Сталь коррозийностойкая: Коррозионностойкая сталь – виды, характеристики и производство

alexxlab | 19.12.1998 | 0 | Разное

Содержание

Коррозионностойкая сталь – виды, характеристики и производство

Коррозионностойкая сталь (нержавеющая) – это сталь, стойкая по отношению к коррозии. Такое свойство приобретает железосодержащий металл, когда к основному химическому элементу – Fe добавляют хром в значительном количестве. Получают сплав, характеризующийся новыми качествами, главным из которых является повышенная коррозионностойкость, то есть невосприимчивость к окислительным процессам, происходящем на воздухе или в других средах.

Поиском способов защиты стального материала от коррозии занимались давно, покрывая его различными составами и красками. Действительно эффективный способ был найден в 1913 году англичанином Г. Бреарли, который получил патент на изобретение стали с высоким содержанием хрома, что позволяло материалу сопротивляться процессам коррозии.

Химическая основа коррозионностойких сплавов

Нержавеющие сплавы железа основаны на правиле, в соответствии с которым при добавлении к неустойчивому к коррозии металлу другой металл, который образует с ним твердый раствор, то стойкость к процессам ржавления возрастает скачкообразно, а не пропорционально.

Легирование стали хромом, то есть добавление порядка 12-30% этого элемента, значительным образом повышает защитные характеристики материала. Это выражается в характеристиках сопротивляемости различным средам:

  • При наличии 13% хрома и выше сплавы не ржавеют в обычных условиях и в средах, которые принято относить к слабоагрессивными.
  • Если в составе хрома 17% и больше, коррозионностойкие качества проявляются в агрессивных окислительных, щелочных и др. растворах.

Химическая основа сопротивляемости коррозии заключается в образовании на поверхности предмета из нержавеющей стали пассивирующей пленки окислов благодаря хрому. Эта пленка не пропускает кислород и останавливает окислительные процессы от проникновения внутрь. Эффективность защиты зависит от состояния поверхности металла, отсутствия дефектов и внутренних напряжений в материале.

Элементы., которые сопутствуют железу в стальных сплавах: С – углерод, Si – кремний, Mn – марганец, S – сера, P – фосфор и другие

Легирование стали, то есть улучшение её физико-механических характеристик, проводится и другими химическими элементами, помимо Cr. К таким элементам относятся металлы различных групп.
В нормативной документации условные обозначения элементов даются на русском языке: Ni – никель (Н), Mn – марганец (Г), Ti – титан (Т), Co – кобальт (К), Mo – молибден (М), Cu – медь (Д).

Для стабилизации аустенитной структуры стали, то есть укрепления кристаллической решетки железа, добавляется никель. Прочность закрепляется добавками углерода. Устойчивость к перепадам температуры  обеспечивается присадками титана. В особенно агрессивных средах, к примеру – кислотных, действуют сложнолегированные сплавы с присадками никеля, молибдена, меди и других компонентов.

Маркировка нержавеющих видов стали

В маркировке металлов используются буквы и цифры.

Существует российская классификация марок стали, которая используется в технических и нормативных документах. Параллельно бытует распространенная в мире группа стандартов, разработанных институтом Американским институтом стали и сплавов – AISI (American Iron and Steel Institute) для легированных и нержавеющих сталей.

Российские стандарты используют следующую схему. Для примера приведена аустенитная сталь 12Х15Г9

Элемент маркировкиДвузначное числоБуквыЦифрыБуквыЦифры
Что означаетКоличество углерода – С в сотых долях процентаЛегирующие элементыПроцентное содержание легирующих металлов (округленно до целого числа)Легирующие элементыПроцентное содержание легирующих металлов (округленно до целого числа)
Пример12Х (Хром)15 (15%)Г (Марганец)9 (9%)

В системе AISI материалы обозначаются тремя-четырьмя цифрами: две первые – группа сталей, две другие — среднее содержание углерода. Буквы могут находиться после второй цифры, впереди или за цифрами.

Примеры: 410, 410S, 1045.

Коррозионностойкая сталь — основные виды

Коррозионостойкие сплавы определяют по их способности противостоять под действием большого набора естественных и искусственных коррозионных сред: атмосферных, подводной, грунтовой (подземной), щелочной, кислотной, солевой, среды блуждающих токов.
Стойкость проявляется к воздействиям химической, электрохимической, межкристаллитной коррозии.

Классификация нержавеющих сплавов регулируется нормативными документами ГОСТ, в которых описывается сталь в соответствии с производственными процессами и применением.

Сплавы делятся на несколько групп по критерию структуры. Они различаются по процентному содержанию углерода и составу легирующих компонентов. Эти соотношения определяют, где и каким образом может применяться тот или иной тип стали.

