Щороку через корозію пропадає дуже багатометалу. Однак ще більших збитків завдає вихід з ладу металевих виробів в результаті корозійного впливу. Витрати, необхідних заміни деталей чи поточного ремонту приладів, автомобілів, морських і річкових суден, апаратури, застосовуваної у хімічному виробництві, в багато разів перевищують вартість матеріалу, що пішов з їхньої виготовлення.
Значними бувають і непрямі втрати.До таких можна віднести, наприклад, витік газу або нафти з пошкоджених корозією трубопроводів, псування продуктів харчування, руйнування будівельних конструкцій та багато іншого. Тому боротьба з корозією металу має першорядне значення.
Чому відбувається руйнація металевих матеріалів?
Перш ніж перейти до питання про те, що таке сталь корозійностійка, давайте розберемося з поняттям корозії і суттю даного процесу.
У перекладі з латинського corroder – роз'їдання.Повільне мимовільне руйнування металів і сплавів з їхньої основі, що відбувається під хімічним впливом довкілля, називається корозією. Причиною такого руйнування є хімічна взаємодія (окислювально-відновні реакції) металевих матеріалів з газоподібним або рідким середовищем, в якому вони знаходяться.
Що таке корозійностійкі сталі та сплави?
Вироби з нержавіючої та жароміцної сталі абоїх сплавів призначені для роботи в агресивних середовищах за високих або звичайних температур. Тому основна вимога до матеріалів цієї групи - жаростійкість (опір впливу газового середовища або пари високих температур) або корозійна стійкість (наявність здатності ефективно протистояти впливу агресивних факторів при звичайній температурі).
Корозійна стійкість властива металевимвиробам, на поверхні яких в агресивному середовищі утворюється міцна пасивуюча плівка, що перешкоджає проникненню в глибші шари металу та взаємодії з ними агресивної речовини.
Іншими словами, корозійностійка сталь – це сталь, що має стійкість до впливу міжкристалітної, хімічної, електрохімічної та іншої корозії.
Хімічний склад
Властивості металу визначаються його хімічнимскладом. При вмісті хрому 12-13% сталь стає нержавіючою, тобто стійкою в атмосфері та хімічних середовищах. Збільшення вмісту хрому до 28-30% робить її стійкою в агресивних середовищах.
До інших елементів, що застосовуються длялегування, входять марганець, алюміній, титан, нікель. Найбільш широке застосування отримали сплави, у складі яких середній вміст нікелю становить 10%, хрому – 18%, вуглецю – від 0,08 або 0,12%, титану – 1% (12Х18Н10Т – сталь корозійностійка, ГОСТ 5632).
Класифікація типу мікроструктури: аустенітний клас нержавіючої сталі
Опірність цього класу корозійномудії збільшується за рахунок елементів легування нікелю (від 5 до 15%) та хрому (від 15 до 20%). Аустенітні сплави нечутливі до міжкристалітної корозії за умови, що вміст вуглецю буде меншим, ніж межа його розчинності в аустеніті (0,02-0,03% і менше). Немагнітні, добре піддаються зварюванню, холодній та гарячій деформації. Мають відмінну технологічність. Це найкраща сталь для виготовлення елементів кріплення, зварних конструкцій та застосування у різних галузях промисловості.
Мартенситний клас
Нержавіючі сталі, що входять до мартенситного класу,можуть бути магнітними і мають більш високі – порівняно з аустенітними – показники максимальної твердості. Зміцнення досягається шляхом загартування та відпустки. Добре підходять для виробництва виробів, призначених для використання в середовищі середньої та слабкої інтенсивності (наприклад, ряду виробів харчової промисловості або виробництва лез для приладів для гоління).
Феритний клас
При високій корозійній стійкості властивості цихмарок подібні до низьковуглецевої сталі. Середній вміст хрому становить 11-17%. Використовуються у виробництві побутової техніки, елементів архітектурного декору інтер'єру, кухонного начиння.
Аустенітно-феритний клас
Корозійностійкі нержавіючі сталі цьогокласу відрізняються зниженим вмістом нікелю та високим показником вмісту хрому (від 21 до 28%). Як додаткові легуючі елементи виступають ніобій, титан, мідь. Після проведення термічної обробки співвідношення фериту та аустеніту - приблизно один до одного.
За міцністю аустенітно-феритні сталі перевищуютьаустенітні вдвічі. При цьому вони пластичні, добре протистоять ударним навантаженням, мають низький рівень корозійного розтріскування та високу стійкість до міжкристалітної корозії. Рекомендовані для використання у будівництві, обробній промисловості, для виготовлення виробів, які контактуватимуть із морською водою.
