Аустенитная сталь

Применение

Перечисленные преимущества способствуют удержанию лидирующих позиций на рынке металлопроката. Антикоррозионные сплавы являются незаменимым материалом в тяжелом машиностроении, энергетической, нефтегазовой и сельскохозяйственной сферах.

Материал востребован в следующих областях народного хозяйства:

• Строительство, архитектура;
• производство оборудования, инструментов медицинского назначения;
• целлюлозно-бумажное производство;
• пищевая промышленность;
• транспортное машиностроение;
• химическая промышленность;
• электроэнергетика и электроника;
• производство бытовой техники и предметов домашнего хозяйства.

Декоративные качества нержавеющих металлов и высокий уровень антикоррозионных свойств дают возможность использовать изготовленные из них детали и элементы для фасадов, рекламных установок, витрин, фонтанов. Из легированного материала изготавливают перила, двери, лестницы, лифты.

Применение жаропрочных сталей

Легированные металлы, устойчивые к высоким термическим нагрузкам, используются для производства труб, изготовления деталей, составных частей машин, агрегатов, промышленного оборудования. В этот список входят:

• детали термических печей;
• детали конвейерных лент транспортеров печей;
• установки для термообработки;
• камеры сжигания топлива;
• моторы, газовые турбины;
• аппараты для конверсии метана;
• печные экраны;
• выхлопные системы; нагревательные элементы.

Жаропрочный нержавеющий металл – лучший материал для производства деталей и механизмов, эксплуатация которых будет проходить в агрессивных средах, при повышенных температурах.

Что такое аустенитные стали

Легированные стали с внедрением в структуру никеля 8%-10% приобретают другие свойства. Никель способен сохранять аустенитную фазу при комнатной температуре, вплоть до плавления. В кристаллической решетке металла происходит замещение атомов железа на никель. Форма имеет структуру в виде куба.

Что обеспечивает прочное соединения и придает различные спецефические свойства. Обладают такие металлы коррозионностойкостью, хорошей пластичностью. Такую столь используют в пищевой промышленности, машиностроении, нефтеперерабатывающие предприятия. К примеру несколько видов сталей 08Х18Н10Т, AISI 306, AISI 316.

При температуре свыше 570 градусов происходит распад аустенитной фазы на феррит и ледебурит. В чистом железе наблюдается аустенитное состояние от 910 до 1401 градуса. В углеродистых сталях твердый раствор ( аустенит) существует чуть ниже 727 Цельсия. Когда углерод замещает атомы железа. Аустенитная структура может существовать как и во всей кристаллической решетке так и в верхних слоях металла.

Имеются и другие сплавы с повышенной стойкостью к коррозии при высоких температурах. Их еще называют жаростойкие с умеренным рабочим давлением и жаропрочные с нагрузкой. Эксплуатация таких сталей проходит при температуре до 1100 градусов. К таким сталям относятся марки 08Х16Н9М2, 10Х14Н16Б, 10Х14Н14В2БР. Применяют в турбинах выхлопной системы, Производство клапанов впускных и выпускных, в головках двигателя. Где происходит динамическая нагрузка при высокой температуре сгорания топлива.

А ток же хладостойкие сплавы используемые в криогенных установках по сжижению газов, заморозки различных клеток и тому подобное. Диапазон работы такой стали очень большой. Но при комнатной температуре его свойства ослабевают. Главная особенность коррозионостойкость к жидкому азоту и другим веществам. Есть несколько типов сталей с такими свойствами 03Х20Н16АГ6, 7Х13Н4АГ2. Все известные стали придерживаются норм по ГОСТ 5632-72.

Все стали имеющие аустенитную структуру решетки относятся к классу коррозиестойких при различных температурах эксплуатации в широком диапазоне. Такие стали трудно обрабатываются механически. Плохая теплопроводность затрудняет использование горячей ковки. И не все стали нержавеющие можно закалять. Приводит к потери своих свойств. Большая часть металлов имеет хорошую вязкость. Режущая часть инструмента подвержена коррозионной диффузии. Налипанию материла на кончик резца. Сам материал при незначительной деформации уплотняется что приводит к изменению физических свойств. Это обосновывает затраты на производство таких сталей и ее стоимость.

