Как выбрать нержавеющую сталь требуемой коррозионной стойкости и жаропрочности

Верный выбор нержавеющей стали для лучшей жаропрочности и коррозийной стойкости

Нержавеющие стали – это наиболее перспективные конструкционные материалы. Они являются незаменимыми в этой современной жизни. Их применение постоянно расширяется – от столовых приборов до технического оборудования в самых различных областях промышленности: химической, медицинской, пищевой и т.д.

Нержавеющая сталь обладает идеальными гигиеническими показателями, так как ее влияние на питьевую воду является минимальным. Электрохимический ряд напряжений у нержавейки является более высоким, чем у оцинкованной стали или меди.

Свое широкое применение нержавеющая сталь заработала в пищевой промышленности за счет своих нейтральных вкусовых показателей, а также благодаря высококачественной и надежной поверхности. Нержавеющая сталь не позволяет развиваться бактериям и грибкам на своей поверхности, что и определяет огромную популярность применения ее в пищевой промышленности. При использовании отличных свойств нержавейки все же стоит учесть один факт – при технологической обработке данные свойства очень сильно отличаются от обычных углеродистых сталей. Это происходит за счет аустенитной структуры.

Часть характеристик у этих сталей на ознакомительном этапе для потребителя подчеркивают то, что в углеродистых сталях в большинстве случаев используются определенные свойства стабильных структур сплава, а вот в нержавейке – метастабильных структур.

Можем предложить следующие рекомендации для выбора нержавеющей стали, которые используются нашими специалистами.

Химическая стойкость и жаропрочность у нержавейки достигается за счет добавления в сталь хрома, что обеспечивает более высокую стойкость к окислению. Например, при использовании более 13% хрома образуется прочная тонкая и сплошная пленка окислов, которая и защищает от коррозии.

Наиболее распространенная сталь Х18Н9 (ЭЯ1), которая содержит в кованном виде 8-11% Ni, 0,005-0,15% С и 18% Cr, имеет аустенитно-карбидную или аустенитную структуру и обладает при этом удлинением в 20%, пределом прочности до 80 кг/мм² и сопротивлением удара до 10 кгм/см². Закалка же с охлаждением в воде или на воздухе данные параметры слегка изменяет: удлинение около 45-50%, предел прочности до 60 кг/мм², а сопротивление удара становиться значительно выше.

Закалка позволяет добиться чисто немагнитной аустенитной структуры. При последующем нагреве стали Х18Н9 до 6000 градусов она приобретает магнитность. Данный нагрев позволяет выделиться хромовым карбидам, которые делают сталь малостойкой к коррозии. Выделение карбидов проходит по границе зерен, а поэтому сталь приобретает высокую степень склонности к интеркристаллической коррозии. Прокорродированная сталь становится очень хрупкой, теряет обыкновенный металлический звук при ударе и ломается при изгибе. Это объясняет и “ножевую” коррозию возле сварочных швов.

Для предотвращения данных негативных факторов в нержавеющую сталь добавляют чуть-чуть ниобия и титана. Данные элементы за счет образования прочных карбидов связывают углерод, оставляя весь хром при этом в растворе, что и позволяет устранить интеркристаллическую коррозию.

Нержавеющие стали прекрасно сопротивляются воздействию слабых минеральных и органических кислот, а также азотной кислоты. Соляная же и серная кислоты растворяет такие стали. Наиболее стойкими нержавеющими сталями являются хромоникелевые. Они традиционно выпускаются в виде следующих марок: 12Х18Н10Т (по американскому стандарту AISI 321), 08Х18Н10 (AISI 304) и 12Х17 (ISI 430).

Давайте рассмотрим некоторые виды нержавеющей стали.

1. 12Х17 – это окалиностойкая и кислостойкая нержавеющая сталь, которая подходит для производства оборудования для азотнокислотных заводов (баки, трубопроводы, башни, теплообменники и т.д.), для производства оборудования для столовых, кухонь, консервных заводов, предметов домашнего обихода.
2. 08Х18Н9 – это кислостойкая нержавеющая сталь. Идеально подходит в качестве материала для самолетов, поплавки гидросамолетов. Можно использовать в архитектуре в качестве материала для отделки.
3. 04-12Х18Н10Т – это нержавеющая сталь является кислостойкой, жаропрочной до 6000, а также не подвергается интеркристаллитной коррозии. Ее применяют в азотной промышленности, в лакокрасочной, молочной и пивоварной промышленностях. Из нее изготавливают посуду для пищи, аппаратуру и насосы для работы в шахтных кислотных водах, коллекторы и патрубки в авиамоторах для выхлопной системы и многое другое.
4. Х18Н12М3Т и Х18Н12М2Т отличаются от предыдущей нержавеющей стали повышенной жаропрочностью до 8000. Данные стали прекрасно подходят для изготовления деталей и аппаратуры, которые требуют устойчивость к действию кипящей фосфорной кислоты, а также к муравьиной, сернистой и уксусной кислот.
5. Х18Н9Т – нержавеющая сталь, которая обладает достаточной жаропрочностью и отлично выдерживает длительную нагрузку.
6. Х14Н14В – аустенитная сталь в составе которой присутствует 2% W, 0,4% С и 0.4% Мо. Данная сталь жаропрочна и износостойкая при работе в большой нагрузке.

В аустенитных жаропрочных сталях используют различные упрочняющие фазы: карбиды хрома, титана, вольфрама или же молибдениды, фольфрамиды и т.д. С добавлением молибдена нержавеющие стали становиться более эффективными в использовании для котельных труб. При высоком же содержании Сr (более 18%), нержавеющая сталь становиться довольно хрупкой.

Стоит также отметить и прекрасные свойства стали для использования в качестве кровельного материала. Такая кровля способна служить не менее полувека. Для кровли “под золото” используют нержавеющие стали с покрытием нитрида титана, что позволяет получить просто великолепную золотую имитацию.