среды будут действовать на нержавейку и какому типу коррозии она будет преимущественно подвергаться. Рассмотрим варианты использования нержавеющей стали в различных областях народного хозяйства и промышленности с учетом характеристик их классов.

Нержавеющие сплавы с высокой стойкостью к окаливанию используются в электротехнике. Данный нержавеющий металлопрокат также имеет значительное электрическое сопротивление. Вдобавок, их применение выгодно и с экономической стороны — основа окалиностойких — это недорогое железо. Окалиностойкость достигается за счет присадок из пассивных металлов — хром, алюминий, кремний. Таким образом, данные элементы выступают в роли легирующих.

Жаропрочная нержавейка используется в судостроении, для изготовления элементов самолетов и ракет. Например из таких нержавеющих сталей изготавливают детали турбин и реактивных двигателей.

Ферритные стали активно применяются в пищевой промышленности. Специфичные свойства этих сталей позволяют удовлетворить строжайшим запросам этой сферы. Из них выплавляют нержавеющий лист с нужными свойствами. Главные ограничения здесь обусловлены требованиями гигиены. В частности, значительно снижено использование легирующих присадок. Также из таких сталей делают различные инструменты для медицинских целей и детали для автомобилей.

Нержавеющие стали с повышенным содержанием легирующих элементов применяются для трубопроводов и электроэнергетики. Только такая нержавейка обладает необходимой коррозийной стойкостью.

Очень широко применяются аустенитные нержавеющие стали. Из этой нержавейки делают различное оборудование для химической, пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности. Трубы и нержавеющий круг из стали находят применение в станкостроении и автомобильной промышленности. Из нее производят всевозможные металлоконструкции, которые все более популярны в строительной архитектуре. Без нержавеющей стали не может обойтись машиностроение и металлургия. Надежность, легкость обработки, эстетичность и сочетаемость с другими неметаллическими элементами позволяет использовать нержавейку в дизайне интерьера и других областях искусства. Человек все более ощущает присутствие нержавеющей стали в повседневном быту. Многие элементы обихода частично состоят из нержавеющей стали.

Обширным потребителем нержавейки является транспортное машиностроение. Громадные объемы перевозок грузов с различной агрессивностью среды требуют применения высоколегированных сталей лучших марок. Нержавеющие стали такого класса позволяют создавать многоцелевые емкости, с помощью которых достигается значительная экономия в данной области.

Нержавеющая сталь: свойства и применение

Нержавеющая сталь — практичный и долговечный материал. Появилась эта сталь около ста лет назад. Однако массово применять в строительстве и архитектуре ее начали совсем недавно.

Преимущества нержавеющей стали:

  • долговечность;
  • простота обслуживания (требует лишь периодической очистки мягкой губкой с использованием моющих средств);
  • привлекательный внешний вид. Она идеальна для широкого применения в архитектуре и дизайне;
  • простота изготовления: может быть сформована, порезана, сварена и обработана так же, как и традиционная сталь;
  • сопротивление коррозии, в том числе, во многих кислотах, щелочах и хлористых растворах;
  • прочность. Аустенитные и дуплексные сорта не теряют своих механических свойств и при низких температурах;
  • гигиеничность. Уникальная поверхность сплава не имеет пор или трещин, а значит обеспечивает чистоту и препятствует росту бактерий. Благодаря этому нержавейка признана наиболее гигиеничным материалом для подготовки пищевых продуктов. Ее применяют в условиях со строгими санитарными нормами: в больницах, на общественных кухнях, скотобойнях, перерабатывающих предприятиях АПК. В последнее время постоянно растет использование нержавейки при изготовлении сосудов (емкостей, сборных резервуаров) для пищевой промышленности.

Рождение и развитие нержавейки

Первые нержавеющие сплавы были получены около века назад, но широкое применение в строительстве нержавеющая сталь нашла только сегодня. Панели из нержавеющей стали являются одним из лучших материалов для наружной и внутренней облицовки стен. Ее можно встретить в оформлении торговых помещений, современных бизнес-центров, ресторанов и т.п. Из нержавеющих сталей изготавливаются скульптуры и рекламные металлоконструкции, настилается кровля и сооружаются водоотводные коммуникации зданий.