• Кузнечная сварка дамасской стали Даже не смотря на то, что кузнечная сварка давно уже уступила место в промышленности сварке дуговой, еще существуют области, в которых она по прежнему востребована. В частности, мастера-ножеделы применяют ее…
• Электроды ниат-5 Сварочные электроды на основе никеля хрома молибдена и азота. Важные составляющие стержня. Ограничение по сварке в потолочном режиме и на спуск. При концентрации азота в металле шва образуются поры. Маркой…
• Сварочные электроды нч-2 Электроды для чугуна НЧ-2 говорят за себя. Наплавка на чугун второго типа. Применяется для ковкого графитового, высокопрочного чугуна. В основ ном для устранения дефектов литья трещин. В составе проволоки электрода…
• Электроды цл-9 Универсальные электроды для сварки нержавейки и разнородны сталей представлены маркой ЦЛ-9. Первое предназначение для сваривания двухслойной стали со стороны поверхности подверженной к агрессивным средам. Иными словами шов стойко переносит воздействие…
• Технология сварки алюминия со сталью Надежный способ сваривание железа и алюминия через биметалл. Биметалл-это композиционный материал состоящий из нескольких слоев разнородных металлов. Способы его изготовления путем одновременного проката через валы. Происходит диффузия молекул между слоями.…

Классификация нержавеющих сталей

Нержавеющая сталь представляет собой сложный многокомпонентный сплав на основе железа. В его состав входят углерод и другие элементы, повышающие устойчивость к агрессивной среде. Одним из основных легирующих компонентов является хром, содержание которого в сплаве должно быть не менее 12%. Присутствие хрома обеспечивает:

• повышение прочности сплава;
• хорошую свариваемость;
• продление срока эксплуатации;
• эстетичный вид.

Стали с добавкой хрома хорошо поддаются холодной механической обработке. На поверхности металла образуется оксидная пленка, которая защищает детали от коррозии. Кроме хрома в состав стали включают титан, никель, кобальт, ниобий, титан и молибден. Нержавеющие стали с разным качественным и количественным составом отличаются технологическими и эксплуатационными свойствами и применяются в разных отраслях.

Группы нержавеющих сталей по химическому составу

В зависимости от набора основных легирующих элементов в химическом составе различают следующие группы нержавеющих сталей:

• Хромистые.
• Хромоникелевые.
• Хромомарганцевоникелевые.

Хромистые стали

Как ясно из названия группы, главным легирующим элементом хромистых сталей является хром. Согласно ГОСТ 5632-2014 номинальное содержание хрома может быть 13, 17 или 25/28 %. К первому типу принадлежат марки 08Х13, 13х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13, ко второму — 12Х17 и 08Х17Т, к третьему — 15Х25Т и 15Х28. Хромистые стали второго и третьего типа относятся к ферритному классу, а первого типа — могут иметь ферритный, мартенситный или феррито-мартенситный класс.

Хромоникелевые стали

Хромоникелевые стали содержат 14-20% хрома, 12-14% никеля. Устойчивы к кислотам и высоким температурам, хорошо поддаются технологическим деформациям, в частности, штамповке, и свариванию. Обработке резанием поддаются удовлетворительно. К хромоникелевым относят стали марок 20X17Н2, 14Х17Н2, 20X17Н2, 14X17Н2.

Хромомарганцевоникелевые стали

Частичная замена никеля более дешевым марганцем способствует снижению стоимости материала без заметного снижения его полезных свойств. Добавление марганца повышает пластичность нержавеющей стали и помогает сохранить немагнитность, увеличивается ударная вязкость при низких температурах. Но, следует учитывать, что хромомарганцевоникелевые стали трудно свариваются и склоны к отпускной хрупкости. Основные представители данной группы: 03Х20Н16АГ6, 07Х21Г7АН5, 10Х14Г14Н4Т.

С учетом структуры своей кристаллической решетки хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые стали делятся аустенитные, аустенитно-ферритные, аустенитно-ферритные и аустенитно-карбидные.

