Нержавеючая сталь

Нержавеючая сталь, размоўна «нержавейка» — легіраваная сталь, устойлівая да карозіі ў атмасферы і агрэсіўных асяроддзях.

У 1913 годзе Гары Брырлі (), які эксперыментаваў з рознымі відамі і ўласцівасцямі сплаваў, выявіў здольнасць сталі з высокім змяшчэннем хрому супраціўляцца кіслотнай карозіі.

Нержавеючыя сталі дзеляць на тры групы:
 Каразійнастойкія сталі — ад іх патрабуецца ўстойлівасць да карозіі ў нескладаных прамысловых і бытавых умовах (з іх можна вырабляць дэталі абсталявання для нафтагазавай, лёгкай, машынабудаўнічай прамысловасці, хірургічныя інструменты, бытавы нержавеючы посуд і тару).
 Цеплатрывалыя сталі — ад іх патрабуецца жарастойкасць — г.зн. устойлівасць да карозіі пры высокіх тэмпературах у моцна агрэсіўных асяроддзях (напр. на хімічных заводах).
 Гарачатрывалыя сталі — ад іх патрабуецца гарачатрывалага — г.зн. добрая механічная трываласць пры высокіх тэмпературах.
міні|Гейзерная кававарка з нержавеючай сталі

 Хімічны склад 
Пры выбары хімічнага складу каразійна-ўстойлівага сплаву кіруюцца так званым правілам : калі да металу, няўстойліваму да карозіі (напрыклад, да жалеза) дадаваць метал, які ўтварае з ім цвёрды раствор і ўстойлівы да карозіі (нарыклад хром), то ахоўнае дзеянне праяўляецца скачкападобна пры увядзенні  моля другога металу (каразійная ўстойлівасць ўзрастае не прапарцыйна колькасці легіруючых кампаненты, а скачкападобна). Асноўны легіруючы элемент нержавеючай сталі — хром Cr (12-20 %); акрамя хрому, нержавеючая сталь змяшчае элементы, спадарожныя жалезу ў яго сплавах (З, Si, Mn, S, Р), а таксама элементы, якія ўводзяцца ў сталь для надання ёй неабходных фізіка-механічных уласцівасцяў і каразійнай стойкасці (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo).

Супраціў нержавеючай сталі да карозіі напрамую залежыць ад змяшчэння  хрому: пры яго змесце 13 % і вышэй сплавы з’яўляюцца нержавеючыя у звычайных умовах і ў слабаагрэсіўных асяроддзях, больш за 17 % — каразійнастойкімі і ў больш агрэсіўных акісляльных і іншых асяроддзях, у прыватнасці, у азотнай кіслаце крэпасцю да 50 %.

У моцных кіслотах (сернай, салянай, фосфарнай і іх сумесях) ўжываюць складаналегіраваныя сплавы з высокім змяшчэннем Ni і прысадкамі Mo, Cu, Si.

Падвышаная атмасферная каразійнастайкосць сталі дасягаецца, як правіла, мэтанакіраваным змяненнем яе хімічнага складу. Лічыцца, што найбольш эфектыўна павышаюць супраціў будаўнічых сталей атмасфернай карозіі невялікія дабаўкі нікеля, хрому, і асабліва фосфару і медзі. Так, легіраванне меддзю ў межах 0,2-0,4 % павышае на 20-30 % ўстойлівасць супраць карозіі адкрытых канструкцый у прамысловай атмасферы.

 Класіфікацыя 
Паводле хімічнага склада нержавеючыя сталі дзеляцца на:
 Хромістыя, якія, у сваю чаргу, па структуры дзеляцца на;
 Мартэнсітныя;
 Паўферытныя (мартэніста-ферытныя);
 Ферытныя;
 Хроманікелевыя;
 Аўстэнітныя
 Аўстэнітна-ферытныя
 Аўстэнітна-мартэнсітныя
 Аўстэнітна-карбідавыя
 Хромамарганцаванікелевыя (класіфікацыя супадае з хроманікелевымі нержавеючымі сталямі).
Адрозніваюць аўстэнітныя нержавеючыя сталі, схільныя да міжкрышталітнай карозіі, і стабілізаваныя — з дадаткамі Ti і Nb. Значнае памяншэнне схільнасці нержавеючай сталі да міжкрышталітнай карозіі дасягаецца зніжэннем змяшчэння вугляроду (да 0,03 %).

Нержавеючыя сталі, схільныя да міжкрышталітнай карозіі, пасля зваркі, як правіла, падвяргаюцца тэрмічнай апрацоўцы.

