Нержавеющая сталь: состав сплава, свойства, сферы применения

О чем речь? Практически во всех хозяйственных и производственных сферах сегодня применяется нержавеющая сталь, состав которой отличается в зависимости от процентного соотношения добавок.

Что учесть? В состав нержавеющей стали могут входить железо (как основной компонент), хром, никель, молибден, титан, углерод. Также добавляют азот, фосфор и серу. Эти добавки меняют свойства стального сплава и делают его пригодным для применения в разных условиях.

Состав нержавеющей стали и история создания сплава

В 1913 году активный поиск материала, который бы выдерживал агрессивное воздействие химикатов и не подвергался атмосферной коррозии, привел к созданию нового класса сплавов. Эти соединения значительно превосходили по своим свойствам традиционную высокоуглеродистую сталь, которая склонна к быстрому ржавлению. Новый материал получил наименование «нержавеющая сталь», а в обиходе его стали называть «нержавейкой».

Главным элементом, входящим в его состав, является хром.

Сталь, обогащенная хромом, называется нержавеющей благодаря значительному улучшению антикоррозийных характеристик. Добавление Cr влияет на технические параметры сплава:

Материалы, содержащие более 50 % никеля и хрома в железной основе, именуются суперсплавами. Они применяются в условиях, где важна длительная прочность и абсолютно недопустимы сбои. Из них делают реактивные двигатели и газовые турбины, работающие в экстремально агрессивных средах.

В состав нержавеющего сплава входят железо, углерод и хром. Присутствие дополнительных элементов играет ключевую роль в определении свойств готового изделия.

Какие основные компоненты и добавки входят в состав нержавеющей стали

Нержавеющая сталь обладает уникальными характеристиками и свойствами благодаря составу сплава. Железо служит основой, а добавление специфических компонентов способствует повышению коррозионной устойчивости, механических характеристик и обрабатываемости материала.

Ознакомимся с главными составляющими нержавеющей стали:

• Железо (Fe) – является ключевым элементом, формирующим основу всех стальных сплавов.
• Хром (Cr) – от 10,5 % до 30 %, критичен для создания на поверхности стали защитной пленки из оксида хрома. Это покрытие блокирует проникновение коррозийных процессов, защищая металл от внешних воздействий, и может самостоятельно восстанавливаться после повреждений.
• Никель (Ni) – усиливает устойчивость стали к коррозии и увеличивает ее пластичность, способствует созданию аустенитной структуры, что делает сплав немагнитным и повышает его характеристики при высокой и низкой температуре.
• Молибден (Mo) – повышает сопротивление коррозии в средах, содержащих хлор, улучшает износостойкость и жаропрочность стали.
• Титан (Ti) и ниобий (Nb) – блокируют углерод, препятствуя формированию карбидов на периферии зерен. Это способствует увеличению устойчивости к межкристаллической коррозии.
• Углерод (C) – повышает твердость стали. Его излишек может ухудшить коррозионную устойчивость. В высококачественном сплаве уровень углерода обычно снижен.
• Кремний (Si) и марганец (Mn) – повышают прочность стали, ее свариваемость и обрабатываемость.
• Азот (N) – укрепляет сталь, улучшает ее коррозийную устойчивость и механические характеристики.
• Фосфор (P) и сера (S) – содержатся в стали в виде незначительных примесей. Их чрезмерное количество ухудшает качество материала.

Разнообразные комбинации и соотношения компонентов используются для получения необходимых свойств, адаптированных под специфические задачи.

Популярные марки нержавеющей стали и сферы их применения

Для выбора подходящего вида нержавейки для производства изделий конкретного применения рекомендуется обратиться к тематическим справочникам. В них представлены все существующие сорта и свойства нержавеющей стали.

В каждой группе выделяются определенные марки, пользующиеся наибольшей популярностью среди покупателей. Рассмотрим их:

• Марки 10Х17Н13М2Т и 10Х17Н13М3Т выделяются превосходной устойчивостью к коррозии и легкостью сварки. Это идеальный выбор для создания продукции, которая регулярно сталкивается с высокой температурой и агрессивными воздействиями в процессе использования.

Характеристики этих нержавеющих типов стали определяются благодаря присутствию в составе сплава ряда элементов: 16–18 % хрома, 2-3 % молибдена, 12–14 % никеля, 0.1 % углерода, 0.8 % кремния, 0.3 % меди, 0.02 % серы, 0.035 % фосфора, 2 % марганца и 0.7 % титана. При необходимости использования нержавейки определенных марок стоит учитывать возможность покупки их иностранных эквивалентов на внутреннем рынке. Среди доступных вариантов: SUS316Ti из Японии, 316Ti из США, OCr18Ni12Mo2Ti из Китая и Z6CNDN17-12 из Франции.

