К нержавеющим сталям относятся разновидности легированных сплавов, обладающие высокой коррозионной устойчивостью за счёт содержания хрома. При контакте с кислородом хром создаёт на поверхности металла инертную плёнку, предотвращающую окисление поверхности. Различные марки нержавеющих сталей применяются во всех отраслях промышленности. Однако далеко не каждый сорт демонстрирует устойчивость к химическим реакциям и повреждениям. Хромоксидная плёнка в различных средах реагирует по-разному. Именно поэтому создаются специальные марки, предназначенные для применения в агрессивных условиях эксплуатации.
Технические требования к легированным нержавеющим сталям регламентируются требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 5632-2014. Минимальная массовая доля хрома согласно документу должна составлять не менее 10,5%, а максимальное содержание углерода 1,2%. Для отдельных марок допускается присутствие хрома на уровне 7,5%.
Массовая доля химических легирующих элементов является контролируемым параметром. Их вводят в сплавы в строго определённом количестве. Титан, никель, медь, алюминий, кобальт, вольфрам, молибден, ниобий – это остаточные химические элементы. Они попадают в сталь не преднамеренно, а из огнеупоров и шихтовых материалов. Остаточные элементы, как правило, снижают эксплуатационные показатели нержавеющих сталей. К примеру, ниобий повышает хрупкость.
Расшифровка маркировки сталей
Маркировка нержавеющей стали – это комбинация букв и цифр. Буквой обозначается химический элемент, а цифрой массовая доля легирующего компонента. Массовые доли являются целыми единицами за исключением химических элементов, количество которых крайне мало.
Цифры, стоящие перед буквами, указывают на объёмное содержание углерода в сотых долях процента. Для сплавов на основе никеля используется только буквенное обозначение.
Буквы обозначают наличие в сплаве:
- С – кремния;
- Б – ниобия;
- Ц – циркония;
- Х – хрома;
- Т – титана;
- К – кобальта;
- Д – меди;
- П – фосфора;
- Е – елена;
- Р – бора.
Буква «Ч» означает присутствие редкоземельных металлов – церия, лантана, празеодима. Буква «А», стоящая в начале обозначения, говорит о наличии серы, а в середине – о присутствии азота.
Нержавеющие стали могут получать и специальными методами. В таком случае в конце наименования через дефис указывается способ получения: ГВР – газокислородное рафинирование, СШ – шлаковая обработка, П – плазменная переплавка, ВД – вакуумно-дуговая переплавка.
Классификация марок нержавейки
Нержавеющие стали в зависимости от структуры подразделяются на классы:
- мартенситные;
- мартенситно-ферритные;
- аустенитно-мартенситные;
- аустенитно-ферритные;
- аустенитные.
Градация условная, так как под ней подразумевается только термообработка. Для нержавеющих сталей всех классов выполняется нагрев до температуры 9000 С и выше с последующим отпуском на воздухе. Структурные отклонения в образцах признаком брака не являются.
Готовая продукция из нержавеющей стали допускает отклонения от норм по химическому составу. При этом основные требования предъявляются к объёмному содержанию хрома, углерода и кремния.
Дуплексные нержавеющие стали начали производить ещё в 1920-х годах. Первая плавка была выполнена в швецком Авесте. Сталь характеризуется высокой устойчивостью к т.н. питтинговой коррозии – локальному точечному поражению отдельных участков покрытия. Особенно склонны к такому повреждению хромоникелевые стали, эксплуатируемые в почве и морской воде. Дуплексная сталь при производстве подвергается ускоренной термообработке. Операция выполняется сразу после разливки в литейную форму. Сталь имеет микроструктуру, схожую с аустенитом, расположенную в ферритной матрице.
Требования к дуплексным сталям изложены в межгосударственном стандарте ГОСТ Р 57661-2017.
Применение нержавеющих сталей
Рекомендации по применению отдельных сортов нержавеющих сталей изложены в Приложении к государственному стандарту ГОСТ 5632-2014. Из сталей марок 20Х13, 12Х13 производят детали машин, подвергающихся ударным нагрузкам: клапаны гидросистем, переключательные золотники, распределители. Из стали марки 14Х17Н2 изготавливают втулки, диски и лопатки турбинных колёс, тела вращения. Шарикоподшипники для оборудования нефтяной отрасли производят из стали 95Х18.
Пищевая нержавейка
Нержавеющие стали для пищевой промышленности классифицируется на две группы:
- контактирующие с пищей;
- не контактирующие с пищей.
К первой группе относятся стали 12Х18Н10Т, 12Х18Н9, 10Х14АП5. Более дешёвые сорта 12Х13 и 12Х17 относятся ко второй группе.
Пищевая нержавейка прочна, гигиенична и легко очищается, что особенно важно при регулярной эксплуатации изделий и оборудования. Сталь постоянно подвергается воздействиям чистящих и моющих средств, высоких температур. Именно поэтому в пищевую нержавейку обязательно добавляют молибден и титан. Содержание хрома составляет до 25-27%.
Из пищевой нержавейки производят вёдра, кастрюли, салатники, миски, ковши, сита, совки для сыпучих продуктов, подойники и гастроёмкости, а также тазы, дуршлаги, вилки, ложки и щипцы.
Нержавеющая медицинская сталь
Другое название – «хирургическая сталь». Получило своё название благодаря названию межгосударственного стандарта «Металлические материалы. Инструменты хирургические». Стоит отметить, что к хирургическому инструменту относятся не только скальпели, зажимы и ножницы, но и медицинские ёмкости с лабораторными принадлежностями.
Популярные марки медицинской стали – 40Х13 и 30Х13. Из них производят иглодержатели, кусачки, кожные степлеры, медицинские скальпели, пинцеты, питательные зонды, перезаряжаемые колющие иглы, носоглоточные и гортанные зеркала.
Медицинская сталь отличается высокой твёрдостью. Это важно, т.к. рабочие кромки инструмента с огромным усилием давят друг на друга. Сплавы отличаются высоким содержанием углерода.
Зарубежные марки нержавеющей стали
Наиболее известными импортными нержавеющими сталями являются AISI 904, 904L, 430, 410, 321, 321H, 316, 316L,316 Ti. Их производят в США. AISI – American Iron and Steel Institute. В сопроводительных документах на продукцию обозначение марок по стандарту США производится в соответствие с принятыми международными нормами В стандарте AISI две первых буквы указывают на тип сплава – ферритный, аустенитный, мартенситный и т.д. Буква «L» говорит о пониженном содержании углерода..
Германские нержавеющие стали изготавливаются по стандарту DIN, японские по JIS, а китайские по JB. Для удобства сравнения и правильного подбора необходимого сплава пользуются таблицами соответствия, включающими ГОСТ, DIN, GB, JIS и AISI.
В качестве примера:
Сталь российского производства 03Х17Н14М3 соответствует сплаву:
- 316LSA-240TP316L в США;
- SUS 316L в Японии;
- 00Cr17Ni14Mo2 в Китае;
- X2CrNiMo18-14-3 в Германии;
- 316S13 в Великобритании.
Многие компании по продаже сплавов и металлопроката предлагают бесплатное использование конвертера, позволяющего быстро подобрать сталь необходимой марки.
