Нержавеющий металл свойства и область применения

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ — сложнолегированная сталь, стойкая против коррозии в атмосфере и агрессивных средах. Содержит минимум 10,5% хрома, и не более 2 % углерода.

В 1913 году Гарри Бреарли экспериментировавший с различными видами и свойствами сплавов, обнаружил способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии.

Хром обеспечивает стали «нержавеющие» свойства, другими словами улучшает стойкость к коррозии. Лучшая сопротивляемость коррозии обеспечивается оксидной пленкой, покрывающей поверхность стали. Этот чрезвычайно тонкий слой также обладает свойством самовосстанавливаться. Оксидная пленка возникает при взаимодействии хрома и кислорода.

Кроме хрома типичными элементами этого сплава также являются молибден, никель и азот. Никель добавляется главным образом для улучшения пластичности и вязкости сплава. Добавление в сплав этих элементов позволяет получить различные виды кристаллических решеток, что в свою очередь, позволяет добиться различных свойств стали.

Настоящая нержавеющая сталь легирована, не менее 13% хрома. На самом деле она тоже ржавеет, только самым поверхностным слоем, т.е. заржавевшей оказывается тонкая поверхностная пленка, кристаллическая решетка которой примерно совпадает с кр. решеткой стали. Поэтому эта пленка плотно сидит на всей поверхности изделия и не дает ржаветь внутренним слоям

Система обозначений AISI (США):

Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включает в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали. Так обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, в то время как ферритные и мартенситные стали определяются в классе 4ХХ. При этом последние две цифры, в отличие от углеродистых и легированных сталей, никак не связаны с химическим составом, а просто определяют порядковый номер стали в группе.

Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:

xxxL - Низкое содержание углерода < 0.03% 
xxxS - Нормальное содержание углерода < 0.08% 
xxxN - Добавлен азот 
xxxLN - Низкое содержание углерода < 0.03% + добавлен азот 
xxxF - Повышенное содержание серы и фосфора 
xxxSe - Добавлен селен 
xxxB - Добавлен кремний 
xxxH - Расширенный интервал содержания углерода 
xxxCu - Добавлена медь

Примеры:

Сталь 304 относится к аустенитному классу, содержание углерода в ней < 0.08%. В то же время в стали 304 L углерода всего < 0.03%, а в стали 304 H углерод определяется интервалом 0.04 - 0.10%. Указанная сталь, кроме того, может быть легирована азотом (тогда ее наименование будет304 N) или медью (304 Cu).

В стали 410, относящейся к мартенсито-ферритному классу, содержание углерода << 0.15%, а в стали 410 S - углерода < 0.08%. В стали 430 F в отличие от стали 430 повышенное содержание серы и фосфора, а в сталь 430 F Se добавлен еще и селен.

Аустенитные стали:

03Х18Н11  (AISI-304L)

03-08Х18Н10 (AISI-304: AISI-304L)

08Х18Н10Т  (AISI-321)

12Х18Н10Т  (AISI-321)

10Х17Н13М2Т  (AISI-316Ti)

10Х17Н13М2  (AISI-316)

10(20)Х23Н18  (AISI-310: AISI-310S)

Ферритные стали:

12Х17  (AISI-430)

08Х13  (AISI-409: AISI-409L)

08Х17Т  (AISI-439 или AISI-430Ti) 

Мартенситные стали:

20Х13 (AISI-420)

30Х13 (AISI-420)

40Х13 (AISI-420)

AISI 304 российский аналог(08Х18Н10)сталь  является одним из основных сортов нержавеющей стали. Она обладает высокой формуемостью, коррозионной стойкостью, вязкостью и высокими механическими характеристиками. Хром является основным элементом стали, определяющими ее стойкость к окислению (коррозии). Минимальное содержание хрома в стали AISI 304(08Х18Н10) составляет 18%, что способствует выработке оксидного слоя на поверхности материала. Оксидный слой делает сталь AISI 304(08Х18Н10)  защищенной от внешних химических воздействий и позволяет ей во влажной среде не окисляться в течение 150 лет и выдерживает краткосрочное поднятие температуры до 900 градусов по Цельсию.

AISI 316 — марка стали, представляющая собой марку AISI 304, улучшенную за счёт добавления 2.5% молибдена. Благодаря молибдену сталь этой марки особенно устойчива к коррозии, высоким температурам и агрессивным средам. В силу сравнительной дешевизны материала, часто используется при изготовлении бижутерии (преимущественно, мужской), а также при производстве пирсинга и иных украшений. Аналог в СНГ - 08Х17Н13М2.