Основные группы:

  1. Ферритные
  2. Мартенситные.
  3. Аустенитные.
  4. Комбинированные.

Ферритная группа

К группе ферритов относятся хромистые стали. Они маркируются литерой F. Стали с большим содержанием хрома — до 30%, и небольшим углерода – до 0,15%. Обладают ферромагнитными свойствами, то есть характеризуются намагниченностью за пределами магнитного поля при низкой критической температуре.

Для достижения оптимальных свойств регулируется и находится баланс между содержанием углерода и хрома.

Плюсы – высокая прочность и столь же высокая пластичность.

Другие характеристики:

  • Хорошая деформируемость в условиях холодной деформации.
  • Высокая коррозийная стойкость.
  • Может подвергаться термообработке методом отжига.

Идет на производстве трубопроката, листовых и профилированных промежуточных и конечных изделий.

Отрасли, применяющие стали ферритной группы:

  • Химическая и нефтехимическая промышленность. Оборудование и конструкции для работы в кислотной и щелочной среде.
  • Тяжелое машиностроение.
  • Энергетика.
  • Приборостроение для промышленности.
  • Производство бытовой аппаратуры и приборов.
  • Пищевая промышленность.
  • Медицинская промышленность.

Примеры марок сталей по ГОСТ и их применения:

Сталь 08Х13 – ферритный хромистый сплав. Применяется для производства столовых приборов.

Сталь 12Х13 – ферритный хромистый сплав. Используется для хранения алкогольсодержащих продуктов.

Сталь 12Х17– ферритный хромистый жаропрочный сплав. В емкостях из него проводится высокотемпературная обработка пищевых продуктов.

Мартенситная группа

Под мартенситом понимается структура, которая получается в результате закалки заготовки или слитка металла с последующим отпуском. Закалка заключается в нагреве до температуры, которая превышает критическую, отпуск – последующее быстрое охлаждение металла.
В результате этого процесса перестраивается кристаллическая решетка, делая материал более твердым. Но может повыситься и хрупкость.

Такая процедура дает сплавы, в которых сочетаются

  • Высокая твердость.
  • Высокая прочность.
  • Хорошая упругость.
  • Устойчивость к коррозии.
  • Жаропрочность.

Если повысить содержание углерода в сплаве, увеличиваются качества твердости и устойчивости к изнашиванию.

Сталь предназначена для изготовления металлоизделий для функционирования в агрессивных средах средней и слабой интенсивности. Свойство упругости позволяет изготавливать такие компоненты оборудования, как пружины, фланцы, валы. Из мартенситной и мартенситно-ферритной комбинированной стали изготавливают режущие элементы — ножи для конструкций в химической промышленности, а также в пищевой.

Примеры марок сталей по ГОСТ и их применения:

Сталь 20Х13, 30Х13, 40Х13 – мартенситный сплав. Применяется в производстве кухонного оборудования.

Сталь 14Х17Н2 — мартенситно-ферритный комбинированный сплав, содержит никель. Используется для производства компрессоров, оборудования для эксплуатации в агрессивных средах и при пониженной температуре.

Аустенитная группа

Аустенитный класс нержавеющих сталей отличается химическим строением, внедрением атомов углерода в молекулярную решетку железа. Содержит большой процент хрома и никеля – до 33%. Это высоколегированные металлы. Немагнитность позволяет применять сплавы в широком спектре производственных процессов.

Это обуславливает такие свойства группы металлов, как

  • Пластичность в холодном и горячем состоянии.
  • Прочность.
  • Свариваемость на высоте.
  • Стойкость к агрессивным средам, пример которых — азотная кислота.
  • Экологическая чистота.
  • Устойчивость к электромагнитным излучениям.

Для получения стабильного аустенита, гранецентрированной кристаллической решетки железа, сталь легируют никелем, повышая его содержание до 9%. Легирование проводится титаном и ниобием для повышения устойчивости к межкристаллитной коррозии. Такие сплавы получили наименование стабилизированных.

Коррозионностойкие стали группы относятся к труднообрабатываемым металлам. Для облегчения работы с ними применяют методы термообработки: отжиг и двойную закалку.
Отжиг проводится нагреванием до 1200 гр. С около 3-х часов. Остывание проходит в воде или масляной жидкости, или на открытом воздухе. Таким способом повышается гибкость сплава за счет снижения твердости.
Двойная закалка предполагает процесс нормализации твердого раствора металла при температуре 1200 гр. С. Вторично закалка проходит при 1000 гр. С. Происходит увеличение пластичности и жаропрочности – устойчивости к высоким температурам.

