Ищете необходимую деталь?

Позвоните нам и мы поможем!

8-903-402-02-91

Категории

Общие сведения о нержавеющей стали

Нержавеющие сплавы были известны с очень древних времен. Примером может служить знаменитая железная колонна в мечети Кутуб Минар в Индии. Этот 6-тонный железный столб находится на территории архитектурного комплекса мечети, строительство которой датируется XII веком н.э. 7-метровая железная колонна Победы была воздвигнута королем Чандрагупта II в V веке. Первоначально она располагалась в Удайагири, в центральной Индии, в храме индуистского бога Вишну, а в Дели ее перевезли гораздо позже - в XIII веке.

За столько веков памятник не был затронут ржавчиной, что заставляло многих верить в его мистические свойства. Ученые из Технологического института Канпур обнаружили, что колонна содержит неожиданно много фосфора, который, реагируя с железом, водой и кислородом, создал своего рода защитный антикоррозийный поверхностный слой.

На протяжении многих веков легенды о колонне не сходили с уст местных жителей. Существует даже поверье - для того, чтобы исполнилось заветное желание, надо встать спиной к колонне и свести за ней руки.

Современная официальная история приписывает открытие нержавеющей стали английскому изобретателю Г. Берли. Работая в 1913 году над стальными сплавами для оружейных стволов, среди прочих образцов он забраковал никель-хромовый сплав, но несколько месяцев спустя с удивлением заметил, что этот образец сверкал как новый. Этот день стал "днем рождения" нержавеющей стали в современном техническом веке.

Сегодня нержавеющими сталями - называют сплавы содержащие по крайней мере 10,5% хрома. В результате контакта с кислородом из окружающей среды (воздух, вода или другие среды) на поверхности нержавейки образуется тонкий, в несколько слоев атомов, прозрачный слой окиси хрома. Этот процесс образования окисла также называется пассивированием. Слой защищает изделия из нержавеющего сплава от дальнейшего химического влияния.

нержавеющие сплавы

Если поверхность повреждена, пассивный слой создается автономно под влиянием кислорода; по этой причине мы можем по праву назвать этот процесс само-заживляющимся или само-восстанавливающимся.

Понимание этого процесса имеет важное значение при использовании нержавеющей стали в средах имеющих малое количество кислорода; в этом случае не образуется окислов хрома на поверхности и материал может быть подвергнут энергичному влиянию коррозии. Например в протяженных горных туннелях коррозию вызывают малое количество кислорода и конденсаты влаги в сводах туннеля. В этом случае рекомендуется использовать анкеры и крепеж из особо прочной нержавеющей стали AISI 321 или AISI 316Ti (A5).

Помимо малокислородных сред возникающих естественным способом, существует возможность проявления эффекта щелевой коррозии нержавейки из-за конструктивных ошибок. Также не стоит забывать, что в контакте с некоторыми металлами и водой (особенно соленой) нержавейка может стать источником электрохимической коррозии .

Различные легирующие элементы позволяют улучшить механические и химические свойства нержавеющей стали:

  • никель увеличивает сопротивление кислотам и он содержится как правило во всех типах аустетнитных сталей;
  • сера улучшает механические качества, но снижает сопротивляемость коррозии (A1);
  • титан, ниобий или тантал стабилизирует материальную структуру при более высоких температурах (A3 и A5);
  • марганец, молибден и медь и другие элементы также увеличивают сопротивление кислотам и локализуют коррозию.

ВИДЫ И СВОЙСТВА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Всего различают пять больших групп нержавеющих сталей определяемых их микроструктурой. Наиболее распространенными являются три:

  • Аустенитные (Austenitic) - не магнитная сталь с основными составляющими 15-20% хрома и 5-15% никеля который увеличивает сопротивление коррозии. Она хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Обозначаются начальной буквой A. Именно аустенитная группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.
  • Мартенситные (Martensitic) - значительно более твердые чем аустетнитные стали и могут быть магнитными. Они упрочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Больше поддвержены коррозии. Обозначаются начальной буквой С.
  • Ферритные (Ferritic) стали значительно более мягкие чем мартенситные по причине малого содержания углерода. Они также обладают магнитными свойствами. Обозначаются начальной буквой F.

