Что такое нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь на самом деле представляет собой аббревиатуру от «нержавеющая-кислотостойкая сталь», относящуюся к классу легированных сталей с железом в качестве основного материала и содержанием хрома не менее 10,5 % (по массе). Этот металл можно модифицировать, добавляя легирующие элементы, такие как никель, молибден, марганец и азот, чтобы изменить его внутренний состав и свойства. Например, включение никеля в нержавеющую сталь повышает ее коррозионную стойкость и устойчивость к высоким-температурам. Следовательно, этот металлический материал после обработки находит широкое применение в различных отраслях промышленности.
Классификация нержавеющей стали
В зависимости от микроструктуры после термообработки нержавеющую сталь подразделяют на следующие пять основных типов.
Аустенитная нержавеющая сталь
Типичные марки включают 304 и 316. Этот тип содержит высокие уровни элементов, образующих аустенит-, таких как никель, марганец и азот. Он характеризуется не-магнитными свойствами, превосходной пластичностью и вязкостью, превосходной свариваемостью и в целом хорошей коррозионной стойкостью. Однако его невозможно укрепить термической обработкой.
Ферритная нержавеющая сталь
Ферритная нержавеющая сталь в основном использует хром в качестве легирующего элемента и имеет объемно-центрированную кубическую (BCC) структуру. Типичная марка - 430. Она характеризуется магнитными свойствами и высокой прочностью, но демонстрирует плохую-вязкость при низких температурах, склонность к укрупнению зерен в зоне термического-воздействия во время сварки и более низкую коррозионную стойкость по сравнению с аустенитной сталью.
Мартенситная нержавеющая сталь
Типичные марки включают 410 и 420. Они обладают высокой прочностью и твердостью, механические свойства регулируются путем отпуска, но обладают относительно плохой коррозионной стойкостью.
Осаждение-Закалка нержавеющей стали
Благодаря добавлению таких элементов, как Cu, Nb и Al, с последующей обработкой на раствор и дисперсионным твердением для образования упрочняющих фаз, эти стали сочетают высокую прочность с хорошей коррозионной стойкостью. Типичная оценка — 17-4PH.
Дуплекс из нержавеющей стали
Состоит из аустенитной и ферритной фаз, таких как 2205. Сочетает в себе вязкость аустенитной стали с прочностью ферритной стали, обеспечивая превосходную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением.
Свойства металла из нержавеющей стали
| Категория недвижимости | Ключевой параметр | Описание и типичные значения |
|---|---|---|
| Механические свойства | Предел прочности | Обычно находится в диапазоне 500-1000 МПа, в зависимости от марки и состояния. |
| Предел текучести | Обычно от 200 МПа до более 550 МПа (ниже для аустенитных сталей, выше для мартенситных и дисперсионно-твердеющих сталей). | |
| Удлинение | Austenitic steels usually >40%; ферритные и мартенситные стали относительно ниже. | |
| Твердость | Измеряется по Бринеллю (HB), Роквеллу (HRB/HRC) и т. д. в широком диапазоне. | |
| Физические свойства | Плотность | Примерно 7.7 - 8.0 г/см³. |
| Точка плавления | Примерно 1370 - 1450 градусов, в зависимости от состава. | |
| Теплопроводность | Относительно низкий, около 15-30 Вт/(м·К), что составляет от 1/3 до 1/2 от показателя углеродистой стали. | |
| Коэффициент теплового расширения | Более высокое значение для аустенитных сталей (например, ~17×10⁻⁶/K для 304), что требует внимания к тепловым напряжениям. | |
| Магнетизм | Аустенитные стали обычно не-магнитны (могут стать слегка магнитными после обработки); Ферритные/мартенситные стали магнитны. | |
| Химические свойства | Коррозионная стойкость | Включает стойкость к равномерной коррозии, точечной, щелевой коррозии, межкристаллитной коррозии и т. д. |
| Эквивалентный номер сопротивления точечной коррозии (PREN) | PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. Более высокое значение обычно указывает на лучшую устойчивость к точечной коррозии. | |
| Производственные свойства | Обрабатываемость | Значительно варьируется в зависимости от твердости, ударной вязкости, склонности к деформационному-упрочнению и добавок (например, серы). |
| Свариваемость | В целом хорошо подходит для аустенитных сталей; снижение ударной вязкости в ЗТВ ферритных сталей; мартенситные стали требуют предварительного нагрева и PWHT. | |
| Формируемость | Аустенитные стали обладают отличными свойствами холодной обработки (штамповка, глубокая вытяжка); другие типы относительно беднее. |
Каковы степени обработки поверхности нержавеющей стали?
