Звоните, мы сейчас работаем:
Бесплатный номер 8 (800) 301-99-67
Офис в Москве +7 (499) 403-38-65
Скопировать sale10@vt-metall.ru
sale10@vt-metall.ru
Заказать звонок
Металлообрабатывающая компания VT-METALL
Звоните, мы сейчас работаем
8 (800) 301-99-67 sale10@vt-metall.ru
МЕНЮ
30.12.2022
315
Время чтения: 6 минут

Нержавеющий металл: добавки и компоненты

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Виды нержавеющего металла в промышленности
  • Требования к нержавеющему металлу
  • Виды и классификация нержавейки
  • Сферы применения нержавеющего металла
  • Сварка нержавеющей стали

Виды нержавеющего металла в промышленности

Коррозией называют разрушение металла под воздействием повреждающих факторов окружающей среды, таких как кислород, углекислый газ, оксид серы и др. Выделяют два вида процессов: химические и электрохимические. Первые происходят, когда металл вступает в контакт с тем или иным окислителем вроде хлора или кислорода, а вторые – под действием электролитов, таких, например, как солевой раствор.

Нержавеющие металлы часто применяют для легирования стальных сплавов с целью придания им коррозионной стойкости. Также их нередко используют отдельно в авиастроении, медицине и некоторых других областях. Но в качестве материала для массового производства они не слишком популярны в силу своей дороговизны, сложности обработки или неподходящих характеристик.

Нержавеющий металл

Основой для нержавеющего металла могут служить никель, его сплав с железом и другими элементами. Благодаря легированию стальные сплавы приобретают новые характеристики:

  1. Введение в сплав хрома позволяет добиться коррозионной стойкости, а также повышенной прочности и твердости. Кроме того, уменьшается коэффициент линейного расширения, что ведет к улучшению свариваемости.
  2. С помощью никеля можно добиться повышения вязкости и пластичности стального сплава, его прокаливаемости и снижения коэффициента теплового расширения. Изделия из такого металла можно эксплуатировать даже в таких агрессивных средах, как фосфорная, серная или соляная кислота.
  3. Добавление более 1 % марганца ведет к повышению стойкости стали, твердости, прокаливаемости и износостойкости. Нередко марганец частично заменяют никелем.
  4. Титан в качестве легирующей добавки делает нержавейку более плотной, прочной и устойчивой к коррозии.
  5. Для снижения хрупкости и повышения твердости при термообработке (отпуске) за счет образования карбидов в сплав добавляют вольфрам.
  6. С помощью ванадия удается добиться заметного повышения твердости, прочности и плотности стали.
  7. Используя для легирования молибден, можно придать стальному сплаву дополнительную стойкость к коррозии. Эта добавка позволяет повысить упругость, достичь предела растяжения и термостойкости.
  8. Для коррозионной защиты сварных конструкций в состав металла добавляют ниобий.
  9. С помощью кремния можно добиться повышения жаростойкости, упругости, прочности, электрического сопротивления и снизить образование окалины при сохранении вязкости нержавеющего сплава.
  10. Кобальт повышает жаропрочность и сопротивляемость стали ударным нагрузкам.
  11. Использование меди в качестве легирующего элемента также позволяет повысить коррозионную стойкость нержавейки.
  12. Добавляя в состав сплава алюминий, можно повысить текучесть, ударную вязкость и сопротивляемость старению.

Нержавеющую сталь отличает от прочих сплавов ряд свойств. Благодаря им появляется возможность использовать ее для изготовления ответственных элементов конструкций. Также такой металл идет на изготовление деталей и узлов механизмов и других изделий, эксплуатация которых связана с воздействием агрессивных сред, влаги, а также прочих повреждающих факторов. Материал отлично проявляет себя в таких изделиях, как ножи, хирургические инструменты, посуда, детали различных устройств и т. д.