нержавеющие сплавы

Виды сталей наиболее распространенной аустенитной группы обозначаются дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:

  • A1- используется, как правило, в механических и подвижных узлах. Из-за высокого содержимого серы стали этого типа менее всего способны сопротивлению коррозии, чем другие типы.
  • A2 - нетоксичная, немагнитная, незакаливаемая, устойчивая к коррозии сталь. Легко поддается сварке и не становится при этом хрупкой. Может проявлять магнитные свойства в результате механической обработки (шайбы и некоторые виды шурупов). Наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Крепеж и изделия из стали A2 не подходят для использования в кислотах и средах содержащих хлор (например, в бассейнах и соленой воде). . Сохраняет прочностные свойства при нагреве до 425° С, а при низких температурах до -200° С. Ближайшие аналоги – 08Х18Н10 ГОСТ 5632, AISI 304 и AISI 304L(с пониженным содержанием углерода).
  • A3 - имеет похожие свойства, как и сталь A2 и дополнительно стабилизирована титаном, ниобием или танталом. Это улучшает ее сопротивление коррозии при высоких температурах.
  • A4 - похожа на стали A2, но с добавлением 2-3% молибдена. Это делает ее в значительной степени более способной сопротивляться коррозии и кислоте. Крепеж и такелажные изделия из A4 рекомендуются для использования в судостроении, в узлах и креплениях выше ватерлинии. Хорошо ведет себя в средах повышенной агрессивности (растворах серной, фосфорной, уксусной, серной, лимонной и др. кислот). Может быть использована при температурах от – 60 до 450°С. Ближайшие аналоги 10Х17Н13М12 ГОСТ 5632, AISI 316 и AISI 316L (с низким содержанием углерода). 
  • A5 - имеет свойства сталей A4 и дополнительно стабилизирована титаном, ниобием или танталом как и A3, но с различным процентным содержанием легирующих добавок. Это также повышает ее сопротивляемость высоким температурам.

Таблица характеристик и рекомендации по применению для изделий из нержавеющей стали 

DIN 

EN  

АISI

Характеристики

Примеры применения

A2

1.4301

304

Сталь с низким содержанием углерода, аустенитная незакаливаемая, устойчивая к воздействию коррозии, немагнитная в условиях слабого намагничивания, (если была подвергнута холодной обработке). Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллической коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается электро-полировке.

Установки для пищевой, химической, текстильной, нефтяной, фармацевтической, бумажной промышленности; используется также в производстве пластмасс для ядерной и холодильной промышленности, оснащение для ку-хонь, баров, ресторанов; столовых приборов; в кораблестроении, электронике и т.д.

1.4306

304L

Сталь аустенитная незакаливаемая, особенно пригодная для сварных конструкций. Отличается высокой устойчивостью к воздействию межкристаллической коррозии, используется при температуре до 425°С. По химическому составу отличается от 304 почти вдвое меньшим содержанием углерода.

Находит те же применения, что и AISI 304, для изготовления сварных конструкций и в отраслях, где необходима устойчивость к воздействию межкристаллической коррозии.

A4

1.4401

316

Сталь аустенитная незакаливаемая, наличие молибдена (Мо) делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Также и технические свойства этой стали при высоких температурах гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибден.

Химическое оборудование, подвергающееся особенно сильным воздействиям, инструмент, вступающий в контакт с морской водой и атмосферой, оборудование для проявления фотопленки, корпусы котлов, установки для переработки пищи, емкости для отработанных масел для коксохимических установок.

