Свойства и дефекты нержавеющей стали

Общая характеристика

Изделия из нержавеющих сталей предназначены для работы в агрессивных средах при обычной или высокой температуре. Основным требованием, предъявляемым к нержавеющим сталям, является коррозионная стойкость, которая зависит от состава сплава, его структурного состояния, агрессивности коррозионной среды и от воздействующих нагрузок. Коррозионная стойкость обусловлена образованием, на поверхности изделия прочной пассивирующей пленки, которая препятствует проникновению агрессивного вещества в более глубокие слои нержавеющей стали.

Хром

Он относится к наиболее сильным пассивирующим элементам в окислительных средах. На поверхности сплава он образует тончайшую невидимую пленку окислов хрома толщиной в несколько атомных слоев. Плотность пленки и антикоррозионные свойства нержавеющей стали увеличиваются с повышением доли хрома. При 12−13% Cr сталь становится нержавеющей, т. е. стойкой к действию атмосферной и почвенной влаги. Увеличение содержания хрома до 28−30% делает сплав стойким в высокоагрессивных средах. Хром является ферритообразующим элементом, поэтому стали с высоким содержанием хрома (16−30%) относят к ферритному классу. Стойкость феррита делает их невосприимчивыми к закалке, поэтому они характеризуются невысокими прочностными свойствами, что ограничивает область их применения. Чисто ферритные стали на базе 25−28% Cr (Х25, Х28 и др.) с небольшими добавками титана или азота (для измельчения зерна) используют как жаростойкие, не несущие нагрузок.

Прочность и пластичность

Эти качества металла зависит от многих факторов: кристаллической структуры, энергии связи атомов в кристаллической решетке, чистоты металла, химического состава, чистоты границ и др. факторов. По современным представлениям, сопротивление пластической деформации определяется главным образом количеством несовершенств в строении кристаллической решетки, в первую очередь — дислокациями. Высокую прочность можно получить, если уменьшить или, наоборот, значительно увеличить количество дислокаций.

Упрочнение

Вопрос создания в практических условиях бездефектных материалов пока не разрешен, но упрочнение путем увеличения количества дислокаций и других несовершенств используется очень широко. Упрочнение нержавеющих сталей, представляющих собой твердые растворы, происходит в результате взаимодействия примесных атомов — не образующих решетку основного твердого раствора — с дислокациями. Однако более значительно упрочняет сталь блокирование сдвигов высокодисперсными частицами другой фазы, появляющимися в результате легирования и соответствующей термической обработки. Наибольшему упрочнению соответствует тонкая структура с выделениями второй фазы размером 20−50 нм (200−500 А), равномерно распределенными по всему объему зерна. Рост выделений до 100 нм (1000 А) и более приводит к разупрочнению стали.

Стали мартенситного класса

Когда одновременно требуются коррозионная стойкость и высокая прочность, применяют хромистые стали мартенситного класса с пониженным содержанием хрома (12−18%). Эти стали можно закаливать. Содержание углерода в них обычно составляет 0,1−0,4% (стали 1X13−4X13). При необходимости получения после закалки высокой твердости содержание углерода может быть повышено до 1% (сталь 9X18). Стали этого типа используют для изготовления ножей, ножниц, хирургического инструмента, прессформ для пластмасс, а стали с высоким содержанием углерода — для изготовления шарикоподшипников, работающих в коррозионных средах. Но все они непригодны для работы при высоких температурах.

Легирование
С повышением температуры связь атомов в кристаллической решетке ослабевает, увеличивается диффузионная подвижность атомов и упрочняющая фаза (в основном карбиды хрома) перерождается — укрупняется, сфероидизируется, происходит перераспределение легирующих элементов между твердым раствором и упрочняющей фазой. Это приводит к разупрочнению нержавеющей стали. Длительному сохранению прочности при высокой температуре способствует торможение диффузионных процессов, достигаемое оптимальным легированием.

Технология литья

Для улучшения качества поверхности слитка и уменьшения титановой пористости, нержавеющую сталь приходится разливать с большой скоростью, защищать поверхность металла в изложнице восстановительной атмосферой или шлаками, а струю металла при разливке — инертными газами.

Купить, цена

На складе ООО «" наличии широкий ассортимент нержавеющего проката стандартных и нестандартных размеров. Мы ценим время своих клиентов, поэтому всегда готовы помочь с оптимальным выбором. К вашим услугам опытные менеджеры-консультанты. Качество продукции гарантируется строгим соблюдением норм производства. Сроки выполнения заказов минимальные. Оптовые покупатели получают льготные скидки.