Требования к нержавеющему металлу

Разберем эту тему на примере нержавеющего листового металла. Данный материал отличается:

  • устойчивостью к коррозии, которая препятствует повреждению и разрушению поверхности деталей вследствие образования пятен ржавчины;
  • прочностью, которая дает возможность использовать его для изготовления продукции, превосходящей аналоги по ряду показателей;
  • устойчивостью к воздействию агрессивных факторов (изделия из нержавейки имеют большой срок службы, не теряя в ходе эксплуатации своих характеристик);
  • жаропрочностью, позволяющей эксплуатировать изделия в условиях воздействия как экстремально высокой температуры, так и открытого пламени;
  • экологичностью, которая обусловлена химической пассивностью таких сплавов;
  • эстетической привлекательностью и способностью долго сохранять блеск и чистоту поверхности;
  • хорошей обрабатываемостью, которая дает возможность с помощью несложных технологий производить из нержавеющих стальных сплавов детали самой разной конфигурации.
Требования к нержавеющему металлу

Чтобы правильно выбрать нержавейку для того или иного вида изделий, важно четко определить, какие эксплуатационные характеристики необходимы в конкретном случае. Как уже было сказано, меняя состав набора легирующих добавок и режимы обработки, можно получать сталь с заданными свойствами.

Виды и классификация нержавейки

Маркировки нержавеющих стальных сплавов, принятые в разных странах, могут отличаться друг от друга, но все они делятся на основные группы по химическому, составу, свойствам и внутренней структуре:

  • Ферритные. Для типов стали этой группы характерно высокое (≥20 %) содержание хрома, что дало им второе название – хромистые. Благодаря химическому составу, эти сплавы очень устойчивы к агрессивным воздействиям и имеют магнитные свойства. Относительно низкая стоимость ставит их на второе (после аустенитных) место по распространенности.
  • Аустенитные – стальные сплавы, содержащие хром и никель в высокой процентной доле. Их отличает от других марок стали повышенная гибкость и прочность. Они не магнитятся, хорошо свариваются и обладают высокой коррозионной стойкостью.
  • Мартенситные. Нержавеющие сплавы этого типа отличает высокая прочность и устойчивость к износу и высокой температуре. Особыми типы стали этой группы делает крайне низкое содержание вредных примесей, которые могли бы выделяться при нагревании. К мартенситным относится и жаропрочная коррозионностойкая сталь.
  • Комбинированные. Стальным сплавам этого типа присущи различные сочетания описанных выше свойств. Меняя состав, можно получить оптимальные для того или иного применения параметры. Широкое распространение получили аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные типы стали.
Виды и классификация нержавейки

Группа аустенитных стальных сплавов делится на пять подгрупп:

  • А1 – типы стали, которые в большей степени подвержены коррозии из-за высокого содержания серы.
  • А2 – самые распространенные виды стали, которые обладают высокой устойчивостью к воздействию минусовой температуры и хорошо свариваются без ухудшения изначальных характеристик. Неустойчивы к коррозии под воздействием агрессивных кислых сред.
  • А3 – благодаря стабилизирующим добавкам данные типы стали выгодно отличаются от предыдущих. Устойчивы к экстремально высокой температуре и воздействию кислой среды.
  • А4 – использование в качестве легирующей добавки молибдена (до 3%) делает эти виды стали устойчивыми к кислым средам. Такой металл нашел широкое применение в кораблестроении.
  • А5 – стальные сплавы, имеющие схожие с предыдущей группой, но отличающиеся набором и процентными долями стабилизирующих добавок, которые делают их особенно устойчивыми к воздействию экстремально высокой температуры.

Это далеко не полный перечень разновидностей нержавеющих стальных сплавов. Меняя комбинацию и процентное содержание добавок даже на крайне малые значения, можно существенно изменять присущие металлу характеристики.