Нержавеющая сталь стала незаменимым материалом благодаря своей долговечности, простоте ухода, эстетичному внешнему виду и многофункциональному применению. Ее можно формовать, резать, сваривать и обрабатывать так же, как и обычную сталь. Стойкость к кислотам, щелочам, солям и хлору находит применение в химических отраслях. Большинство сортов нержавейки обладают высокой прочностью, в том числе и при низких температурах. Гладкая непористая поверхность изделий соответствует гигиеническим нормам. Нержавеющая сталь заслуженно называется сталью нового поколения («Марочник нержавеющих сталей»).

Для того, чтобы сталь служила успешно и долго, необходимо тщательно подойти к выбору марки нержавеющей стали. Так, для изготовления сборных резервуаров мы рекомендуем использовать аустенитную коррозийностойкую сталь AISI 304 (08Х18Н10), т.к. именно она соответствует формуле «цена- качество».

Виды поверхностей стали:

Предлагаем к рассмотрению марки нержавеющей стали, из которых производятся резервуары «Айсберг».

AISI 304

Аустенитная, с низким содержанием углерода. Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллитной коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается электрополировке. Является наиболее универсальной и широко используемой из всех марок нержавеющих сталей. Области применения: используется в установках для пищевой, химической, текстильной, нефтяной, фармацевтической и бумажной промышленности.

AISI 316

Улучшенная версия AISI 304 (с добавлением молибдена), что делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Технические свойства этой стали при высоких температурах гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибден. Молибден (Mo) делает сталь более защищенной от питтинговой коррозии в хлористой среде, морской воде и парах уксусной кислоты. AISI 316 и 316L используются для химического оборудования, инструментов, вступающих в контакт с морской водой и атмосферой, при изготовлении оборудования для проявления фотопленок, в установках для переработки пищи, емкостях для отработанных масел.

AISI 316Ti

Наличие титана (Ti), в пять раз превышающее содержание углерода, обеспечивает стабилизирующий эффект в отношении осаждения карбидов хрома (Cr) на поверхность кристаллов. Области применения: детали, обладающие повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур и к среде с присутствием новых ионов хлора, лопасти для газовых турбин, баллоны, сварные конструкции, коллекторы. Также применяется в пищевой и химической промышленности.

AISI 321

Хромоникелевая сталь с добавкой титана (Ti), особенно рекомендуется в изготовлении сварных конструкций и для использования при температурах между 400°С и 800°С. Устойчива к коррозии. Области применения: оборудование для нефтеперерабатывающей промышленности, химическое оборудование и оборудование, устойчивое к высоким температурам. Также применяется для изготовления сварного оборудования в разных отраслях промышленности (трубы, детали печной арматуры, теплообменники).

AISI 430

Это наиболее широко применяемые ферритные хромистые стали. Имеют хорошие прочностные и механические характеристики, что обеспечивается высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода; хорошо деформируются, используются в процессах вытяжки и штамповки. В отличие от аустенитных никельсодержащих сталей, низкоуглеродистые хромистые ферритные стали устойчивы к процессам коррозии в различных серосодержащих средах. Поэтому изделия из стали AISI 430 могут быть использованы в системах для перекачивания газа, нефти и чистых нефтепродуктов. Конструкции из AISI 430 меньше изменяют размеры при колебаниях температур. Данный вид стали также применяется в пищевой промышленности.

Что такое нержавеющая сталь? [ Часть 2]

Нержавейка или нержавеющая сталь — это прочный металл, легированная сталь, отличающийся качеством высокой стойкости к коррозии. Устойчивость к коррозии в атмосфере и агрессивных средах, воздействию различных температур обеспечивают легирующие элементы, входящие в состав этого металла. Давайте рассмотрит некоторые важные особенности нержавеющей стали.

Предел текучести

В зависимости от марки нержавеющая сталь может обладать высокой прочностью и низким удлинением или низкой прочностью и высоким удлинением. По пределу текучести они очень хорошо уступают углеродистым сталям.

Прочность при высоких температурах

Нержавеющая сталь сравнительно лучше других углеродистых сталей работает при более высоких температурах. Она показывает лучшую огнестойкость благодаря высокому коэффициенту сохранения прочности при повышенных температурах (выше 500° C). Она также имеет лучший коэффициент сохранения жесткости, чем углеродистая сталь при температуре выше 300 ° C.

Предел прочности

Что касается прочности на разрыв , нержавеющая сталь превосходит такие материалы, как алюминий, латунь и низкоуглеродистая сталь.