Аустенітно-мартенситний клас
Вміст хрому від 12 до 18%, нікелю - від 3,7до 7,5%. Додаткові елементи – хром та алюміній. Зміцнюються шляхом загартування (t > 975 °С) та наступної відпустки (t = 450-500 °С). Аустенітно-мартенситні нержавіючі сталі добре зварюються та мають високі механічні властивості.
Нержавіюча сталь: ціна (чинники, що впливають на формування)
До складу стійких до корозії металів входятьдорогі легуючі елементи, такі як хром, нікель, титан, молібден. Їхня вартість є визначальною при ціноутворенні. Оскільки інші марки (вуглецеві, конструкційні, шарикопідшипникові, інструментальні і т. д.) містять перелічені елементи в менших кількостях, то в порівнянні з ними вартість корозійностійких сталей завжди більш висока. Однак ціна може змінюватись в залежності від кон'юнктури ринку та витрат, необхідних на виробництво нержавіючої сталі.
Механічні властивості
Марки корозійностійких сталей повинні мати механічні властивості, що відповідають вимогам встановлених стандартів на виготовлення. До них відносяться:
- максимальна жорсткість за шкалою Брінеля (HB);
- відносне подовження (%);
- межа плинності (H/мм2);
- опір на розрив (H/мм2).
Після виробництва кожна партія (плавка)товарної продукції перевіряється на відповідність механічних властивостей та мікроструктури марки сталі ДСТУ. Результати лабораторного дослідження зразків зазначаються у сертифікаті на виготовлення.
Система позначень марок сталі
У різних країнах світу випускається широкий сортамент сплавів та сталей. При цьому поки що не існує єдиної міжнародної системи їхнього маркування.
У Сполучених Штатах Америки діє одразукілька систем позначення. Таке положення, обумовлене наявністю великої кількості організацій стандартизації (AJS, ANSI, ACJ, SAE, AWS, ASTM, ASME), створює певні труднощі для партнерів, контрагентів та замовників металопродукції американських виробників з інших країн.
У Японії стали маркуються літерами та цифрами,що вказує на їх групу (низколеговані, високолеговані, сплави спеціального призначення, середньолеговані, якісні, високоякісні та ін), порядковий номер у ній та властивості металу.
У країнах Європейського Союзу позначення регламентує стандарт EN 100 27, який визначає порядок, за яким присвоюється найменування та порядковий номер.
У Російській Федерації діє розроблена вчаси Радянського Союзу буквено-цифрова система, відповідно до якої позначаються марки сталі. ГОСТ пропонує вказувати кожен легуючий хімічний елемент, що входить до складу металу, великою російською літерою.
Для марганцю це Г, кремнію – С, хрому – Х, нікелю – Н, молібдену – М, вольфраму – В, ванадію – Ф, титану – Т, алюмінію – Ю, ніобію – Б, кобальту – К, цирконію – Ц, бору - Р.
Цифри, що йдуть за літерою, вказують змістлегуючих елементів у відсотках. Якщо у складі сталі міститься менше 1% легуючого елемента, то цифра не проставляється, при вмісті від 1 до 2% після літери ставлять 1. Зазначене на початку марки двозначне число необхідне позначення середнього вмісту вуглецю в сотих частках відсотка в межах марочного складу.
Сортамент продукції, що виготовляється з нержавіючої сталі
Корозійностійка сталь використовується для виробництва наступної продукції:
- термічно оброблених травлених та полірованих листів;
- термічно оброблених нетрівлених листів;
- термічно необроблених та нетравлених листів;
- тепло-, холодно- та гарячедеформованих безшовних труб;
- сталевих гарячекатаних смуг загального призначення;
- каліброваних шестигранників;
- кіл нержавіючих;
- дроту нержавіючого (термічно обробленого та холоднотягнутого);
- виливків зі спеціальними властивостями;
- поковок;
- інших видів, на які розроблені ГОСТи та технічні вказівки (ТУ).
Область застосування
Будучи одним з кращих зразків міцності,естетичності, стійкості до впливу руйнівної сили корозії і високих температур, придатності до вторинного використання і довговічності експлуатації, володіючи відмінною якістю обробки поверхні, що відповідає всім санітарно-гігієнічним вимогам, корозійностійка сталь широко застосовується практично у всіх сферах господарсько-економічної діяльності.
Нержавіюча сталь користується високим попитом внафтохімічної, хімічної, целюлозно-паперової, харчової промисловості, у будівельній галузі, електроенергетиці, суднобудуванні та транспортному машинобудуванні, у сферах приладобудування та охорони навколишнього середовища.
Ефективність та довговічність виробів,виготовлених з нержавіючої сталі, визначається правильним вибором її класу та марки, розумінням фізико-хімічних властивостей та будови мікроструктури. Використовуючи метали, стійкі до руйнівного впливу корозії, у точній відповідності до їхніх властивостей, ми отримуємо можливість скористатися всіма незаперечними перевагами сучасних технологій.