После прохождения индивидуальной обработки на станке с ЧПУ формы из нержавеющей сталиДетали из нержавеющей стали на заказ. Его поверхность может дополнительно приобретать разнообразный внешний вид и функциональность за счет прокатки, полировки и химической обработки.
Прокатанные поверхности: такие как № 1 (горяче-катаный + отожженный), 2Б (холодно-катаный + светлый отжиг), ВА (светлый отжиг);
Механическая полировка: включает хонингованную (HL), короткозернистую-зернистую (SB) и зеркальную (8K).
Нержавеющая сталь против титановых сплавов
| Свойство | Нержавеющая сталь | Титановый сплав |
|---|---|---|
| Плотность (г/см³) | 7.9 | Примерно 4,5 |
| Удельная прочность | Середина | Чрезвычайно высокий |
| Коррозионная стойкость | Отлично (в окислительных средах) | Отлично (особенно в средах с ионами хлорида) |
| Расходы | От низкого до среднего | Очень высокий |
| Сложность обработки | Средний (Сложность обработки варьируется в зависимости от класса.) | Высокий (сильный износ инструмента) |
| Типичные применения | Детали конструкции, товары-бытового использования, контейнеры для химикатов | Аэрокосмическая промышленность, медицинские имплантаты, оборудование для морской воды |
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: При каких условиях нержавеющая сталь может ржаветь?
О: Нержавеющая сталь подвержена коррозии в средах, где ее пассивирующая пленка постоянно повреждается или не может самовосстанавливаться-, например: среды с высокой концентрацией хлорид-ионов (морская вода), восстановительные кислотные среды, щелевые структуры или гальваническая коррозия, вызванная контактом с не-металлами.
Вопрос: Как выбрать между нержавеющей сталью 304 и 316?
A: 304 подходит для большинства атмосферных, пресноводных и общих химических сред. 316, содержит молибден, подходит для сред с ионами хлорида (например, морская вода, химические заводы) или там, где требуется более высокая питтинговая коррозионная стойкость.
Вопрос: Что такое «пассивационная обработка»? Какова его цель?
О: Пассивационная обработка – это метод химической пост-обработки, обычно с использованием азотной кислоты или растворов лимонной кислоты для удаления свободных частиц железа с поверхности нержавеющей стали (в основном образующихся в результате контакта со стальными инструментами во время изготовления) и содействия формированию полной и однородной пленки оксида хрома. Его цель — максимизировать присущую нержавеющей стали коррозионную стойкость и предотвратить появление ржавчины на поверхности (пятен, вызванных загрязнением железа).
Вопрос: Как нержавеющая сталь ведет себя при разных температурах?
О: Аустенитные нержавеющие стали (например, 304, 316) обладают превосходной низкотемпературной вязкостью, что делает их пригодными для криогенных сред, таких как жидкий азот или кислород.. 304/Марки 316 можно использовать периодически при температуре ниже 925 градусов (1632 градусов по Фаренгейту) и постоянно при температуре ниже 870 градусов (1572 градусов по Фаренгейту), демонстрируя хорошую стойкость к окислению. Однако длительное воздействие температуры от 450 до 850 градусов увеличивает риск выделения карбидов, что приводит к необходимости использования марок L или стабилизированных марок (например, 321).