Самый высокий предел прочности наблюдается у дисперсионно-твердеющих и мартенситных марок. Эти марки могут иметь предел прочности на разрыв, который в два раза больше, чем у широко распространенных марок 304 и 316. В частности, дуплексная сталь имеет высокое соотношение прочности и пластичности.

Криогенная стойкость

Некоторые марки нержавеющей стали отлично справляются с работой в более широком диапазоне температур. Аустенитные стали демонстрируют исключительную вязкость и повышенную прочность на разрыв при отрицательных температурах. Это расширяет сферу их использования, значительно открывая новые возможности для современных приложений.

С другой стороны, ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердые марки не так хороши при криогенных температурах, поскольку их ударная вязкость падает при понижении температуры.

Пластичность

Пластичность различных марок нержавеющей стали может существенно отличаться. Некоторые марки обладают высокой пластичностью, что позволяет использовать сложные процессы глубокой вытяжки.

Более высокая скорость упрочнения

Это свойство относится к способности металла увеличивать свою прочность за счет процессов холодной обработки. Нержавеющая сталь может быть подвергнута отжигу и холодной обработке, чтобы довести ее прочность до желаемого уровня.

Это означает, что одну и ту же марку стали можно использовать в различных областях, изменяя ее прочность. Например, одну и ту же сталь можно использовать в качестве пружины или гнущейся проволоки путем отжига и холодной обработки.

Электропроводность и магнетизм

Источник: Matweb

Как и все металлы, нержавеющая сталь проводит электричество. Однако, как и у всех сталей, эта проводимость чрезвычайно мала.

В отраслях, где высоки гигиенические стандарты или электроприборы могут подвергаться воздействию коррозионной или влажной среды, для защиты используются корпуса из нержавеющей стали.

Аустенитные нержавеющие стали немагнитны, однако холодная обработка может использоваться для создания магнитных свойств некоторых марок. Все остальные типы обладают магнитными свойствами.

Химические свойства нержавеющей стали

Химические свойства делают этот материал особенным и придают ему уникальность.

Высокая стойкость к окислению

Это отличительное свойство нержавеющей стали обеспечивает ее многочисленные уникальные применения в промышленности. Высокая стойкость к окислению — результат наличия хрома в нержавеющей стали. В некоторых сортах процентное содержание хрома может доходить до 26%.

Другие металлы могут быть защищены покрытиями и антикоррозийными красками, но как только они стираются, начинается коррозия. В случае нержавеющей стали любое удаление естественного покрытия оксида хрома из-за повреждения поверхности сопровождается образованием нового покрытия на открытой поверхности, которое предотвращает коррозию.

Биологическая инертность

Нержавеющая сталь биологически инертна, что делает ее логичным выбором для медицинского оборудования, такого как хирургические инструменты, травматические винты и пластины. Это свойство также делает его идеальным металлом для изготовления столовых приборов и кухонной техники.

Устойчивость к кислотам, щелочам и органическим материалам

Нержавеющая сталь устойчива к воздействию широкого спектра соединений. Она устойчива к кислотам, щелочам, а также к органическим соединениям. Устойчивость к кислотам различается для разных марок. Некоторые сорта могут противостоять высококонцентрированным кислотам, в то время как другие могут быть устойчивы только к низким концентрациям.

Подобная инертность наблюдается с щелочными и органическими соединениями. Это делает нержавеющую сталь очень подходящим материалом для использования в химической промышленности при хранении, транспортировке и других процессах.

Нержавеющая сталь также легко противостоит воздействию влаги, солей, серы, углекислого газа и хлоридов. Это помогает ему выжить в нескольких суровых условиях в течение более длительного периода, чем большинство других металлов.

Прочие свойства

Важные свойства не ограничиваются только механическими и химическими свойствами. В приведенном ниже списке есть и другие, которые пригодятся для различных областей промышленности.

Возможность вторичной переработки

Как уже упоминалось, нержавеющая сталь может быть переработана для производства новых изделий. Это снижает нагрузку на окружающую среду, поскольку для производства стали требуется меньше сырья, а также уменьшает образование отходов.

Ее небиоразлагаемая природа также предотвращает загрязнение ресурсов, поскольку она не разлагается и не просачивается в почву или водоемы.

Легко обрабатывается

Нержавеющая сталь хорошо поддается механической обработке, что позволяет дизайнеру создавать изделия сложной формы. Лазерная резка нержавеющей стали, обработка на станках с ЧПУ, гибка и т.д. доступны без специального оборудования.

