Что такое нержавеющая сталь?

Основная номенклатура широких марок нержавеющей стали выглядит следующим образом:

Аустенитная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь является наиболее распространенной классификацией, обеспечивающей высокую коррозионную стойкость, пластичность и ударную вязкость.

Она легирована минимум 16% хрома и 6% никеля, а также другими металлами/неметаллами, такими как марганец, азот и иногда молибден. Эти стали могут выдерживать воздействие соли, хотя возможно некоторое коричневое окрашивание.

Мартенситная нержавеющая сталь

Этот тип нержавеющей стали обычно прочнее и тверже, но имеет более низкую коррозионную стойкость. Они содержат 12–18% хрома, а также могут включать никель или молибден.

Ферритная нержавеющая сталь

Ферритные нержавеющие стали могут иметь широкий диапазон содержания хрома (10,5–27%) и использовать стали с более высоким содержанием углерода, чем аустенитные.

Эта группа менее пластична и более прочна, но все же обладает хорошей коррозионной стойкостью и часто используется в автомобильной промышленности. Эти стали хуже реагируют на соль и обычно не используются в морской среде.

Дуплексная нержавеющая сталь

Дуплексные нержавеющие стали сочетают в себе аустенитные и ферритные нержавеющие стали с тщательно подобранным соотношением обоих типов кристаллической структуры.

Они обладают более высокой прочностью в сочетании с отличной коррозионной стойкостью и часто используются в химической и нефтегазовой промышленности.

Нержавеющая сталь с дисперсионным твердением

Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь достигается за счет образования мелких частиц, осажденных внутри материала, которые увеличивают его прочность и твердость, вызывая напряжение решетки.

Обычно это может обеспечить в 3–4 раза большую прочность, чем у основной аустенитной нержавеющей стали.

Марки нержавеющей стали

Система классификации нержавеющей стали пытается дифференцировать сплавы по ударной вязкости, коррозионной стойкости, магнитным свойствам и составу.

Первая система оценок была разработана SAE (Общество автомобильных инженеров США) с использованием трехзначного кода, с классами, относящимися к 100, 200, 300, 400, 500 и 600 сериям классификаций.

ASTM (Американское общество испытаний и материалов) расширил его до 6-значного кода, известного как идентификаторы UNS (Единая система счисления).

В большинстве случаев идентификаторы UNS имеют те же первые три числа, что и их эквиваленты AISI (Американский институт чугуна и стали).

Различные марки нержавеющей стали перечислены в таблицах 1-4 ниже:

Лучший сорт для применения — это решение, которое требует тщательного рассмотрения требований к прочности, коррозионной стойкости, стоимости, методам работы и инструментам.

Это типичные соображения, которые необходимо учитывать при выборе материала для марки нержавеющей стали для любого применения, включая требуемый уровень формуемости и степень коррозионной стойкости.

Свойства нержавеющей стали

Хотя существуют хорошо подготовленные оценки всех свойств всех марок и типов нержавеющей стали, наиболее важные из них рассмотрены ниже:

Физические свойства нержавеющей стали

Физические свойства нержавеющей стали показаны в Таблице 5 ниже:

Химические свойства нержавеющей стали

Химические свойства нержавеющей стали перечислены в Таблице 6 ниже:

Некоторые области применения нержавеющей стали перечислены ниже:

Кухонная техника и посуда

Нержавеющая сталь широко используется в кухонном оборудовании всех видов. Это прочный и долговечный материал, способный выдержать интенсивное и постоянное использование на кухне.

Он устойчив к коррозии, что немаловажно в пищевой среде, где происходит постоянное воздействие воды и других жидкостей. В результате пища не портится.

Это гигиеничный материал, который прост в уходе и уходе и выдерживает самую агрессивную чистку. Он не впитывает пищевые запахи и вкусы и устойчив к пятнам.

Медицинское оборудование

Нержавеющая сталь является широко применяемым материалом в медицинском секторе для различного оборудования и устройств.

Основным фактором этого является его коррозионная стойкость, которая предотвращает разрушение поверхности из-за добавления или точечной коррозии.

Компания производит долговечные изделия, которые могут выдерживать очистку в автоклаве и агрессивные процессы химической стерилизации, необходимые для медицинского оборудования.

Поскольку он непористый, его легко чистить в соответствии с строгими гигиеническими стандартами. Нержавеющая сталь также является биосовместимым материалом, поэтому она редко активно отторгается при имплантации пациентам.

Это свойство приводит к тому, что нержавеющая сталь устойчива и долговечна в медицинских имплантатах и ​​устройствах, которые вступают в непосредственный контакт с человеческим телом.

Автомобильная промышленность

Нержавеющая сталь является важным материалом для многих автомобильных компонентов из-за ее общей прочности, долговечности и устойчивости к коррозии.

Она используется в выхлопных системах, топливных баках, наружных декоративных / отделочных изделиях, а иногда и в цельнокорпусных (монококовых) конструкциях.

Основным преимуществом использования нержавеющей стали в автомобильной промышленности является коррозионная стойкость.