Применение

Аустенитные металлы используются для производства конструкционных материалов под холодную штамповку и сварку. Из них изготавливают:

  • Разнообразные емкости.
  • Строительные конструкции.
  • Трубы из коррозионностойкой стали.
  • Агрегаты для нефтехимии и химического производства.
  • Конструкции для нефтяных вышек, очистительных станций.
  • Механизмы, работающие под водой, такие как, турбины.
  • Силовые приборы в энергетической сфере.
  • Компоненты и агрегаты для автомобилей, самолетов.
  • Оборудование для продуктов питания.
  • Медицинская, фармакологическая аппаратура.
  • Элементы крепежа.
  • Сварные конструкции.
  • И другие виды продукции.

Примеры марок сталей по ГОСТ и их применения:

Сталь 12Х18Н10Т — высоколегированный хромистый сплав, с присадками никеля и титана. Из нее делают оборудование для нефтепереработки и химической промышленности.

Сталь 12Х18Н10Т — аустенитная хромистая сталь с присадкой никеля. Из нее изготавливаются трубопроводы для химической и пищевой индустрии с ограничениями по температуре.

Сталь 12Х15Г9НД — высоколегированный сплав, содержащий хром, марганец, никель, медь. Применяется в производстве трубопроводных систем и ёмкостей, работающих с органическими кислотами умеренной агрессивности

Комбинированные сплавы

Сочетают структуру и свойства аустенитно-мартенситной или аустенитно-ферритной категорий.

Аустенитно-ферритные стали содержат небольшое количество никеля, в них высокое содержание хрома (более 20%), легирование проводится ниобием, титаном, медью. После прохождения термической обработки отношение феррита и аустенита становится равновесным. Такие сплавы более прочные, чем аустенитные, отличаются пластичностью, устойчивостью к межкристаллической коррозии. Они хорошо выдерживают ударные нагрузки.

Аустенитно-мартенситная группа металлов с содержанием хрома в границах 12-18%, никеля в границах 3,7 -7,5%. Могут использоваться присадки алюминия. Упрочнение проводится закалкой при температуре более 975 гр. С, и последующим отпуском при температуре 450-500 гр. С. Они обладают повышенным показателем предела текучести: характеристики, которая указывает на напряжение, при котором рост деформации продолжается без роста нагрузки. Сплавы демонстрируют хорошую свариваемость и хорошие механические качества.

Типология сталей по хромовым и никелевым присадкам

Среди сталей коррозионностойкого ряда популярны хромистые и хромоникелевые.

Антикоррозионные железосодержащие материалы, в которых находится хром, иначе называют хромистыми сталями.

Градация присутствия этого элемента разделяет все хромистые сплавы на категории:

  • Теплоустойчивые мартенситные хромистые (Cr менее 10%).
  • Хромистые антикоррозийные. (Cr в составе не превышает 17%).
  • Антикоррозионные и сложнолегированные (Наличие Cr в границах 12-17%).
  • Хромо-азотистые и кислотоупорные ферритного типа (Состав Cr в границах между 16% и 17%).
  • Жаростойкие легированные: с добавками алюминия, молибдена, кремния и иных металлов.

Для хромистых сплавов в целях усиления пластичности и стабилизации кристаллической решетки применяются стабилизирующие элементы, которые снижают содержание углеродной составляющей.

Хромоникелевые антикоррозионные сплавы по маркам делят на несколько групп:

  • Аустенитные с низким процентным показателем углерода и стабилизирующими элементами.
  • Кислотостойкие, содержащие присадочные металлы.
  • Жаропрочные, в составе которых процент никеля и хрома – свыше 20%.
  • Аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные с показателями никеля и хрома на среднем уровне.

Особенности производства коррозионностойких сталей

Все производственные процессы в металлургии регулируются нормативными документами ГОСТ и ТУ.

Это касается и металлов с антикоррозийными свойствами.

Стандарты на изготовление прослеживаются по ряду параметров:

  1. Максимальная твердость по шкале Бринелля (НБ). Этот метод подразумевает испытание с помощью вдавливания с использованием способа восстановленного отпечатка или невосстановленного отпечатка и определяется по таблице.
  2. Относительное удлинение, измеряемое в %. Параметр определяет пластические свойства металла. Относительное удлинение – увеличение длины испытываемого образца после прохождения предела текучести до разрушения.
  3. Предел текучести в Н/м2. Характеристика механических особенностей материала, связанных с напряжением, при котором деформация увеличивается, когда нагрузка закончилась. Единица измерения – паскаль или ньютон на м квадратный.
  4. Сопротивление на разрыв или предел прочности в Н/м2. Максимальное значение напряжений материала перед тем, как он разрушится.
  5. Допуска по отклонениям процентного отношения химических элементов в готовой продукции

Помимо этих параметров в производстве нержавеющих сталей по запросу заказчика могут изменяться и контролироваться показатели:

  • Пределы процентного содержания химических элементов.
  • Нижний предел массовой доли отдельных легирующих компонентов, таких как марганец.
  • Процентное отношение вредных примесей цветных металлов: олова, свинца, висмута, сурьмы, кадмия, мышьяка и других.