Классы нержавеющих сталей по микроструктуре

Различия в механических и технологических свойствах сталей обусловлены особенностями их кристаллической структуры. По этому признаку нержавеющие стали подразделяют на:

• Ферритные.
• Мартенситные.
• Мартенситно-ферритные.
• Аустенитные.
• Аустенитно-мартенситные.
• Аустенитно-ферритные.
• Аустенитно-карбидные.

Ферритные стали

хрома в этом типе сталей приближается к 20%. Ферритные стали имеют высокую устойчивость к химически агрессивным средами, ярко выраженные магнитные свойства, хорошо поддаются обработке. Недорогие ферритные стали склонны к росту зерна и, как следствие, – к межкристаллитной коррозии. При высоких температурах происходит охрупчивание металла. Используются для производства неответственных конструкций, а также изделий, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах. К ферритному классу относятся стали марок: 08X17Т, 12X17 (AISI 430), 15X28, 15Х25Т, 15Х25Т.

Мартенситные и мартенситно-ферритные стали

Содержат до 20% хрома. Обладают низким порогом хладоломкости, пластичны, имеют высокую ударную вязкость, не склонны к образованию трещин. Устойчивы к износу, коррозии в слабоагрессивных средах и атмосфере. Свариваемость разных марок мартенситных сталей сильно разнится. Некоторые мартенситные стали склонны к тепловой хрупкости. Применяются для изготовления режущего инструмента, измерительных приборов, высокопрочных деталей и ответственных конструкций, предназначенных для эксплуатации в широком диапазоне температур. Марки мартенситных сталей: 20Х13 (AISI 420), 40Х13, 12Х13.

для теплоустойчивых хромистых сталей

12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-У:

1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
3. Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе 105 ч. Для расчетного срока эксплуатации до 2*105 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент 0,85.

4 Термообработка аустенитных сталей и ее особенности

Жаропрочные и жаростойкие сплавы аустенитной группы подвергаются при необходимости разным видам термической обработки с целью увеличения своих свойств, а также для модификации имеющейся структуры зерна: число и принцип распределения дисперсных фаз, величина блоков и самого зерна и так далее.

Отжиг таких сталей применяется для уменьшения твердости сплавов (когда это требуется по условиям их эксплуатации) и устранения явления хрупкости. При подобной термической обработке металл нагревают до 1200–1250 градусов в течение 30–150 минут, а затем максимально быстро подвергают охлаждению. Сложные высоколегированные стали чаще всего охлаждают в масле либо на воздухе, а вот сплавы с малым количествам легирующих компонентов обычно погружают в воду.

Для сплавов типа ХН35ВТЮ и ХН70ВМТЮ рекомендуется термообработка в виде двойной закалки. Сначала выполняется первая нормализация их состава (при температуре около 1200 градусов), благодаря которой металл повышает показатель сопротивления ползучести за счет формирования твердой гомогенной фазы. А после этого осуществляется вторая нормализация с температурой не более 1100 градусов. Результатом описанной обработки является значительное увеличение пластических и жаропрочных показателей аустенитных сталей.

Маркировка стали – значение цифровых и буквенных индексов

Зная обозначение буквенных индексов и смысловую нагрузку цифр, используемых в маркировке стали, можно сделать выводы о необходимости предложенной марки для определенной цели, даже не заглядывая в справочник. Переплачивать за титан, содержащийся в сплаве, если не нужны высокие огнеупорные свойства, приобретаемые при легировании этим дорогим металлом.

Некоторые буквенные индексы могут изменять обозначающий элемент, в зависимости от местонахождения его в маркировке. Рассмотрим соответствие буквенных индексов:

• А (в начале маркировки) – S
• А (в середине маркировки) – N
• Б – Nb
• В – W
• Г – Mn
• Д – Cu
• Е – Se
• К – Co
• М – Mo
• Н – Ni
• П – P
• Р – B
• С – Si
• Т – Ti
• Ф – V
• Х – Cr
• Ц – Zr
• Ю – Al
• ч – РЗМ

Количество каждого из них в сплаве определен цифровым значением, следующим за литерой, обозначающей элемент. Выражается в процентах. В случаях малости отдельного элемента, менее 1%, то после буквенного индекса цифра не ставится. Углерод, как важный элемент разместился впереди маркировки, но выражается в сотых частях процента.