Часто среда с высоким содержанием солей приводит к быстрой коррозии даже хорошо защищенных основных сталей, что приводит к быстрому износу транспортных средств.

Нержавеющая сталь устойчива к ржавчине и коррозии, что делает ее идеальным материалом для автомобильных компонентов, работающих в суровых условиях, несмотря на слабую уязвимость некоторых недорогих сплавов к соли.

В деталях выхлопа, двигателя, подвески и трансмиссии он прочен, выдерживает высокие температуры и механические нагрузки. В выхлопных системах он может работать при высоких температурах и сильной вибрации без разрушения или коррозии.

Строительная отрасль

Нержавеющие стали важны в строительном секторе, поскольку они широко используются в листовой форме для облицовки, обеспечивая высокую устойчивость к воздействию окружающей среды, но не в качестве конструкционных компонентов.

Нержавеющая сталь также широко используется в «отделочных» компонентах, таких как оклады для окон и дверей, а также в качестве структурных и функциональных компонентов для дверей, окон и балюстрад / поручней.

Нержавеющие стали широко используются в функциональных трубопроводах и наружных воздуховодах, где коррозионная стойкость имеет первостепенное значение как из-за воздействия окружающей среды, так и из-за потенциально загрязненных материалов, переносимых внутри труб.

Аэрокосмическая промышленность

Нержавеющие стали находят широкое применение в газотурбинных технологиях, которые стали ключевым фактором исследований в области сплавов с более высокими эксплуатационными характеристиками и методов обработки, таких как дисперсионно-твердеющие сплавы.

Материалы компенсируют их относительно большой вес в приложениях с самыми высокими нагрузками и более высокими температурами, обеспечивая экстремальные допуски и прочность уязвимым в противном случае частям.

Использование нержавеющей стали в шасси также имеет решающее значение — устойчивость к высоким нагрузкам важна, но шасси работает в суровых условиях со сложной механикой, подверженной воздействию влажной, абразивной и часто химически загрязненной среды на взлетно-посадочной полосе.

Химическая и нефтехимическая промышленность

Нержавеющая сталь пользуется большим спросом в этих секторах, так как правильный выбор сплава и правильные методы обработки делают компоненты чрезвычайно стабильными и долговечными для суровых условий.

Она обеспечивает устойчивость к высоким температурам, высокую устойчивость к вибрационной усталости, высокую химическую стойкость и низкие потребности в обслуживании для трубопроводов, клапанов, сосудов и конструкционных деталей.

Морская промышленность

Нержавеющая сталь является основой мелких компонентов в морском секторе. Морская среда является суровой в том смысле, что материалы подвергаются большим перепадам температуры, постоянному воздействию влажной соли и высоким механическим нагрузкам.

Этот материал широко используется для изготовления деталей двигателей, общей арматуры, якорей/цепей, шпилей, конструктивных элементов и многого другого — от небольших прогулочных судов до супертанкеров.

Выбор сплава имеет решающее значение, так как некоторые сплавы имеют косметическую и даже точечную чувствительность к соляным средам.

Использование наиболее химически стойких сплавов важно как с точки зрения долговечности, так и с точки зрения кратковременного косметического эффекта.

Ювелирные изделия

Нержавеющая сталь широко используется в «костюмных» (т.е. недрагоценных) украшениях.

Она позволяет изготавливать тонкие детали с высокой прочностью и полированным «серебряным» внешним видом при низкой стоимости использования по сравнению с драгоценными металлами с меньшей коррозионной стойкостью.

Преимущества нержавеющей стали

Ниже перечислены некоторые преимущества нержавеющей стали:

1. Коррозионная стойкость: Нержавеющая сталь обладает высокой устойчивостью к коррозии и ржавчине благодаря наличию в сплаве хрома. Это делает его пригодным для использования в суровых условиях, таких как судостроение или химическая промышленность (благодаря тщательной спецификации сплава), и снижает потребность в техническом обслуживании и замене.
2. Долговечность: нержавеющая сталь — прочный и долговечный материал с высоким соотношением прочности и веса. Он устойчив к деформации и может выдерживать высокие нагрузки без разрушения или растрескивания, что делает его пригодным для использования в сложных условиях.
3. Высокая косметическая легкость: нержавеющие стали придают современный и прочный внешний вид во многих областях применения, будучи практически неизменными и не требующими обслуживания в подавляющем большинстве случаев.
4. Свариваемость: большинство сплавов нержавеющей стали хорошо поддаются сварке, что делает сборку сложных систем из отдельных частей чистым, водонепроницаемым и непрерывным процессом. Необходимо соблюдать осторожность при изменении коррозионных свойств сварных швов.
5. Способность к формованию: будучи, как правило, довольно податливыми материалами и во многих случаях пластичностью от умеренной до высокой, нержавеющие стали обеспечивают множество вариантов производственных процессов, которые позволяют изготавливать сложные и замысловатые компоненты для широкого спектра целей — от затворов клапанов до лопастей турбин, от ювелирных изделий. к кухонной утвари.