Магнитные характеристики антикоррозионных сплавов

Параметр магнитности характерен для некоторых металлов. Он зависит от таких характеристик, как основная структура металла, состав и особенности сплавов.

Комбинации этих переменных предопределяют уровень магнитных характеристик.

Ферриты и мартенситы задают ферромагнитные характеристики сплавов. Они настолько же магнитные, как и углеродистая сталь. Магнитные виды материалов легко подвергаются сварке и штамповке, годятся для изготовления р инструментов с режущими поверхностями и столовых приборов.

Немагнитные сплавы – аустенитные и аустенитно-ферритные хромистых и марганцевых марок.

Отличаясь большой прочностью и коррозийной устойчивостью, широко применяются в строительной сфере и в разнообразных производственных процессах.

Используемая литература и источники:

  • Скороходов В. Н., Одесский П. Д., Рудченко А. В. «Строительная сталь».
  • Л. Н. Паль-Валь, Ю. А. Семеренко, П. П. Паль-Валь, Л. В. Скибина, Г. Н. Грикуров. Исследование акустических и резистивных свойств перспективных хромо-марганцевых аустенитных сталей в области температур 5—300 К
  • Нержавеющая сталь // Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1974.
  • British Stainless Steel Association

Коррозионностойкая сталь | Подготовка и очистка вакуумных поверхностей

Коррозионностойкая сталь является предпочтительным материалом для недемонтируемых металлических поверхностей, поскольку она образует естественный пассивный оксид и является устойчивой к коррозии. Существует много марок коррозионностойкой стали:

• 304 – хорошо обрабатываемая сталь, немагнитная, в зонах сварочного шва могут осаждаться карбиды, которые в результате приводят к гальванической коррозии, если присутствуют электролиты;

• 304L – низкоуглеродистая сталь, используемая для обеспечения большей межзерен- ной противокоррозионной стойкости, чем обеспечивается сплавом 304. В вакуумной технике используется для работы с жидкостями и газами, содержащими влагу;

• 316, для общей противокоррозионной устойчивости нельзя соединять стали 304 и 316 при транспортировке жидкостей из-за гальванической коррозии на соединительных стыках.

 • 3I6L – межзеренная противокоррозионная стойкость лучше, чем у 316;

• 303 – имеет высокое содержание серы и более высокую тенденцию к пористости, не используется для вакуумных установок, не очень хорошо сваривается;

• 440 – поддается закалке, но является магнитной и более склонной к коррозии, чем серия 300.

Коррозионностойкая сталь предлагается в виде плит с несколькими видами чистовой обработки:

• неполированная № 1 – очень матовая отделка поверхности, получаемая горячей прокаткой, за которой следует отжиг и удаление окалины. Поверхность очень шероховатая и пористая. Используется в тех случаях, когда поверхностная отделка не имеет значения;

• неполированная № 2D – матовая отделка, получаемая окончательной холодной прокаткой после горячей прокатки, но до отжига и удаления окалины. Используется для глубокой вытяжки, где шероховатость поверхности удерживает смазку вытяжки;

• неполированная № 2В – блестящая отделка, получаемая легкой холодной прокаткой после отжига и удаления окалины. Травление по границам зерен в силу удаления окалины все-таки присутствует. Отделка общего назначения;

• полированная № 3 – промежуточная полировка с помощью абразивного состава с зерном 50 или 80. /?тах 140 микродюймов. Остаются следы полировки;

• с помощью абразивов с зерном 100-150. тах 45 микродюймов. Далее полировка кожаным кругом № 6. Полируется с помощью абразива с зерном 200;

• полировка кожаным кругом № 7 – Полируется с помощью абразива с зерном 200 с верхней правкой с использованием красного окисла хрома. /?а 8 — 20 микродюймов.

• полировка кожаным кругом № 8 – полировка абразивом с зерном 320 (или меньше) с обширной верхней правкой, используя красную окись хрома. /?., 4 — 14 микродюймов.

Невооруженному глазу поверхность видится свободной от шлифовальных линий.

Плита из коррозионностойкой стали часто шлифуется до образования плоской поверхности, а затем плиты свариваются для образования камеры. Плитам из коррозионностойкой стали может также придаваться форма посредством деформации, в результате которой создается морфология сморщенной поверхности. Эта поверхность может захватывать смазочные вещества в подповерхностной области. Деформация или механическая обработка коррозионно- стойкой стали упрочняют поверхность. Это желательно в тех случаях, когда поверхность должна обеспечивать режущую кромку, которая используется на фланцах CF или для обеспечения устойчивой к деформации и износу поверхности. Нагреванием до температуры выше 450 °С производится отжиг упрочненной поверхности, и твердость будет потеряна.