FeNi и Ni сплавы маркируются только литерными индексами. Исключение составляет число после никеля (массовая доля) и углерода (только для FeNi).

В случае если сталь была произведена особенными способами плавки или методами переплава, то это указывается через дефис после маркировки. К таким особым методам и способам относятся различные способы вакуумного переплава, электронно–лучевая плавка, обработка шлаками синтетического происхождения, другие. Полное количество специфических методов получения необходимой марки сплава, в стандарте прописано 24.

Рассмотрим примеры расшифровки маркировки нержавеющих сталей 05Х12Н2М и 04Х14Т3Р1Ф-ВД. В 05Х12Н2М углерода 0,05%, хрома -12%, никеля – 2%, содержание молибдена до 1%. 04Х14Т3Р1Ф-ВД расшифровывается так: углерода 0,04, 14% — хрома, 3% — титана, 1% — бора, ванадия менее 1% процента, получена методом вакуумно-дугового переплава.

ГОСТы

Изготовление аустенита регулируется с помощью законодательным норм, правил, законов. Основные нормы перечислены в следующих нормативных документах — ГОСТ 5632-2014, ГОСТ 11878-66, ГОСТ Р ИСО 4136-2009.

Эти документы определяют все основные моменты, которые касаются аустенитных сталей — изготовление, маркировка, категории, марки, особенности транспортировки и так далее.

В соответствии с нормами ГОСТ для определения содержания ферритных (железных) компонентов в каких-либо изделиях на основе аустенита может применяться металлография либо магнитная технология. Для проведения проверки из аустенита вырезаются небольшие прутки (не менее 2 штук).

Алгоритм проверок

• Определение содержания железа методом металлографии. На прутках делаются небольшие шлифы, которые подвергаются электролизу или химическому травлению. После этого шлифы помещаются под мощный микроскоп, где визуально определяются содержание железистых соединений. По результатам исследований выставляется оценка, которая определяет концентрацию железа в основном сплаве. Чтобы увеличить точность исследований, рекомендуется взять несколько независимых проб с нескольких прутков.
• Определение содержания железа магнитным методом. На прутках делаются микрошлифы, которые проходят шлифовку, зачистку с помощью абразивных материалов. После этого проводится серия замеров с помощью ферритометров, обладающих высоким порогом чувствительности. Минимальное количество замеров — 40 штук. В конце полученные сведения обрабатываются с помощью методов математической статистики и моделирования. Для увеличения точности исследования рекомендуется взять несколько независимых проб.

Аустенитная сталь что это такое по простому

» Что это » Аустенитная сталь что это такое по простому

Аустенит — это твердый однофазный раствор углерода до 2 % в y-Fe. его особенность заключается в последовательности, в которой располагаются атомы, т. е. в строении кристаллической решетки. Она бывает 2 типов:

1. ОЦК a-железо (объемно — центрированная – по одному атому располагается в 8-ми вершинах куба и 1 в центре).
2. ГЦК y-железо (гране-центрированная по одному атому находится в 8-ми вершинах куба и по одному находятся на каждой из 8-ми граней, всего 16 атомов).

Простыми словами: аустенит — это структура или состояние металла, определяющая его технические характеристики, которые получить в другом состоянии невозможно, т.к. меняя строение, металл изменяет и свойства. Без аустенита невозможна такая технология как закалка, которая является самой распространенной, дешевой, технически доступной, а в некоторых случаях и единственной технологией упрочнения металла.

Свойства аустенитных сталей и где их используют

Само состояние железа в Y-фазе (аустенит) уникально, благодаря ему металл является жаропрочным (+850 ºC), холодостойким (-100 ºC и ниже t), способен обеспечивать коррозионную и электрохимическая стойкость и другие важнейшие свойства, без которых были бы немыслимы многие технологические процессы в:

• нефтеперерабатывающей и химической отраслях;
• медицине;
• космическом и авиастроении;
• электротехнике.