Сталь марки AISI 316 используется в производстве оборудования для химической промышленности, а также для производства изделий используемых в агрессивных средах, таких как, например, морская вода холодных морей. Применять для конструкций и оборудования работающих в среде морской воды тёплых и экваториальных морей следует с большой осторожностью.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Типовые сферы применения нержавеющих сталей – машиностроение, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная, пищевая промышленность и т.д. Значительное применение специальных нержавеющих сталей обеспечивала атомная энергетика, аэрокосмическая промышленность, другие оборонные отрасли страны.

В мировой практике заметны также новые направления применения нержавеющих сталей в строительстве и нефтегазовом комплексе.

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Нержавеющая сталь находит широкое применение в станкостроении, транспортном машиностроении, создании различных агрегатов и устройств для нужд промышленности. В автомобильной промышленности используются ферритные или аустенитные марки. За год производятся миллионы автомобилей и на каждый расходуется не менее 10-20 кг нержавеющей стали.

АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Нержавеющая сталь по-прежнему остается незаменимым материалом для производства специального оборудования авиалайнеров и космических кораблей.

ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

В процессе многих химических производств используются или образуются агрессивные вещества. Практически все емкости, сосуды, реакторы, трубы и другое оборудование химической индустрии изготавливается из аустенитных нержавеющих сталей.

ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Большая часть оборудования целлюлозных и бумагоделательных заводов изготавливаются из нержавеющих сталей.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

В этой области всегда применяются специальные, высоколегированные стали, так как требования к материалам, используемым здесь, предельно высоки.

ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Сегодня нержавеющая сталь вместе со стеклом и некоторыми видами пластмасс является практически единственным материалом, который одобрен как сырье для изготовления оборудования для производства, хранения и транспортировки пищевых продуктов. Это обусловлено высокими требованиями по гигиене, токсичности и др. Гигиена имеет наиважнейшее значение в пищевой индустрии. Она в значительной мере определяет качество продукта на всем пути от сырья, через технологический процесс, к потребителю. Марками нержавеющей стали, используемыми в пищевой промышленности, являются AISI 304 и AISI 316, в сталях с большим количеством составляющих в сплаве редко бывает необходимость. Огромное значение имеет хороший вид поверхности. Для этого хватает стандартной поверхности 2В, но иногда бывает необходима полировка.

МЕДИЦИНА И ЗДРАВООХРАНЕНИЕ

Нержавеющая сталь является незаменимым материалом для изготовления обширного перечня медицинских инструментов и оборудования. Развитие современных средств диагностики и применение в медицине инновационных технологий влечет за собой увеличение потребления нержавеющей стали этой отраслью.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

Нержавеющая сталь появилась впервые около ста лет тому назад, но в строительстве и архитектуре ее начали массово применять недавно. Она была использована при строительстве и дизайне крупнейших торговых центров - La Defense в Париже, Canary Wharf в Лондоне, Sony Center в Берлине и Petronas Towers в Куала-Лумпур.

Нержавеющая сталь используется в строительстве чаще всего как материал для перил, оконных и дверных проемов, противопожарных дверей, из нее изготавливают бассейны и лифты. Также она является хорошим декоративным материалом для оборудования ресторанов, офисов, пабов, дискотек и станций метро. Все чаще из нее производится мебель для офисов и магазинов. Комбинируя нержавеющую сталь со стеклом, деревом или камнем можно получить красивые и элегантные изделия.

Существуют декоративные листы из нержавеющей стали. Эти листы имеют ряд свойств, дающих им преимущество перед традиционными листами - шлифованными или полированными:

• устойчивость к царапинам;
• на декоративных листах не остаются отпечатки пальцев.

Следует заметить эстетические свойства листов, особенно цветных. Цвет листа устойчив и не меняется даже при изгибе.

Существует ошибочное мнение, что нержавеющая сталь является дорогим материалом. На самом деле, поскольку это красивый и долговечный материал, его стоимость не является большой, особенно, если принять во внимание огромный период эксплуатации.

Огромное внимание на нержавеющий лист обратили архитекторы, он стал одним из основных отделочных материалов. Все чаще и чаще обычные люди покупают изделия из нержавеющей стали в свои дома и квартиры. Сейчас модно иметь холодильник, кухонную плиту из нержавеющей стали, не говоря уже о столовых приборах и кастрюлях.

БЫТОВЫЕ ПРИБОРЫ

Дом - это место, где каждый впервые сталкивается с нержавеющей сталью. Нержавеющая сталь является идеальным материалом для кухонной посуды. Сталь - это материал, связанный с высоким уровнем жизни и поэтому ее использование в быту будет расти вместе с повышением уровня жизни.

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Современное общество старается не загрязнять окружающую среду. Старые заводы и электростанции закрывают или переоборудуют. Новые заводы строятся согласно требованиям к охране окружающей среды. Расходный материал - это нержавеющая сталь.