Поверхность стали может быть механически отполирована для улучшения гладкости. Затем она может химически полироваться или подвергаться электрополировке для придания большей гладкости. Электрополировка уменьшает Ra приблизительно на коэффициент 2 и исключает многие микротрещины, неровности и расщелины в отполированной поверхности. Как правило, электрополировка выполняется в электролите, содержащем фосфорную.

Код ТН ВЭД 7218918000. Онлайн-сервис

Позиция ТН ВЭД
  • 72-83

    XV. Недрагоценные металлы и изделия из них (Группы 72-83)

  • 72

    Черные металлы

  • III. КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ

  • 7218 …

    Коррозионностойкая сталь в слитках или других первичных формах; полуфабрикаты из коррозионностойкой стали

  • 7218 9 …

    прочее

  • 7218 91 …

    прямоугольного (кроме квадратного) поперечного сечения

  • 7218 91 800 0

    содержащая менее 2,5 мас.% никеля


Позиция ОКПД 2
Таможенные сборы Импорт
Базовая ставка таможенной пошлины 5%
реш.80
Акциз Не облагается
НДС

Комплектующие для гражданских воздушных судов

Черные металлы.. (НДС-авиазапчасти):

Федеральный закон 117-ФЗ от 05.08.2000 ГД РФ

 

0% – авиационные двигатели, запасные части и комплектующие изделия, предназначенные для строительства, ремонта и (или) модернизации на территории Российской Федерации гражданских воздушных судов, при условии представления в таможенный орган документа, подтверждающего целевое назначение ввозимого товара

20% – Прочие

Экспорт
Базовая ставка таможенной пошлины Беспошлинно
Акциз Не облагается

Рассчитать контракт

Особенности товара

Загрузить особенности ИМ Загрузить особенности ЭК

ГОСТ 10885-85. Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стойкая

Горячекатаные двухслойные коррозионно-стойкие листы с основным слоем из углеродистой или низколегированной стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойких сталей и сплавов, никеля и монель-металла.

 

Сталь подразделяют:

 

  • по толщине коррозионно-стойкого слоя:нормальная
  • повышенная – Кпо сплошности сцепления слоев на 1 – 4 классы.

 

Двухслойные листы изготовляют из сочетаний марок стали основного и плакирующего слоев, указанных в таблице знаком +.

 

 

  ВСт3сп 10 20К 09Г2 16ГС 09Г2С 10ХСНД 10ХГСН1Д 12МХ 12ХМ 10Х2М1
08Х13 + + + + + + +
08Х17Т + +
115Х25Т + +
08Х18Н10Т + + + + + + + +
12Х18Н10Т + + + + + + + + +
10Х17Н13М2Т + + + +
10Х17Н13М3Т + + + +
08Х17Н15М3Т + + +
08Х22Н6Т + +
06ХН28МДТ + + +
ХН65МВ +
Н70МФВ-ВИ +
НМЖМц 28-2,5-1,5 +
Никель НП-2 + +

Что такое коррозионностойкие сплавы?

Коррозионностойкие сплавы — это металлы, разработанные таким образом, чтобы противостоять разрушению в результате окисления или других химических реакций. Наиболее распространенными коррозионностойкими материалами, используемыми для обеспечения коррозионной стойкости от легкой до умеренной, являются нержавеющие стали. Нержавеющие стали — это сплавы на основе железа, содержащие не менее 10,5% хрома, что достаточно для предотвращения ржавчины в типичных атмосферных условиях при комнатной температуре. Нержавеющие стали, просто легированные хромом, такие как тип 430, называются ферритными нержавеющими сталями.Это семейство сплавов нельзя упрочнить термической обработкой, однако с добавлением углерода и других элементов они становятся мартенситными нержавеющими сталями.

Наиболее распространенные мартенситные нержавеющие стали типа 410 или 13, хром, упрочняются путем закалки и термообработки с отпуском. Существует также семейство мартенситных нержавеющих сталей дисперсионного твердения, в которое входит широко используемый тип 17-4. Мартенситные нержавеющие стали могут также содержать добавки никеля и молибдена для повышения коррозионной стойкости.

При достаточном количестве никеля образуются аустенитные нержавеющие стали, такие как марки 304 и 316. Высоколегированные аустенитные нержавеющие стали включают хром 28 и 2535, широко используемые в нефтегазовой промышленности. Большинство аустенитных нержавеющих сталей не поддаются термической обработке, однако их можно подвергать холодной обработке для достижения высокой прочности. Исключением является дисперсионно-твердеющая аустенитная нержавеющая сталь типа A286.