Жаропрочность — свойство стали не менять своих технических свойств при критических температурах с течением времени. Разрушение происходит при неспособности металла противостоять дислокационной ползучести, т. е. смещению атомов на молекулярном уровне. Постепенно происходит разупрочнение, и процесс старения металла начинает происходить все быстрее. Это происходит с течением времени при низких или высоких температурах. Так вот, насколько этот процесс растянется во времени — это и есть способность металла к жаропрочности.

Коррозионная стойкость — способность металла противостоять разрушению (дислокационной ползучести) не только с течением времени и при криогенных и высоких температурах, но еще и в агрессивных средах, т. е. при взаимодействии с веществами активно вступающих в реакцию с одним или несколькими компонентных элементов. Разделяют 2 типа коррозии:

1. химическая — окисление металла в таких средах, как газовая, водная, воздушная;
2. электрохимическая — растворение металла в кислотных средах, имеющих положительно или отрицательно заряженные ионы. При разности потенциалов между металлом и электролитом, происходит неизбежная поляризация, приводящая к частичному взаимодействию двух веществ.

Холодостойкость — способность сохранять структуру при криогенных температурах с течением длительного времени. Из-за искажения кристаллической решетки структура стали холодостойкой способна принимать строение присущее обычным малолегированным сталям, но уже при очень низких температурах. Но этим сталям присущ один недостаток — иметь полноценные свойства они могут только при минусовых температурных значениях, t — ≥ 0 для них недопустимы.

Технологии сварки

Для минимизации возникновения дефектов в дальнейшем процессе эксплуатации хромоникелевых сталей необходимо правильно подобрать оптимальный способ сваривания аустенитной стали.

Основные способы сварки аустенитной стали:

• ручная дуговая;
• электрошлаковая;
• в атмосфере защитных газов.

Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка представляет собой достаточно маневренный способ. Это сваривание происходит таким образом, чтобы химический состав оставался неизменным при разных пространственных положениях и возможных позициях соединений.

Оптимальные рекомендации для ручной дуговой сварки:

• ниточные швы с помощью электродов сечением 3 миллиметра;
• 60-90 минут прокаливать сварочные электроды при температуре от 250 оС до 400 оС (выполнить это необходимо перед началом сварки). Это препятствует возникновению пор в соединительном шве.

Подходящие электроды используют на постоянном токе и обязательно с обратной полярностью. На максимальном токе сварка выполняется в положении снизу. А если работа необходима в вертикальном или потолочном расположении, нужно брать силу тока на 10-30% меньше.

Электрошлаковая сварка

Технология выполнения работы электрошлаковой сваркой сама по себе минимизирует возможность образования горячих трещин.

Преимущества данной техники сварки:

1. Отсутствие существенных деформаций в угловой и стыковой областях.
2. Неспешная скорость движения нагревательного оборудования.
3. Мягкая кристаллизация сварочной ванны.

Схема электрошлаковой сварки

Для данного типа сварки используют электроды в форме пластин с толщиной от 6 до 20 мм или проволоку с толщиной 3 мм.

Сварка в атмосфере защитных газов

Сварка в атмосфере защитных газов позволяет выполнять работы на изделиях разнообразной толщины. В этой технологии положительно работают активные и инертные газы. Сварщик за счет разнообразия защитных газов самостоятельно выбирает условия ввода в металл необходимого количества тепла и может менять эффективность электродуги.

Для этого типа работы характерно использование вольфрамовых или плавящихся электродов. Они отлично подходят для изделий в 5-7 мм.

Сварка выполняется импульсной или горящей дугой. Оптимальнее использование первого вида, т. к. при импульсной работе снижается искажение конфигурации кромок, а также уменьшается длина околошовной зоны.

Вольфрамовые электроды можно использовать как с присадочным материалом, так и без него. Это зависит от толщины соединяемого места и конструкции детали.

Для активных газов и смеси из газов применяются плавящиеся электроды. Стержни такого типа способствуют высокому качеству работы при использовании их в импульсно-дуговой сварке. Данная техника выполняется в смеси кислорода, углекислого газа и аргона, а также в чистом виде аргона.