Шырокае распаўсюджванне атрымалі сплавы жалеза і нікеля, у якіх за кошт нікеля аўстэнітная структура жалеза стабілізуецца, а сплаў ператвараецца ў слаба-магнітны матэрыял.

 Мартэнсітныя і мартэнсіта-ферытныя сталі 
Мартэнсітныя і мартэнсітна-ферытныя сталі валодаюць добрай каразійнай устойлівасцю ў атмасферных умовах, у слабаагрэсіўных асяроддзях (у слабых растворах соляў, кіслот) і маюць высокія механічныя ўласцівасці. У асноўным іх выкарыстоўваюць для вырабаў, якія працуюць на знос, у якасці рэжучага інструмента, у прыватнасці, нажоў, для пругкіх элементаў і канструкцый у харчовай і хімічнай прамысловасці, якія знаходзяцца ў кантакце са слабаагрэсіўными асяроддзямі. Да гэтага віду адносяцца сталі тыпу 30Х13, 40Х13 і г . д.

 Ферытныя сталі 
Гэтыя сталі ўжываюць для вырабу вырабаў, якія працуюць у акісляльных асяроддзях (напрыклад, у растворах азотнай кіслаты), для бытавых прыбораў, у харчовай, лёгкай прамысловасці і для цеплаабменнага абсталявання ў энергамашыннабудоўлі.
Ферытныя хромістыя сталі маюць высокую каразійную стойкасць у азотнай кіслаце, водных растворах аміяку, аміячнай салетры, сумесі азотнай, фосфарнай і фторыставадараднай кіслаты, а таксама ў іншых агрэсіўных асяроддзях. Да гэтага віду адносяцца сталі 400 серыі.

 Аўстэнітныя сталі 
Асноўнай перавагай сталей аўстэнітнага класа з’яўляюцца іх высокія службовыя ўласцівасці (трываласць, пластычнасць, каразійная ўстойлівасць у большасці працоўных асяроддзяў) і добрая тэхналагічнасць. Таму аўстэнітныя каразійнастойкія сталі знайшлі шырокае прымяненне ў якасці канструкцыйнага матэрыялу ў розных галінах машынабудавання. Тэарэтычна вырабы з аўстэнітных нержавеючых сталяў пры нармальных умовах — немагнітныя, але пасля халоднага дэфармавання (любы мехапрацоўкі) могуць праяўляць некаторыя магнітныя ўласцівасці (частка аўстэніта ператвараецца ў ферыт). Кожны матэрыял характарызуецца здольнасцю намагнічваюцца, гэта дастасавальна і да нержавеючыя сталі. Цалкам немагнітны можа быць толькі вакуум.

 Аўстэніта-ферытныя і аўстэніта-мартэнсітныя сталі 
Аўстэніта-ферытныя сталі. Перавага сталей гэтай групы — павышаны мяжа цякучасці па параўнанні з аўстэнітнымі аднафазнымі сталямі, адсутнасць схільнасці да росту зерня пры захаванні двухфазнай структуры, меншае змяшчэнне вострадэфіцытнага нікеля і добрая зварваемасць.
Аўстэніта-ферытныя сталі знаходзяць шырокае прымяненне ў розных галінах сучаснай тэхнікі, асабліва ў хімічным машынабудаванні, суднабудаванні, авіяцыі.

Да гэтага віду адносяцца, сталі тыпу 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х18Г8Н2Т.

Аўстэніта-мартэнсітныя сталі. Патрэбы новых галін сучаснай тэхнікі ў каразійнастойкіх сталях падвышанай трываласці і тэхналагічнасці прывялі да распрацоўкі сталі мартэнсітнага (пераходнага) класа. Гэта сталі тыпу 07Х16Н6, 09Х15Н9Ю, 08Х17Н5М3.

Сплавы на жалезанікелевай і нікелевай аснове.

Пры вырабе хімічнай апаратуры, асабліва для працы ў сернай і салянай кіслотах, неабходна ўжываць сплавы з больш высокай каразійнай устойлівасцю, чым аўстэнітныя сталі. Для гэтых мэтаў выкарыстоўваюць сплавы на жалезанікелевай аснове тыпу 04ХН40МТДТЮ і сплавы на нікельмалібдэнавай аснове Н70МФ, на хроманікелевай аснове ХН58В і хроманікельмалібдэнавай аснове ХН65МВ, ХН60МБ.