Сферы применения нержавеющего металла

Перечислим основные области применения нержавеющих стальных сплавов:

  1. Машиностроение. Нержавеющая сталь широко используется в качестве материала для деталей промышленного оборудования, станков, механизмов и т. п. Наибольшее распространение получили сплавы аустенитной и ферритной групп.
  2. Химическая промышленность. В силу того, что в этой области часто используются различные агрессивные соединения, здесь наиболее востребованы материалы, стойкие к воздействию кислой среды и других повреждающих факторов.
  3. Энергетика. Специфика отрасли требует от используемых здесь стальных сплавов особой прочности. Здесь критически важна надежность и долговечность деталей.
  4. Бумажно-целлюлозное производство. В данной области широко применяются агрессивные химические вещества, поэтому детали механизмов и установок выполняются в основном из нержавеющих стальных сплавов.
  5. Пищевая промышленность. На всех этапах производства (от перевозки сырья и изготовления до хранения готовых продуктов) оборудование должно соответствовать строжайшим санитарным нормам. Помимо нержавеющей стали, здесь допустимо использование только пищевого алюминия, стекла и специальных полимеров.
  6. Авиационная и космическая отрасль требуют большого количества различных коррозионностойких, прочных и долговечных сплавов. Особенно широко здесь применяется хромированная сталь.

Сварка нержавеющей стали

Сварка нержавеющих металлов производится с использованием нескольких методов:

  • MMA – ручная дуговая сварка;
  • TIG – сварка неплавящимся электродом в среде инертного газа;
  • MIG/MAG – сварка в среде инертного/активного газа с полуавтоматической подачей присадочной проволоки.

MMA-сваркой пользуются там, где от сварных соединений не требуется высокого качества. Главное при сваривании металлических деталей этим методом – грамотный подбор электродов. В зависимости от марки свариваемого сплава необходимы разные типы как стержней, так и напыления.

Сварка нержавеющей стали

Для соединения деталей из нержавеющего металла обычно используются электроды с покрытием из магниево-кальциевых карбонатов или рутиловые – на основе диоксида титана. Первый тип электродов требуется при сварке исключительно с помощью постоянного тока обратной полярности, а второй допускает работу с переменным.

TIG-сварку используют главным образом для соединения элементов из листового металла небольшой толщины. Для получения высококачественных швов необходимо пользоваться присадочным материалом, который имеет больший объем легирующих добавок, чем сплав соединяемых деталей. Часто для защиты сварочной ванны пользуются чистым аргоном. В отдельных случаях, когда необходимо ускорить процесс и стабилизировать дугу, используют гелиево-аргоновую газовую смесь.

При сваривании листовой нержавейки оптимальным вариантом является полуавтоматическая MIG/MAG-сварка. Этот метод универсален – он позволяет качественно соединять как тонкие (короткой дугой), так и толстые (струйным переносом) листы. В качестве защитной среды обычно выступает газовая смесь, содержащая аргон (98 %) и двуокись углерода (2 %). Увеличение процентной доли углекислоты нежелательно, так как оно приводит к разбрызгиванию металла и снижает качество швов.

При сваривании элементов из нержавеющих стальных сплавов следует обращать внимание на ряд важных нюансов

При сваривании элементов из нержавеющих стальных сплавов следует обращать внимание на ряд важных нюансов:

  1. Легирующие добавки снижают теплопроводность металла. Чтобы исключить риск прожога соединяемых элементов из-за сконцентрированной в околошовной зоне тепловой энергии, важно выставлять ампераж на 20–30 % меньше, чем для обычной стали.
  2. Повышенное электрическое сопротивление материала приводит к перегреву и быстрому износу электродов.
  3. Высокий коэффициент линейного расширения нержавейки требует для соединения толстых деталей зазора, позволяющего шву нормально усаживаться. Иначе высока вероятность растрескивания.
  4. Нагрев металла в околошовном пространстве может приводить к снижению коррозионной стойкости сплава – швы требуют немедленного охлаждения. С этой целью опытные сварщики подкладывают под стык деталей массивную медную полосу или поливают готовые соединения водой.

Сварные соединения деталей из нержавеющих стальных сплавов часто используют на современных производствах. Причем экономия на качестве защитных газовых смесей оказывается нецелесообразной, поскольку прочность и долговечность швов играют здесь ключевую роль.

Читайте также
Максим Игоревич Макаров
Максим Игоревич печатает ...

Узнайте цены на изделия со скидками
до 30%

Скачать прайс
Написать на почту

Напишите
письмо на почту

Позвонить бесплатно

Позвонить
бесплатно

Написать на почту

Написать
письмо на почту

Яндекс.Метрика