Марки аустенитной стали

Все классы можно поделить на три категории:

• Коррозионностойкие: 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, 06Х18Н11 (они содержат хром и никель), 10Х14Г14Н4Т, 07Х21Г7АН5 (с добавкой марганца), 08Х17Н13М2Т, 03Х16Н16ЬЗ (особенность – наличие молибдена), 02Х8Н22С6, 15Х18Н12С4Т10 (в них много кремния).
• Жаропрочные, например, 08Х16Н9М2, 10Х14Н16Б, 10Х18Н12Т, 10Х14Н14В2БР. Особенностью является наличие в них бора, вольфрама, ниобия, ванадия или молибдена.
• Хладостойкие: 03Х20Н16АГ6 и 07Х13Н4АГ20, в них очень много хрома и никеля.

Обратите внимание на маркировку, она обусловлена нормативным документом, ниже о нем

ГОСТ 5632-2014

Данный документ диктует требования к каждой конкретной марке. В представленных там таблицах перечисляются качества и показатели, которые отвечают за итоговый результат – прочность, износостойкость и пр. Посмотрим на маркировку и отметим, что она сочетает в себе цифры и буквы. Литеры обозначают ту легирующую добавку, которая находится в наибольшем количестве (мельчайшие примеси могут не отображаться в названии, но будут перечислены в техническом паспорте сплава). В самом начале стоит только цифра – это сотые доли углерода. Затем буква добавки с последующим уточнением – сколько процентов. Посмотрим на простом примере. 06Х18Н11, в этой марке:

• 0,06% углерода;
• 18% хлора;
• 11% никеля.

Представим таблицу элементов, которые содержатся в наиболее распространенных марках:

Применение сплавов

Стали аустенитного класса используются при изготовлении устройств, работающих при высоких температурах, начиная от 200 °C: парогенераторов, роторов, турбин и сварочных механизмов. Недостатком использования аустенита в этих механизмах является низкая прочность металла. При длительном контакте железных сплавов различными гидроокисями могут образоваться дополнительные трещины, что приведет к поломке рабочих поверхностей устройств. Устранить этот недостаток можно при добавлении в раствор железа дополнительных химических элементов: ванадия и ниобия. Они формируют карбидную фазу, увеличивающих показатели прочности стали.

Нержавеющие аустенитные стали используются в механизмах, функционирующих в сложных условиях и при сильных перепадах температурных показателей. Чаще всего они используются при сварке коррозионностойких труб. Во время этого процесса между крепежными элементами образуется шовное пространство. При нагревании нержавеющих труб из аустенита до температуры плавления они приобретают монолитную структуру, защищающей металл от процессов окисления и высоких перепадов температур.

Также аустенитные стали обладают высокой устойчивостью к электромагнитным излучениям. Поэтому ее применяют при производстве отдельных деталей для радиоэлектронного оборудования. Аустенит улучшает прочность механизмов радио и не теряет свои свойства при изменениях структуры магнитного поля. По этой причине радиотехническая аппаратура будет легко принимать необходимые сигналы.

Аустенитные сплавы железа нашли широкое применение в производстве механизмов, работающих в водной среде. Нержавеющая сталь устойчива к образованию коррозии. Она используется в качестве защитного материала. При правильном соотношении хрома и никеля аустенит может сформировать тонкий слой, снижающим влияния водной среды на рабочую поверхность металлического приспособления. В результате снижается износ устройства. Но при значительном вымывании никеля материал полностью теряет устойчивость к коррозии.

В современных корпусах турбин также используются аустенитные стали с большим пределом текучести. Они позволяют избежать коробления данного устройства и улучшить показатели его прочности. Благодаря наличию крупнозернистой структуры, при помощи аустенита с высоким пределом текучести также можно укрепить конструкцию ротора турбины. Недостатком этой технологии является значительное повышение стоимости механизмов из-за использования большого количества дорогой аустенитной стали.

Что входит в состав нержавейки?