Дуплексные нержавеющие стали

формируются с балансом хрома, никеля и молибдена между ферритными и аустенитными нержавеющими сталями, названными так потому, что их микроструктура представляет собой смесь феррита и аустенита.Эти сплавы могут подвергаться холодной обработке для достижения очень высокой прочности и чаще всего используются там, где существует проблема точечной или щелевой коррозии, например, в средах с водой с высоким содержанием хлоридов или растворенного кислорода.

Наиболее высоколегированные из этого семейства относятся к супердуплексным нержавеющим сталям. В дополнение к хрому, никелю и молибдену, присутствующим во всех дуплексных нержавеющих сталях, супердуплексные нержавеющие стали могут включать легирующие элементы, такие как медь и вольфрам, для повышения коррозионной стойкости в определенных средах.

Сплавы, содержащие больше никеля, чем железа, считаются сплавами на основе никеля. Эта группа сплавов включает типы 825, 625 и 2550, которые могут подвергаться холодной обработке давлением для достижения высокой прочности. К дисперсионно-твердеющим сплавам на основе никеля относятся сплавы типов 718 и 925.

Сплавы на основе никеля

относятся к классу материалов, называемых специальными металлами. Эти специальные металлы, используемые в чрезвычайно агрессивных условиях, также включают сплавы на основе титана, молибдена, циркония и тантала.

Найдите версию этого документа для печати здесь.

Коррозионная стойкость – Jernkontoret

Stockholm Конгресс-центр Waterfront в Стокгольме с фасадом из нержавеющей стали. Фото: Оутокумпу.

Что такое коррозия?

Большинство материалов и соединений, которые мы используем, в долгосрочной перспективе не являются постоянными, по крайней мере, в тех формах, в которых мы их обычно используем. Они расщепляются и переходят в более устойчивые соединения с элементами, из которых состоят.Когда речь идет о металлах и металлических материалах, мы говорим, что они подвержены коррозии; на повседневном языке мы говорим, что они ржавеют.

Железо и другие металлы извлекаются из встречающихся в природе минералов, которые представляют собой более стабильные соединения, чем сами металлы. Поэтому естественно, что коррозионные процессы приводят к тому, что металлы превращаются в соединения, очень похожие на минерал.

Защитный оксидный слой

Сталь

обладает определенной устойчивостью к коррозии. Эта так называемая пассивность возникает из-за того, что на поверхности образуется тонкий и невидимый слой оксидов.Этот процесс происходит посредством реакции между металлом и кислородом окружающей среды. Оксидный слой резко снижает скорость коррозии; тогда говорят, что материал стал пассивированным, то есть менее подвержен влиянию факторов окружающей среды, таких как воздух и вода.

Различные легирующие элементы обеспечивают различные виды защиты от ржавчины

Некоторые стали специально адаптированы для повышения коррозионной стойкости. Одним из примеров этого является нержавеющая сталь, где добавление легирующих элементов, прежде всего хрома (Cr), придает материалу очень хорошую защиту от коррозии.

Нержавеющая сталь с самовосстановлением для долговечности, пленка от Team Stainless

Другим примером является так называемая атмосферостойкая сталь. Примесь небольшого количества меди (Cu) в стали приводит к быстрому образованию защитного налета ржавчины на поверхности всего изделия. Естественно образовавшиеся оксиды впоследствии защищают нижележащую сталь от продолжающейся коррозии. Этот процесс применяется, например, в стальных дымоходах, мостах и ​​установках в агрессивных средах.Атмосферостойкая сталь также встречается в различных типах украшений на фасадах зданий или в произведениях искусства, таких как стальные скульптуры.

Подробнее о легирующих элементах читайте в разделе Сырье

Другие типы защитного слоя

Чтобы уменьшить или предотвратить коррозию тех сталей, которые не классифицируются как нержавеющие или атмосферостойкие, необходима какая-либо защита. Это может быть достигнуто несколькими различными способами с различными типами продуктов для защиты от коррозии.

Одним из вариантов является создание плотного слоя, т.е. краска, предотвращающая реакцию стали с окружающей средой.

Крашеные стеновые панели из стали на многофункциональной спортивной арене. Фото: Плання.

Другой способ заключается в нанесении одного или нескольких веществ на сталь или в контакте с ней, которая менее благородна, чем основная сталь, и которая вместо этого подвергается коррозии. Многие изделия из стали получают долговременную защиту благодаря нанесению на сталь цинка или смесей цинка и алюминия или цинка и титана.Цинковое покрытие окисляется и тем самым предотвращает коррозию основного материала. Некоторое вытекание цинка из оцинкованных материалов, подвергшихся воздействию, например, дождь действительно бывает. Этот сток зависит от интенсивности дождя, качества воды и т. д. и не может быть приравнен к скорости коррозии. Затем поверх слоя цинка можно нанести слой краски для дополнительной защиты поверхности.