Чистота

Изделия из нержавеющей стали легко чистить с помощью бытовых нетоксичных средств, таких как стиральный порошок, мыло или чистящие жидкости. Это позволяет им долго сохранять новый вид, увеличивая срок службы.

Это в конечном итоге снижает потери и делает первоначальную относительно дорогую покупку окупаемой в долгосрочной перспективе.

Эстетическая привлекательность

Изделия из нержавеющей стали имеют яркий блеск, что делает их идеальным выбором для открытых поверхностей. Доступен широкий выбор вариантов отделки — от яркого до матового. Она может быть матовой, гравированной, рельефной или тонированной.

Легирующие элементы

Что касается нержавеющей стали, на выбор предлагается большое количество марок. В зависимости от добавляемого легирующего элемента свойства могут значительно различаться. Все сводится к требованиям, предъявляемым к конкретной области применения.

Посмотрим, какие легирующие элементы можно добавлять и как они влияют на конечный продукт.

Хром является основным легирующим элементом нержавеющей стали. Это придает стали свойство быть «нержавеющей». Пассивный слой оксида хрома наряду с защитой поверхности также блокирует диффузию кислорода в металл, защищая внутреннюю структуру металла от коррозии.

Ионы оксида хрома также похожи по размеру на молекулы стали, что приводит к прочной связи между ними. Это позволяет ионам оксида оставаться прочно прикрепленными к поверхности при нормальных рабочих условиях.

Чтобы сталь была «нержавеющей», необходимо минимум 10,5%. Однако добавление еще большего количества хрома является обычным явлением для повышения коррозионной стойкости.

Хром также действует как стабилизатор феррита, вызывая образование микроструктуры феррита в сплаве.

Никель

Никель добавляется для дальнейшего повышения коррозионной стойкости. Он также является стабилизатором аустенита, стимулируя образование аустенита.

Добавление 8-9% никеля позволяет получить полностью аустенитную структуру, которая обеспечивает отличные сварочные свойства. Дальнейшее увеличение процентного содержания никеля приводит к улучшению свойств обрабатываемости и коррозионной стойкости.

Медь также действует как стабилизатор аустенита и улучшает свойства коррозионной стойкости и упрочнения.

Ее добавление позволяет получить изделия из нержавеющей стали, пригодные для работы в холодных условиях, это особенно нужно для изготовления винтов и гвоздей.

Кремний

Добавление кремния улучшает стойкость нержавеющей стали к высококонцентрированным азотной и серной кислотам. Это также способствует образованию феррита и делает металл стойким к окислению.

Азот является стабилизатором аустенита и улучшает прочность и стойкость к локальной коррозии. Локальная коррозия относится к таким явлениям, как точечная коррозия, щелевая коррозия и межкристаллитная коррозия.

Молибден

Молибден и вольфрам улучшают общую и локальную коррозионную стойкость. Первый является стабилизатором феррита и, следовательно, при использовании в аустенитных сплавах должен быть уравновешен стабилизаторами аустенита для поддержания аустенитного состава.

Молибден также увеличивает жаропрочность при добавлении в мартенситную нержавеющую сталь. Добавление вольфрама к молибдену также улучшает упомянутые выше свойства.

Марганец

Марганец улучшает свойства прочности, ударной вязкости и закаливаемости нержавеющей стали. Добавление марганца помогает металлу лучше работать при горячей обработке.

Марганец также способствует растворению азота в нержавеющей стали и поэтому может быть добавлен для замены никеля в нержавеющей стали азотом.

Заключение

Нержавеющая сталь, помимо обычных свойств стали, обладает стойкостью к коррозии и нагреву. Она обладает всеми преимуществами стали, а также некоторыми собственными. Она не подвержена коррозии, лучше переносит суровые условия окружающей среды и имеет более длительный срок службы.

Однако не совсем верно, что она защищена от загрязнений. Во-первых, устойчивость к коррозии зависит от марки. Однако ненормальные окружающие условия, такие как низкий уровень кислорода, плохая циркуляция и высокая соленость, могут привести к необратимому образованию пятен.

Несмотря на вышеупомянутые риски, нержавеющая сталь является прекрасным материалом и оказывает очень положительное влияние на отрасль в целом. Из-за большого количества марок с разными свойствами всегда есть марка, которая идеально подходит для применения. Важно правильно выбрать сорт, чтобы обеспечить рентабельное вложение.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: