Нержавеющие, хромовые и хромоникелевые стали

Физические свойства некоторых марок сталей в сравнении приводятся в нижеследующей таблице. Следует обратить внимание на повышенное тепловое расширение и пониженную

Нержавеющие, хромовые и хромоникелевые стали

Информация

Разное

Другие материалы по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией

Содержание

 

Введение

История

Состав

Типы нержавеющей стали

Марки стали

Физические свойства

Производство

Области применения нержавеющей стали

Заключение

Список литературы

 

Введение

нержавеющий сталь коррозионный легирующий

В металлургии, нержавеющая сталь определена как железоуглеродистый сплав с содержанием хрома не менее 10,5%. Название происходит из того факта, что нержавеющая сталь не подвергается коррозии (не ржавеет) так легко как обычные стали. По всему миру, особенно в авиационной промышленности, этот материал также называется коррозионно-стойкой сталью, когда это точно не относится к типу и сорту сплава. Нержавеющая сталь устойчива к коррозии не только в атмосфере, но и в более агрессивных средах, имеет долгий (20 - 50 лет) срок службы, а так же удовлетворяет гигиеническим требованиям. Имеет эстетичный внешний вид, что позволяет использовать материал без окрашивания, в том числе, в декоративных работах. Подвергается полной переработке. Сталь проста в обработке, что позволяет изготавливать различные по сложности конструкции.

 

История

 

В 1913 году, когда ученые экспериментировали с различными видами и свойствами сплавов, англичанин Гарри Бреарли открыл нержавеющую сталь. В ходе экспериментов со сплавами он обнаружил уникальную способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии. К концу 20-х годов нержавеющая сталь была признана наиболее практичной и универсальной по сравнению с не содержащей в своем составе хрома сталью.

В настоящее время нержавеющей сталью (нержавейкой) называют любой вид стали, который содержит в себе достаточный процент хрома, способствующего образованию самообновляющейся пленки окиси хрома вокруг стали, на уровне атомов, которая и защищает железо от коррозии или ржавчины.

Производители нержавеющей стали в наше время уже далеко ушли от своих талантливых предшественников 20-ых годов, т. к. в производстве применяются все новые и новые усовершенствованные технологии и процессы. Теперь потребители могут себе позволить приобрести качественную продукцию из нержавеющей стали по значительно более доступным ценам, нежели в прошлом веке. И, тем не менее, при такой доступности цен, качество нержавеющей стали стало намного более высоким: теперь нержавеющая сталь - это не только синоним высокой сопротивляемости к коррозии, но и высокая прочность, способность к изменениям формы, эстетичный внешний вид, а также минимальная потребность в техническом и бытовом обслуживании.

 

Состав

 

Нержавеющая сталь относится к категории сложнолегированных сталей, основной характеристикой которых является устойчивость к коррозии в атмосфере и агрессивных средах. По своему химическому составу нержавеющая сталь представляет собой сплав различных металлов. Основной элемент нержавеющей стали, который придает ей антикоррозионные свойства - хром (Cr). Его содержание в сплаве может составлять от 12-20 %.

Высокая коррозионная стойкость нержавеющей стали обусловлена высоким содержанием хрома. Хром формирует пассивный слой из оксида хрома (III) (Cr2O3) при контакте с кислородам. На поверхности сплава образуется тонкая пленка нерастворимых окислов, препятствующая разъеданию стали окружающей средой. Слой слишком тонкий чтобы быть видимым, но выделяется металлическим блеском. Даже, когда поверхность поцарапана, этот слой быстро восстанавливается. Это явление называется пассивацией, и замечено так же и в других металлах. При содержании хрома 12 % нержавеющая сталь обладает высокой коррозионной стойкостью в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, при содержании 17 % хрома - в более агрессивных окислительных и других средах, в частности в азотной кислоте концентрацией до 50%.

Кроме хрома нержавеющая сталь включает углерод, кремний, марганец, серу и фосфор. Для придания стали необходимых физико-механических свойств и коррозионной стойкости в нее также добавляют никель, титан, ниобий, кобальт, молибден и другие добавки.

Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целью повышения качества металлургической продукции.

Легирующие элементы:

Хром: Отвечает за формирование поверхностной пленки из окиси хрома, обеспечивающую сталь коррозионной стойкостью. Он так же влияет на увеличение устойчивости к накаливанию при повышенных температурах.

Никель: Стабилизирует аустеническую структуру и увеличивает ковкость, делая нержавеющую сталь более пригодной для формуемости. Способствует увеличению прочности при высоких температурах и коррозионную стойкость, особенно в промышленной и морской атмосферах, химической, пищевой и текстильной индустрии.

Кремний: Увеличивает стойкость к окаливанию путем формирования прочного первоначального нагара, который противостоит циклическим изменениям температур. Он сокращает науглероживание при высоких температурах и несколько увеличивает предел прочности на разрыв и твердость. Небольшое количество кремния добавляется во все виды нержавеющей стали, для раскисления.

Марганец: Обеспечивает стабильность аустенита при комнатной температуре и улучшает свойства горячей обработки. Добавление марганца до 2% не оказывает влияния на прочность, ковкость и жесткость. Марганец частично замещает никель в 200 сериях нержавеющей стали.

Молибден: Карбидообразующий элемент защищает от хрупкости и увеличивает коррозионную стойкость, прочность при повышенных температурах и сопротивление ползучести. Он препятствует формированию язв в хлористой среде.

Алюминий: Является сильным ферритным элементом и снижает способность нержавеющей стали к накаливанию. Он улучшает стойкость к образованию осадков (накипи).

Углерод: Присутствует во всех видах стали. Это наиболее важный упрочняющий элемент, который увеличивает прочность нержавеющей стали, стимулирует образование осадков влияющих на снижение коррозионной стойкости.

Ниобий: Соединяется с углеродом для снижения чувствительности к межкристаллитной коррозии. Он действует как добавка, измельчающая зерно, и стимулирует формирование ферритов.

Медь: Добавляется в нержавеющую сталь для увеличения устойчивости к определенным коррозионным средам. Он так же снижает чувствительность к образованию трещин вследствие коррозии под напряжением и обеспечивает эффект упрочнения при старении.

Титан: Соединяется с углеродом для снижения коррозионной стойкости. Он действует как добавка, измельчающая зерно и способствует образованию ферритов.

Кобальт: Никогда не используется один, но всегда добавляется в сплав стали. Это не карбидообразующий элемент, но растворяется в межклеточном материале ферритов, как никель и кремний. Добавление кобальта до 30% в ферросплавы (черные сплавы) оказывает значительное влияние на магнитные свойства материала. Кобальт может не только усилить феррит, но и стабилизировать углероды и сохранить их свойства при более высоких температурах.

При выборе химического состава коррозионностойкого сплава руководствуются так называемым правилом N/8: если к металлу, неустойчивому к коррозии (например, к железу) добавлять металл, образующий с ним твердый раствор и устойчивый против коррозии (к примеру хром), то защитное действие проявляется скачкообразно при введении 1/8, 2/8, 3/8…N/8 моля второго металла (коррозионная стойкость возрастает не пропорционально количеству легирующего компонента, а скачкообразно). Основной легирующий элемент нержавеющей стали - хром Cr (12-20 %); помимо хрома, нержавеющая сталь содержит элементы, сопутствующие железу в его сплавах (С, Si, Mn, S, Р), а также элементы, вводимые в сталь для придания ей необходимых физико-механических свойств и коррозионной стойкости (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo).

 

Наименование сталиCSiMnPSХромистая сталь (нержавеющая и кислотостойкая)Не более 0,35-0,45Не более 0,60Не более 0,60Не более 0,03Не более 0,035Хромоникелевая сталь (нержавеющая и кислотостойкая)0,060,50-1,01,0-2,00,0300,020Хромоникелевая сталь (окалиностойкая и жаропрочная)0,201,502,000,0350,030

В зависимости от соотношения структурообразующих компонентов нержавеющие стали подразделяется на три группы:

хромистые нержавеющие стали;

хромоникелевые нержавеющие стали;

хромомарганцевоникелевые нержавеющие стали.

 

Типы нержавеющей стали

 

Имеются различные типы нержавеющих сталей: например, когда добавлен никель, что стабилизирует аустенитную структуру железа. Эта кристаллическая структура делает такие стали не магнитными и менее ломким при низких температурах. Высокое сопротивление окислению на воздухе и при температуре окружающей среды обычно достигается с добавлением хрома больше 12 %. Для повышения твердости и прочности, может быть добавлен углерод. Существенное количества марганца используется во многих нержавеющих сталях. Марганец сохраняет аустенитную структуру в стали, как это делает никель, но по более низкой стоимости.

Нержавеющие стали классифицируются по их кристаллической структуре:

Существует огромное количество кристаллических структур. Их объединяет главное свойство кристаллического состояния вещества - закономерное положение атомов в кристаллической решётке. Одно и то же вещество может кристаллизоваться в разных кристаллических решётках и обладать весьма различными свойствами (классический пример графит - алмаз). В случае простых веществ это явление называется аллотропией, в общем случае любых химических соединений - полиморфизмом. В то же время, разные вещества могут образовывать однотипные, или изоморфные, решётки, как, например, решётки многих металлов: меди, алюминия, серебра, золота. Иногда происходит замещение атомов в крис

Похожие работы

1 2 3 4 > >>