Недостатки нержавеющей стали

Ниже перечислены ограничения для нержавеющей стали:

1. Стоимость: Нержавеющая сталь может быть дороже, чем другие материалы, такие как углеродистая сталь или алюминий, в зависимости от конкретной марки и области применения.
2. Твердость: некоторые марки нержавеющей стали могут быть слишком твердыми для определенных применений, что затрудняет их обработку или формование.
3. Деформационное упрочнение Охрупчивание: Компоненты с чрезмерными нагрузками, которые многократно приближаются к пределу упругости, в некоторых сплавах могут сильно упрочняться, что может привести к хрупкому разрушению.
4. Вес: Хотя нержавеющая сталь часто является предпочтительным выбором с точки зрения прочности и защиты от коррозии, ее высокая плотность во многих случаях делает ее непрактичной для легкого оборудования.
5. Форма: с нержавеющей сталью трудно работать, для этого требуются специальные инструменты и навыки по сравнению с менее труднообрабатываемыми материалами.
6. Окружающая среда: Несмотря на высокую коррозионную стойкость, некоторые марки и типы нержавеющей стали обладают меньшей устойчивостью к солевой коррозии.
7. Температура: некоторые марки подходят для криогенных применений, в то время как другие имеют чрезвычайно высокие температурные пределы для безопасного использования. Необходимо соблюдать осторожность при выборе сплавов для применения при экстремальных температурах.

Зачем использовать нержавеющую сталь?

В целом, нержавеющие стали предлагают огромные преимущества в удивительно широком диапазоне экологических, структурных, косметических и инженерных применений.

Они обеспечивают долговечность, низкие эксплуатационные расходы, высококачественную косметику и большую гибкость дизайна при правильном использовании.

Как долго прослужит нержавеющая сталь?

Правильно подобранные, хорошо спроектированные и ухоженные компоненты из нержавеющей стали имеют фактически неограниченный функциональный срок службы.

Примеров множество на ранних стадиях широкого использования материалов в кухонной утвари. Часто «неисправность», например, кастрюль, является результатом методов крепления ручек.

То же самое относится и к обычному строительному применению нержавеющей стали в оконных перекладинах. Обычно эти компоненты остаются в эксплуатации через 30–50 лет после их изготовления.

Также часто компоненты опор из нержавеющей стали остаются в рабочем состоянии, когда подшипники / муфты между ними выходят из строя.

Эти проблемы с конструкцией не являются прямым результатом использования нержавеющей стали, поскольку сами компоненты имеют неограниченный срок службы.

Нержавеющая сталь лучше углеродистой стали?

Выбор, что лучше между нержавеющей и углеродистой сталью, зависит от многих факторов. В тех случаях, когда особая прочность нержавеющей стали компенсирует недостатки углеродистой стали, переход на нержавеющую сталь является разумным выбором из-за долговечности, срока службы и косметических соображений.

Углеродистые стали, с другой стороны, являются правильным решением для недорогих, высокопрочных и долговечных компонентов во многих областях применения.

Однако там, где существует риск коррозии, недостаток долговечности углеродистой стали очень эффективно компенсируется использованием нержавеющей стали.

Может ли нержавеющая сталь заржаветь?

Да, нержавейка ржавеет. Некоторые нержавеющие стали обладают особой химической чувствительностью, что может привести к коррозии.

Например, в топливных баках из нержавеющей стали 316 в морской среде может наблюдаться форма туннельной коррозии, которая приводит к образованию точечных отверстий из-за ржавчины.

Фитинги из нержавеющей стали на лодках/кораблях могут оставлять коричневые пятна (оксид железа) на окружающих участках, поскольку содержание железа медленно реагирует на присутствие соли. Сварная нержавеющая сталь может проявлять локальную чувствительность к коррозии в среде без солей.

Нержавеющая сталь прочнее металла?

Нержавеющие стали класса дисперсионного твердения являются одними из самых прочных металлов, доступных для изготовления компонентов массового производства.

Если указана максимальная прочность, нержавеющая сталь может легко стать эквивалентом самой прочной углеродистой стали после термической обработки.

Нержавеющая сталь – это сплав или металл?

Нержавеющие стали представляют собой обширное семейство сложных сплавов средне- и низкоуглеродистых сталей, хрома, никеля, марганца, молибдена, меди, кремния, азота и других элементов.

Является ли нержавеющая сталь водонепроницаемой?

Да, нержавеющая сталь водонепроницаема. Все нержавеющие стали устойчивы к коррозии в пресной воде и являются непроницаемыми барьерами для воды, если их не проколоть механически. Независимо от толщины материала, вода через него не пройдет.

В чем разница между нержавеющей сталью и обычной сталью?

Добавление легирующих добавок, таких как хром, никель, марганец, молибден, медь, кремний и азот, изменяет свойства стали, используя ее основные сильные стороны, но усиливая различные ее недостатки.

Наиболее важным изменением является добавление хрома (без которого сплав не является нержавеющей сталью).

Это обеспечивает высокую степень защиты от коррозии за счет образования пленки оксида хрома на стали в виде самовосстанавливающегося покрытия, которое восстанавливается при царапании (в атмосфере кислорода).

В этой статье представлена ​​нержавеющая сталь, объясняется, что это такое, и обсуждаются различные области ее применения.