 Вытворчасць і прымяненне 
Паводле дадзеных ISSF, сусветны аб’ём выплаўлення нержавеючай сталі ў 2009 годзе склаў 24,579 млн тонМировой объем выплавки нержавеющей стали в 2009 году сократился на 5,2 %  // Спецсталь, 23.02.10
справа|міні|170x170пкс|Пяць капеек Украіны, 1992 Нержавеючая сталь 
 Хромістыя нержавеючыя сталі:
 Клапаны гідраўлічных прэсаў;
 Турбінныя лапаткі;
 Арматура крэкінгу-установак;
 Рэзны інструмент;
 Спружыны;
 Бытавыя прадметы;
 Хроманікелевыя і хромамарганцаванікелевыя нержавеючыя сталі:
 Бытавыя прадметы, у прыватнасці, сталовы посуд (харчовыя маркі сталі)
 Артапедычная стаматалогія (выраб гільзаў для штампаваных каронак)
 Стабілізаваныя аўстэнітныя нержавеючыя сталі:
 Зварная апаратура, якая працуе ў агрэсіўных асяроддзях
 Вырабы, якія працуюць пры высокіх тэмпературах — 550—800 °C
 Харчовая прамысловасць;
Нержавеючыя сталі выкарыстоўваюцца як у дэфармаваным, так і ў адліваным стане.

 Зваркі нержавеючых сталяў 
Аўстэнітныя нержавеючыя сталі накшталт 12Х18Н9, 12Х18Н10 (прыкладна з такіх пракатваюць ліставую нержавейку) не пераносяць гартавання.
Гартаванне выклікае ў іх структурныя змены, з-за якіх пасля гартавання ў сталі пачнецца міжзерневая (міжкрышталітная) карозія.
Міжзерневая карозія небяспечная яшчэ і тым, што не выклікае страту таварнага выгляду вырабы, так што выраб/дэталь з нержавейкі, будучы па-ранейшаму прыгожым і бліскучым, пад нагрузкай можа раптам разваліцца, раскалоцца, разбурыцца.

Для абароны ад міжкрышталітнай карозіі ў такія нержавейкі дадаюць тытан (Т) або ніобій (Б) у колькасці 5C-0,6 %. Легіраваныя такім чынам сталі абазначаюцца: 12Х18Н9Т, 12Х18Н9Б, 12Х18Н10Т, 12Х18Н10Б.
Адпаведна, аўстэнітныя нержавейкі для зваркі падыходзяць (калі без наступнай тэрмаапрацоўкі) тыя, якія з літарай «Т» ці «Б» у канцы.

Электразварку нержавейкі можна ажыццяўляць кантактнай зваркай, зваркай неплавячымся электродам (вальфрамавым электродам, з аргонам ў якасці ахоўнага газу), паўаўтаматычнай зваркай ў асяроддзі ахоўных газаў (сумесь аргону з вуглякіслым газам), зваркай адзінкавым (пакрытымі) электродамі.

Адзінкавыя (пакрытыя) зварачныя электроды выпускаюцца не толькі з звычайнай («чорнай») сталі (для зваркі звычайнай сталі), але і з нержавейкі (напр. «УАНДІ-13НЖ») — для зваркі дэталяў з нержавейкі. Электрычнае супраціўленне нержавейкі больш, чым эл. супраціўленне звычайнай («чорнай») сталі,
таму зварачныя электроды з нержавейкі робяць карацей, чым электроды з звычайнай («чорнай») сталі, так як занадта доўгі нержавейкавы электрод можа расплавіцца (адразу па ўсёй даўжыні) і абрынуцца
да таго, як будзе цалкам выдаткаваны.

Для прыварвання дэталі з нержавейкі да дэталі з звычайнай («чорнай») сталі патрэбныя т. зв. пераходныя электроды. У гэтым выпадку да зварцы прад’яўляецца патрабаванне, што зварачны шоў павінен быць з нержавейкі,
таму нержавейка, з якой зроблены пераходныя электроды, мае ў сваім складзе павышаную (прыкладна ў паўтара разы) змест легіруючых элементаў (напр. «Х25Н18…»; «Х23Н15…»).
Пераходныя электроды маюць зялёнае пакрыццё.

Зварачныя электроды з блакітным пакрыццём — для зваркі харчовай нержавейкі (бакі, цыстэрны, трубаправоды, лопасці мяшалак і т . п. для харчовай прамысловасці).

 Гл. таксама 
 Нержавеючая сталь AISI 304
 Нержавеючая сталь AISI 316
 Хастэлой
 Інканель
 Гарачатрывалыя сплавы
 Легіраваная сталь

 Заўвагі 

 Крыніцы 

 Літаратура 

 Таблица соответствия основных марок всех типов нержавеющих сталей по ГОСТ, EN, UNS, SIS, BS, AISI, химсостав, механические свойства
 Скороходов В. Н., Одесский П. Д., Рудченко А. В. «Строительная сталь»

Катэгорыя:Сталь