Виды и свойства нержавеющих сплавов

Нержавеющие сплавы – отдельная группа сталей, обладающих коррозионной стойкостью. В их составе обязательно присутствует хром, который и обеспечивает защитные свойства материала. Для каждой сферы применения используются различные марки нержавеющих сплавов, которые различны по количеству и объему химических компонентов. От наличия тех или иных элементов зависят такие показатели, как устойчивость к воздействию высоких температур, прочность, стойкость к статическим и динамическим нагрузкам, свариваемость и т. д.

Название «нержавеющая сталь» было введено английским инженером Гарри Брирли. Он, проводя эксперименты с различными сплавами, обнаружил, что за счет высокого содержания хрома они способны противостоять кислотой коррозии. Изначально материал использовался для производства ножей и других столовых приборов. Позже он получил широкое распространение во многих отраслях промышленности.

Свойства материалов

Нержавеющие сплавы металлов обладают определенными физическими и химическими особенностями. Основные физические характеристики формируются за счет компонентного состава. Помимо хрома, легирование выполняется алюминием, кремнием, серой, титаном, селеном, молибденом и т. д.

Основные физические свойства:

• повышенная прочность. Изделия из нержавейки устойчивы к физическим и механическим нагрузкам, что позволяет им сохранять первоначальную форму в течение продолжительного времени;
• устойчивость к агрессивным средам. Это позволяет использовать конструкции в различных эксплуатационных условиях, в том числе с агрессивными факторами;
• жаропрочность. Под воздействием высоких температур и открытого пламени составы не меняют своих свойств, сохраняя заданную форму и размеры;
• экологичность. Отсутствие в составе сплава нержавеющей стали вредных или агрессивных компонентов позволяет использовать конструкции и изделия из них в пищевой промышленности. В структуре отсутствуют поры и трещины, что препятствует проникновению бактерий;
• стойкость к коррозии. При воздействии агрессивных факторов среды на материале не появляется ржавчина или следы коррозии;
• эстетичность. Металлоконструкции и трубы из нержавеющей стали отличаются блестящей поверхностью.

Материал хорошо поддается обработке, что позволяет создавать из него простые и сложные конструкции. Готовые металлоизделия рассчитаны на длительную эксплуатацию.

Химические свойства нержавеющих сталей проявляются в создании на поверхности металла защитной оксидной пленки, которая защищает его от коррозионных процессов. Добиться такого результата позволяет добавление определенных химических компонентов:

• хром. Повышает устойчивость к коррозии, а также делает металлы прочными и твердыми;
• никель. Придает пластичности, снижает коэффициент теплового расширения;
• марганец (до 1 %). Повышает износостойкость и прочность материала;
• титан. Повышает плотность структуры и увеличивает защищенность от коррозии;
• вольфрам. Нивелирует хрупкость, делает металлоконструкции твердыми при термообработке;
• молибден. Повышает упругость и обеспечивает устойчивость к высоким температурам;
• кремний. Наделяет материалы жаростойкостью, прочностью, электросопротивлением;
• медь. Защищает от негативного воздействия атмосферных факторов;
• алюминий повышает текучесть и ударную вязкость.

Особые характеристики и свойства отличают коррозионно-стойкие нержавеющие стали и сплавы от других видов металлов, обеспечивая возможность их широкого применения в различных отраслях промышленности. На данный момент существует около 250 марок нержавеющей стали, каждая из которых имеет свои особенности. При выборе материала руководствуются многими факторами – от условий эксплуатации до внешнего вида.

Особенности маркировки

При маркировке руководствуются специальными нормативными документами. В названии присутствует информация в буквенно-цифровом обозначении, указывающая на компонентный состав и процентное содержание того или иного элемента. На первом месте в обозначении указано количество углерода. Далее в маркировке чередуются буквы (указывают название химического элемента), после которых стоит цифра (указывает, каков процент этого элемента в составе сплава). В целом правила маркировки не отличаются от тех, что используются для обозначения других типов стальных сплавов.

Классификация

Нержавеющие сплавы можно классифицировать в зависимости от структуры материала. Различия в структурах появляются за счет использования разных методов охлаждения после высокотемпературных воздействий. От структуры во многом зависит коррозионная устойчивость, прочность и возможность применения в той или иной сфере промышленности.

Мартенситные и мартенситно-ферритные стали

Обладают самыми высокими показателями прочности. Для них характерна высокая коррозионная стойкость к атмосферным факторам и воздействию слабоагрессивных сред. Минимальное количество вредных примесей в составе позволяет использовать их в медицинской и пищевой промышленности. Основной разновидностью такой стали является жаропрочная коррозионно-стойкая.

Ферритные стали

Содержат в составе большое количество хрома (12–27 %). Используется в основном для изготовления деталей и конструкций, которые эксплуатируются в окислительных средах. В сплавах содержится небольшое количество углерода. Они обладают высокими ферромагнитными свойствами.

Аустенитные стали

Нержавеющие стали из сплавов типа аустенитные отличаются повышенным содержанием хрома, а также наличием молибдена и никеля. Эта разновидность является самой востребованной на рынке и отличается отличными механическими и технологическими свойствами. Высокая пластичность обеспечивает им хорошую свариваемость и простоту обработки.

Аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные стали

Комбинированные варианты обладают повышенными эксплуатационными качествами за счет того, что сочетают в себе лучшие свойства других видов нержавейки. Чаще всего их используют для изготовления деталей и конструкций, к которым предъявляются высокие технологические требования.

При производстве даже незначительное изменение компонентов или количественного содержания того или иного химического элемента может сильно отразиться на свойствах и эксплуатационных особенностях готовых металлоизделий.

Нержавеющие сплавы пользуются повышенным спросом в различных отраслях промышленности. Их востребованность обусловлена особым рядом свойств, которые не присущи другим металлическим материалам. Промышленность выпускает огромное количество разновидностей нержавейки, что позволяет для каждых условий эксплуатации подобрать оптимальный по характеристикам вариант.