100 лет из нержавеющей стали

В 2013 году отмечалось столетие нержавеющей стали.К этому столетию был снят фильм об истории нержавеющей стали и о том, для чего она используется сегодня.

Топ-10 металлов, которые не ржавеют [Новое исследование на 2021 год]

Ржавчина может повлиять на качество, долговечность и эстетическую ценность машин, транспортных средств и строительных зданий. Вы можете не знать, что процесс ржавления обходится нам примерно в 1% мировой экономики в год, или 800 миллиардов долларов США, если подсчитать. Предотвращение образования ржавчины становится очень важным аспектом, и все же одним из наиболее эффективных способов в наши дни является использование металлов, которые не ржавеют.

В этом посте мы рассмотрим 10 лучших металлов, которые не ржавеют и обладают высокими антикоррозионными свойствами.

  • из нержавеющей стали
    • из нержавеющей стали
    • медь, латунь и бронза (красная металлическая группа)
    • оцинкованная сталь
    • CORTEN или выветривание стали
    • алюминий
    • Platinum
    • серебро
    • Gold
    • цинка
    • ведущий

1.  Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь обладает высокой устойчивостью к ржавчине благодаря наличию в ней большого количества хрома.Хром более реактивен по отношению к кислороду, чем железо, поэтому он очень быстро окисляется, образуя слой оксида хрома поверх сплава. Этот слой действует как экран, предотвращая дальнейшую коррозию и дальнейшее окисление железа под ним.

В зависимости от элементов стальной смеси некоторые типы аустенитной нержавеющей стали более устойчивы к коррозии, чем другие. Например, нержавеющая сталь марки 304 с более высоким содержанием хрома и никеля более долговечна и устойчива к ржавчине, чем нержавеющая сталь марки 410.

2.  Медь, латунь и бронза (группа красных металлов)

Красные металлы, такие как медь, бронза и латунь, не ржавеют, потому что в них очень мало железа. С другой стороны, медь может окисляться и создавать на поверхности зеленоватый слой патины. Бронза, смесь меди и 12-15% олова, также может потускнеть и покрыться черно-коричневым налетом, предотвращающим дальнейшую коррозию. Латунь, сплав меди и 40% цинка, тоже не ржавеет по той же причине.

3.  Оцинкованная сталь

Оцинкованная сталь — широко используемый металл с антикоррозионными свойствами благодаря цинковому покрытию на стальной поверхности.

Этот вид металла представляет собой разновидность углеродистой стали, которая с большой вероятностью заржавеет, если на нее не нанесен один или несколько слоев цинка.

Это цинковое покрытие имеет две особенности.

  • Во-первых, цинк очень активно взаимодействует с кислородом и создает слой оксида цинка, защищающий сплав.
  • Во-вторых, покрытие действует как защитный экран, предотвращающий окисление железа.

Оцинкованная сталь может ржаветь в суровых условиях, таких как кислотные дожди, высокая прибрежная влажность и т. д.

Если оцинкованная сталь поставляется целой с железом, медью, она будет ржаветь быстрее.

4.  Кортеновская или атмосферостойкая сталь

Атмосферостойкая сталь, часто известная как кортеновская сталь, представляет собой группу низкоуглеродистых сталей с высокой коррозионной стойкостью.

Эти стальные сплавы имеют очень высокое содержание хрома (более 21%), никеля, меди, фосфора и т.д.. образуя красноватую патину на поверхности, придавая ей превосходную прочность и предотвращая дальнейшую коррозию в течение многих лет.

5.  Алюминий

Алюминий — один из самых популярных используемых металлов, который также не ржавеет.

Причина этого очень проста, в алюминии нет железа. Однако алюминий может окисляться.

Окисление создает оксид алюминия, тонкую защитную пленку на его поверхности для защиты чистого алюминия под ним.

Поскольку алюминий очень устойчив к коррозии и очень легкий, его выбирают для многих промышленных применений: от самолетов до кузовов автомобилей, от пивных банок до пищевых упаковок.

6.  Платина

Платина — это благородный металл, который не ржавеет, так как в нем нет железа.

Он достаточно мягкий, податливый для изготовления украшений, но при этом очень неактивен в отношении химических изменений, таких как обесцвечивание или ржавление. Поэтому цена Платины на рынке очень дорогая (в полцены золота).

7.  Серебро

Еще одним чистым металлом с антикоррозийными свойствами является серебро. В то время как серебро и платина имеют серый цвет, серебро выглядит более темным и тусклым. Антикоррозийная особенность серебра заключается в том, что оно совершенно неактивно с кислородом. Когда серебро окисляется, образуется очень тонкий слой оксида серебра, который отлично защищает металл. Серебро тоже очень дорогое, но все же дешевле платины.

