Коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы

Устойчивость стали против коррозии достигается введением в нее элементов, образующих на поверхности плотные, прочно связанные с основой защитные пленки, препятствующие непосредственному контакту стали с агрессивной средой, а также повышающие ее электрохимический потенциал в данной среде. Так введение более 13% хрома резко изменяет электрохимический потенциал стали с отрицательного на положительный и делает ее нержавеющей.

Нержавеющие стали разделяют на две основные группы: хромистые и хромоникелевые.

Хромистые коррозионностойкие стали применяют трех типов: с 13, 17 и 27% хрома.

При этом в сталях с 13% хрома содержание углерода может изменяться в зависимости от требований в пределах от 0,08 до 0,40%. В соответствии со структурой, получаемой при нормализации, хромистые стали подразделяют на следующие классы:

- ферритный (08Х13, 12Х17, 15Х25Т, 15Х28);

- мартенситно-ферритный (12Х13);

- мартенситный (20Х13, 30Х13, 40Х13).

Стали с низким содержанием углерода пластичны, хорошо свариваются и штампуются. Их подвергают закалке в масле при 1000…1050 С) с высоким отпуском при 600…800 и применяют для изготовления деталей подверженных ударным нагрузкам. Могут длительно работать до 450 С.

Стали с повышенным содержанием углерода (30Х13, 40Х13) обладают высокой твердостью и повышенной прочностью. Закалка та же, а отпуск при 200…300 С. После такой обработки они сохраняют мартенситную структуру, характеризующуюся высокой твердостью (HRC 50…52) и достаточной коррозионной стойкостью. Эти стали используют для изготовления карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов.

Высокохромистые стали ферритного класса (с содержанием хрома 17 и более процентов) обладают более высокой коррозионной стойкостью, но не упрочняются термической обработкой. Используются как окалиностойкие.

Хромоникелеевые нержавеющие стали в зависимости от структуры подразделяют на аустенитные, аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные.

(Определить к какому классу относится та или иная сталь можно с помощью схематической диаграммы Шеффлера, в которой в качестве критериев использованы эквиваленты хрома).

Стали аустенитного класса с 18% хрома, 9%никеля, (12Х18Н9 и др.) в результате закалки приобретают аустенитную структуру и харакктеризуются высокой пластичностью (δ = 40-50%), небольшой прочностью (σ_В= 500…600МПа), хорошей коррозионной стойкостью в окислительных средах. Эти стали хорошо штампуются, свариваются, подвергаются холодной прокатке. Эти стали (особенно с малым содержанием углерода (08Х18Н10) широко используются в криогенной технике для хранения сжиженных газов, изготовления оболочек топливных баков и ракет.

Стали аустенитно-мартенситного класса с легированием алюминием (09Х15Н8Ю, 09Х17Н7Ю). По коррозионной стойкости эти стали заметно уступают аустенитным, но в интервале температур 400…500С имеют преимущества по прочности. Они хорошо свариваются, устойчивы против атмосферной коррозии.

Закалка с 950, обработка холодом до –70, нагартовка и старение при 350. Применяются для обшивки самолетов (истребителей).

Стали аустенитно-ферритного класа содержат 0,03 …0,1 углерода, 20…25% хрома, 5…8 никеля, до 3% молибдена, а также добавки титана, ниобия, меди, и т. д. Эти стали после закалки в воде имеют структуру из равномерно распределенных между собой зерен аустенита и феррита. Используются в основном в химическом и пищевом машиностроении.