1.4404

316L

Сталь, аналогичная AISI 316, аустенитная незакаливаемая, с очень низким содержанием углерода С, особенно подходит для изготовления сварных конструкций. Обладает высокой устойчивостью к межкристаллической коррозии, используется при температуре до 450°С. По химическому составу отличается от 316 почти вдвое меньшим содержанием углерода.

Находит те же применения, что и AISI 316, для изготовления сварных конструкций, где необходима высокая устойчивость к воздействию коррозии. Особенно пригодна для производства пищевых продуктов и ингридиентов (майонез, шоколад и т.д.)

A5

1.4571

316Ti

Наличие титана (Ti), в пять раз превышающего содержание углерода С, обеспечивает стабилизирующий эффект в отношении осаждения карбидов хрома (Cr) на поверхность кристаллов. Титан (Ti), действительно, образует с углеродом карбиды, которые хорошо распределяются и стабилизируются внутри кристалла. Обладает повышенной устойчивостью к межкристаллической коррозии.

Детали, обладающие повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур и к среде с присутствием новых ионов хлора. Лопасти для газовых турбин, баллоны, сварные конструкции, коллекторы. Применяется в пищевой и химической промышленности.

A3

1.4541

321

Сталь хромоникелевая с добавкой титана (Ti), аустенитная незакаливаемая, немагнитная, особенно рекомендуется для изготовления сварных конструкций и для использования при температурах между 400°С и 800°С, устойчива к коррозии.

Коллекторы сброса для авиационных моторов, корпусы котлов или кольцевые коллекторы оборудования для нефтехимической промышленности. Компенсационные соединения. Химическое оборудование и оборудование, устойчивое к высоким температурам.

 

1.4845

1.4841

310

310 S

Сталь тугоплавкая аустенитная незакаливаемая, немагнитная, жароустойчивая при высоких температурах, находит самое широкое применение. В окисляющей среде можно применять обычно до 1100°С и до 1000°С в восстановительной среде, но в любом случае в атмосфере, содержащей менее 2 гр. серы (S) на 1 куб.м.

Установки для термической обработки, для изготовления щелочей, для гидрогенизации; теплообменники для печей; изготовление дверей, грилей, штифтов, кронштейнов. Элементы для подогревателей воздуха, корпуса и трубы для термических обработок, конвейерные ленты для транспортеров печей отводные трубы газовых турбин и моторов, реторты для дистилляции, установки для крекинга и реформинга.

 

Упрощенная таблица позволяет приблизительно оценить соответствия.

Как видно из таблицы обозначение A2 и A4 имеет соответствия американскому стандарту AISI, классу стали по Евронормам (EN) и Российскому ГОСТу.

Все аустенитные стали, от А1 до А5 подразделяются на три класса прочности независимо от марки. Наименьшую прочность имеют стали в отожженном состоянии (класс прочности 50). Поскольку аустенитные стали не упрочняются закалкой, наибольшую прочность они имеют в холодно-деформированном состоянии (классы прочности 70 и 80). Наиболее широко используется крепеж из сталей А2 – 70 и А4 – 80.

Так же при выборе крепежа для деталей из различных материалов необходимо руководствоваться следующими принципами:

 

крепеж

 

деталь

допустимо

недопустимо

Оцинкованная сталь

оцинкованный или нержавеющий

латунь или бронза

Алюминий

нержавеющий

оцинкованный или латунь

Латунь

латунь или бронза

нержавеющий

Бронза

бронза или нержавеющий

латунь

Нержавеющая сталь

нержавеющий

оцинкованный или латунь

Дополнительное и немаловажное преимущество крепежа, изготовленного из нержавеющей стали, – длительный срок использования. Нержавеющий крепеж способен продолжительное время верой и правдой служить потребителям, что не только позволяет им быть уверенным в надежности крепления оборудования или конструкций, но и дает возможность значительной экономии, позволяющей направить высвобождаемые средства на приобретение других товаров, а также на развитие бизнеса.