• Марки 08Х18Н9 и 08Х18Н10 являются нержавеющими, применяются для изготовления труб различных сечений. Материалы находят применение в создании разнообразных конструкций, используемых в машиностроении и химической отрасли, а также в изготовлении компонентов для трубопроводов и печных агрегатов. Химический состав данных типов стали включает в себя хром (17–19 %), углерод (0,8 %), титан (0,5 %), никель (8–10 %).
• Марка 10Х23Н18 относится к категории жаропрочных нержавеющих сплавов и содержит никеля (17–20 %), хрома (22–25 %), а также марганца (2 %) и кремния (1 %). Такая комбинация элементов придает сплаву необходимые свойства и увеличивает его склонность к хрупкости после отпуска.
• Марка 08Х18Н10Т, известная как нержавеющая сталь, обладает отличной устойчивостью к окислению и хорошей свариваемостью. Для достижения качественного сварного соединения не требуется предварительного нагрева деталей или их термической обработки после сварки. Согласно регулирующим документам для повышения прочности изделий из этого материала необходима закалка.
• Марка 06ХН28МДТ идеально подходит для изготовления сварных изделий, предназначенных для использования в агрессивных условиях. Химический состав сплава включает хром (22–25 %), никель (26–29 %) и медь (2,5–3,5 %), что обеспечивает высокую устойчивость к коррозии.
• Марка 12Х18Н10Т широко применяется в различных отраслях, таких как химическая, целлюлозно-бумажная, строительная, пищевая и энергетическая. Материал выделяется своей устойчивостью к температурным воздействиям, высокой ударной вязкостью и удобством в эксплуатации.
• Марки 12Х13, 20Х13, 30Х13 и 40Х13 – нержавеющие типы стали, трудно поддающиеся сварке. Устойчивы к отпускной хрупкости и защищены от внутренних дефектов, известных как флокены. Из этих сплавов производят режущие и измерительные инструменты, а также рессоры и пружины для разнообразного применения.
• Марки 08Х13, 08Х17 и 08Х18Т1 относятся к ферритным нержавеющим типам стали. Из этих сплавов создают продукцию, которая в процессе использования не подвергается ударным нагрузкам или влиянию низкой температуры.

Нержавейка широко применяется в разных секторах экономики, таких как машиностроение, химическая и пищевая промышленности, а также медицина. При производстве изделий из нержавеющей стали важно знать состав сплава в процентах.

Как свойства нержавеющей стали зависят от состава сплава

Структура металлических кристаллов зависит от количества и разновидности добавленных легирующих элементов. Существует четыре типа кристаллических решеток, по которым классифицируют нержавеющую сталь:

Аустенитные типы

Добавки (хром, никель, марганец) формируют кубическую гранецентрированную решетку, что обеспечивает стабилизацию металла. Легирующие элементы составляют до 33 % общего объема. Аустенитные сплавы – это наиболее часто встречающийся вид нержавейки, используемой в пищевой отрасли и отличающейся высокой устойчивостью к агрессивным воздействиям.

Мартенситные типы

Параллелепипедные ячейки формируют тетрагональную структуру этой серии нержавеющих типов стали, которые отличаются высокой прочностью. В их состав входит значительное количество хрома, а никель либо полностью отсутствует, либо добавляется в незначительных количествах.

Сталь данного сорта используют для следующих целей:

• Изготовление жаростойких элементов.
• Создание конструкций, работающих в условиях высоких нагрузок.
• Производство фитингов и элементов крепежа.
• Изготовление инструментов из твердых сплавов.

Чтобы стальной сплав приобрел мартенситную структуру, его подвергают термической обработке.

Ферритные типы

Соединения ферритной категории, содержащие хром как основной легирующий элемент, отличаются высокой прочностью и пластичностью, а также обладают магнитными свойствами. Как и у большинства железоуглеродистых типов стали, у них объемноцентрированная кристаллическая решетка.

Применение данного металла и его характеристики аналогичны аустенитам, однако в составе ферритов никель замещен различными элементами, из-за чего сталь становится подверженной межкристаллитной коррозии.

Комбинированные типы

Эти разновидности структур разработаны для сфер, где критично объединение различных свойств в едином металле:

• Ферритно-мартенситные – выделяются улучшенной стойкостью к износу.
• Аустенитно-ферритные – являются более доступным вариантом по сравнению с аустенитными сортами.
• Аустенитно-мартенситные – применяются в области криогеники, отличаются стойкостью к воздействию уксуснокислотных растворов.

Доля различных структур в материале может колебаться от 40 до 60 %. Окончательные характеристики продукта определяются типом и объемом добавленных легирующих элементов.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.