Нержавеющая сталь представляет собой сложный многокомпонентный сплав на основе железа. В его состав входят углерод и другие элементы, повышающие устойчивость к агрессивной среде. Одним из основных легирующих компонентов является хром, содержание которого в сплаве должно быть не менее 12%. Присутствие хрома обеспечивает:
- повышение прочности сплава;
- хорошую свариваемость;
- продление срока эксплуатации;
- эстетичный вид.
Стали с добавкой хрома хорошо поддаются холодной механической обработке. На поверхности металла образуется оксидная пленка, которая защищает детали от коррозии. Кроме хрома в состав стали включают титан, никель, кобальт, ниобий, титан и молибден. Нержавеющие стали с разным качественным и количественным составом отличаются технологическими и эксплуатационными свойствами и применяются в разных отраслях.
Группы нержавеющих сталей по химическому составу
В зависимости от набора основных легирующих элементов в химическом составе различают следующие группы нержавеющих сталей:
- Хромистые.
- Хромоникелевые.
- Хромомарганцевоникелевые.
Хромистые стали
Как ясно из названия группы, главным легирующим элементом хромистых сталей является хром. Согласно ГОСТ 5632-2014 номинальное содержание хрома может быть 13, 17 или 25/28 %. К первому типу принадлежат марки 08Х13, 13х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13, ко второму - 12Х17 и 08Х17Т, к третьему - 15Х25Т и 15Х28. Хромистые стали второго и третьего типа относятся к ферритному классу, а первого типа - могут иметь ферритный, мартенситный или феррито-мартенситный класс.
Хромоникелевые стали
Хромоникелевые стали содержат 14-20% хрома, 12-14% никеля. Устойчивы к кислотам и высоким температурам, хорошо поддаются технологическим деформациям, в частности, штамповке, и свариванию. Обработке резанием поддаются удовлетворительно. К хромоникелевым относят стали марок 20X17Н2, 14Х17Н2, 20X17Н2, 14X17Н2.
Хромомарганцевоникелевые стали
Частичная замена никеля более дешевым марганцем способствует снижению стоимости материала без заметного снижения его полезных свойств. Добавление марганца повышает пластичность нержавеющей стали и помогает сохранить немагнитность, увеличивается ударная вязкость при низких температурах. Но, следует учитывать, что хромомарганцевоникелевые стали трудно свариваются и склоны к отпускной хрупкости. Основные представители данной группы: 03Х20Н16АГ6, 07Х21Г7АН5, 10Х14Г14Н4Т.
С учетом структуры своей кристаллической решетки хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые стали делятся на аустенитные, аустенитно-ферритные, аустенитно-ферритные и аустенитно-карбидные.
Классы нержавеющих сталей по микроструктуре
Различия в механических и технологических свойствах сталей обусловлены особенностями их кристаллической структуры. По этому признаку нержавеющие стали подразделяют на:
- Ферритные.
- Мартенситные.
- Мартенситно-ферритные.
- Аустенитные.
- Аустенитно-мартенситные.
- Аустенитно-ферритные.
- Аустенитно-карбидные.
Ферритные стали
Содержание хрома в этом типе сталей приближается к 20%. Ферритные стали имеют высокую устойчивость к химически агрессивным средами, ярко выраженные магнитные свойства, хорошо поддаются обработке. Недорогие ферритные стали склонны к росту зерна и, как следствие, – к межкристаллитной коррозии. При высоких температурах происходит охрупчивание металла. Используются для производства неответственных конструкций, а также изделий, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах. К ферритному классу относятся стали марок: 08X17Т, 12X17 (AISI 430), 15X28, 15Х25Т, 15Х25Т.
Мартенситные и мартенситно-ферритные стали
Содержат до 20% хрома. Обладают низким порогом хладоломкости, пластичны, имеют высокую ударную вязкость, не склонны к образованию трещин. Устойчивы к износу, коррозии в слабоагрессивных средах и атмосфере. Свариваемость разных марок мартенситных сталей сильно разнится. Некоторые мартенситные стали склонны к тепловой хрупкости. Применяются для изготовления режущего инструмента, измерительных приборов, высокопрочных деталей и ответственных конструкций, предназначенных для эксплуатации в широком диапазоне температур. Марки мартенситных сталей: 20Х13 (AISI 420), 40Х13, 12Х13.
Аустенитные стали
Суммарное содержание хрома и никеля достигает 33%. Аустенитные стали обладают наилучшим сочетанием технологических качеств. Им свойственна пластичность, высокая коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред, прочность. К аустенитному классу относятся стали 06ХН28МДТ, 08Х18Н10 (AISI 304), 10Х13Н17М2 (AISI 316), 12Х15Г9НД (AISI 201), 12Х18Н10Т (AISI 321), 20Х23Н18 (AISI 310S). Из них прокатывают множество видов полуфабрикатов: нержавеющие листы, трубы, сортовые изделия и арматуру.
Аустенитно-ферритные стали
Отличаются от аустенитных и ферритных сталей большей прочностью, менее склонны к росту зерна и межкристаллитной коррозии, устойчивы к органическим кислотам и азотной кислоте. Хорошо поддаются свариванию, не намагничиваются. По устойчивости к хладоломкости занимают промежуточное положение между ферритными и аустенитными сталями и хуже поддаются пластическим деформациям по сравнению с аустенитными сплавами. Используются для производства оборудования для металлургической, пищевой, химической, промышленности, в судостроении. К аустенитно-ферритным сталям относятся: 09ХН21Н6М2Т, 10Х25Г6ФТ, 08Х20Н6МД2Т, 09Х22Н5Т, 10Х25Н6Т.
Аустенитно-мартенситные стали
Свойства стали зависят от соотношения мартенсита и аустенита в структуре металла. Характеризуются оптимальным соотношением прочности и пластичности. Марки: 08Х17Н8Ю, 07Х16Н6, 09Х15Н9Ю.