хим.состав нержавеющей стали

Несколько слов об «ингредиентах», используемых в «приготовлении» нержавейки. А точнее о легирующих элементах и их свойствах. Кстати, имеет место разделение стали по степени легирования. Аустенитные коррозионностойкие стали относятся к высоколегированным, так как суммарная массовая доля легирующих элементов не менее 10 %, а содержание железа более 45 %. Продолжим повествование про аустенитную высоколегированную хромоникелевую нержавеющую сталь 08Х18Н10, она же AISI 304, у которой легирующих элементов в сумме примерно 28 % (18 % хрома и 10 % никеля). Эта нержавейка является сплавом, в котором к железу (Fe) и углероду (C) при выплавке в шихту добавляют хром (Cr) с никелем (Ni) и еще несколько элементов. Углерод отвечает за твердость и прочность, снижая вязкость и пластичность. Высокое содержание углерода начнет способствовать снижению порога хладноломкости и может привезти к затруднению сварки металла. Непосредственно в импортной нержавейке AISI 304, в отличие от её отечественного собрата, процентное содержание углерода значительно ниже. Хрому в сплаве отведена роль основного «защитника» в борьбе с коррозией, вызванной воздействием агрессивных сред и различных температур. Так как благодаря хрому, взаимодействующему с кислородом, образуется тонкая пассивная пленка оксида хрома (III) Cr2O3 за счёт адсорбции кислорода, происходящего на поверхности без разрушения кристаллической решетки исходного металла. Эта пассивная пленка, однообразная по своему составу и равномерно распределенная по всей поверхности металла, и способствует появлению нержавеющих свойств. Хром, взаимодействуя с никелем, обеспечивает получение устойчивой аустенитной структуры, способствующей высокой пластичности, прокаливаемости, хорошей штампуемости и свариваемости изделий. Никель повышает коррозионные свойства, предотвращает рост зерна металла при нагреве. Также хром увеличивает жаростойкость никеля, который, в свою очередь, понижает порог хладноломкости, что позволяет использовать нержавеющую сталь 08Х18Н10 в интервале температур от криогенных -196 °С до высоких 800 °С. При температурах выше этого значения происходит окисление металла, сопровождающееся окалинообразованием и обезуглероживанием стали с полным улетучиванием защитной пассивной пленки.

Говоря о контакте нержавейки AISI 304 с пищей, хочется отметить влияние хрома и никеля. Сочетание двух этих компонентов в сплаве увеличивает коррозионные свойства и позволяет использовать изделия в агрессивных средах. Хотя у каждого продукта, находящегося на полках магазинов, есть свои показатели кислотности, то образующаяся в процессе готовки кислотная среда при взаимодействии с нержавеющей сталью, даже под воздействием температур в процессе термической обработки продуктов, становится недостаточно агрессивной для воздействия или нарушения целостности слоя защитной пассивной пленки, которым покрыта сталь. А это, в свою очередь, не допускает выделения из металла каких-либо вредных примесей, которые могут взаимодействовать с продуктами. Поэтому сталь может контактировать с продуктами питания без каких-либо последствий.

Хладостойкие аустенитные стали

Хромоникелевые аустенитные стали

. Широкое применение в технике низких температур (криогенной техники) получили хромоникелевые аустенитные стали, содержащие 17-25% Cr и 8-25% Ni. Хромоникелевые аустенитные стали сохраняют высокую пластичность и вязкость в широком температурном диапазоне, а также сочетают коррозионную стойкость с хорошими технологическими свойствами.

К недостаткам этих аустенитных сталей относится низкая прочность при комнатной температуре, особенно по пределу текучести, а также сравнительно высокая стоимость, обусловленная высоким содержанием дорогого никеля.

Примечание: Аустенитный экономнолегированный чугун для изготовления деталей машин, работающих без изменения размеров в агрессивных средах при температурах до -60°: см. Нирезист.

К хладостойким аустенитным сталям также относятся хромомарганцевые стали

(аустенитные стали, в которых никель полностью или частично заменён марганцем);стабильные аустенитные хромоникельмарганцевые стали с азотом (аустенитные стали, одновременно легированные хромом, никелем и марганцем) иметастабильные аустенитные стали .

Лит.:

1. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1977. – УДК669.0(075.8)
2. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. ISBN 5-217-00241-1
3. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение: Учебник для вузов. – М.: МИСИС, 1999. – 600 с. – УДК 669.017

Конкурс “Я и моя профессия: металловед, технолог литейного производства”. Узнать, участвовать >>>