8.  Золото

Среди всех металлов золото наиболее устойчиво к коррозии.Он никогда не вступает в реакцию с кислородом, никогда не обесцвечивается и очень дорог. Чистое золото мягкое и пластичное, поэтому его часто легируют, чтобы придать ему большую прочность (золото 14К, золото 18К,…).

9.  Цинк

Цинк не ржавеет. Когда цинк реагирует с кислородом, он образует оксид цинка, который прилипает к поверхности металла.

Однако он подвержен коррозии, а скорость коррозии цинка очень низкая по сравнению с углеродистой сталью. Через 10 лет потеря толщины цинка составляет всего ⅙ по сравнению с толщиной углеродистой стали.

Из-за своей нестойкости к атмосферным условиям цинк часто используется для покрытия углеродистых сталей для повышения долговечности.

10.  Свинец

Свинец также является одним из самых прочных металлов, который не ржавеет. Однако свинец может окисляться по тому же механизму, что и цинк.

Существует множество приложений, сделанных из свинца. Римляне использовали свинец для создания водопроводных систем, которые работали до сих пор. Старые кабели покрыты свинцом до изобретения резины и т. д.

Однако свинец может подвергаться сильной коррозии в присутствии кислорода и углекислого газа.

Металлы, которые не ржавеют, а возможно, подвергаются коррозии – еще одна большая проблема

Вышеуказанные металлы не ржавеют, но многие из них имеют свою собственную форму коррозии в зависимости от окружающей среды.

Например, алюминий подвержен коррозии при использовании в прибрежном строительстве.

Оцинкованная сталь устойчива к коррозии, но ученые установили, что скорость коррозии этого материала в Абу-Даби в два раза больше, чем в Л.A.

Цинк очень стабилен при нейтральном pH, но когда pH среды становится ниже или выше, цинк быстро подвергается коррозии.

Какой нержавеющий металл лучше всего подходит для вашей конструкции?

Существует довольно много факторов, которые следует учитывать, прежде чем выбрать лучший металл для ваших целей. Ключевые роли будут играть ваши цели, доступный бюджет, желаемый внешний вид, функциональные требования, условия окружающей среды и т. д.

Например, при подчеркивании функциональных преимуществ коррозионностойких металлов:

  • Углеродистая сталь: этот металл ценится за его твердость и прочность, поэтому углеродистая сталь обычно используется при изготовлении каркасов, мостов, заводских производственных линий. ,…
  • Алюминий: Алюминий легкий, устойчивый к коррозии и достаточно пластичный, он имеет широкое применение: изготовление окон, дверей, труб, автомобилей, самолетов, упаковки пищевых продуктов и т. д.
  • Медь: обладает высокой прочностью, пластичностью и ковкостью. Медь является отличным металлом для изготовления труб (водопроводы для горячей/холодной воды в зданиях, системы трубопроводов для холодильников). благодаря хорошей цене и преимуществам коррозионной стойкости.

В конце концов, вам нужно сбалансировать эти элементы, чтобы получить лучший для вашей цели.

О YUBI Steel

Yubi Steel является одним из лучших поставщиков высококачественного металла в небольших количествах из Китая.С 2010 года наши команды экспертов оказывают превосходные услуги многим клиентам.

Компания Yubi Steel предлагает обширный список высококачественных сплавов, подходящих для любого проекта. Наши запасы включают нержавеющую сталь, углеродистую сталь, алюминиевые сплавы, никель, титановые сплавы, металлические слитки (цинк, олово, свинец, магний и алюминий) и красные металлы, такие как медь, бронза и латунь.

Если вы ищете какой-либо металлический сплав для своих проектов и вам нужна профессиональная команда для консультации, мы можем вам помочь.Свяжитесь с нами сегодня или напишите нам для ценового предложения.

Часто задаваемые вопросы о коррозионностойких металлах 1. Что такое ржавчина?

Ржавчина, или оксид железа, представляет собой желто-коричневые чешуйки, покрывающие поверхность железа в результате реакции окисления между железом, кислородом и водой (влагой). Это особая форма коррозии, которая происходит с железом. Поэтому ржаветь может только железо и сплавы с ним.

2. Что такое коррозия?

Коррозия определяется как естественный процесс разрушения металлов в результате химических реакций.Наиболее популярным веществом, вызывающим коррозию, является кислород. Когда металлы подвергаются воздействию кислорода и влаги, они окисляются, и начинается процесс коррозии.

3. Какой самый дешевый металл, который не ржавеет?

Оцинкованную сталь можно считать самым дешевым металлом, который не ржавеет. Его цена составляет примерно 650-750 долларов за метрическую тонну. Второй после оцинкованной стали является нержавеющая сталь. Например, высококачественная нержавеющая сталь марки 304 стоит от 999 до 2999 долларов за тонну.

4. Какими способами можно предотвратить ржавление металла?

Поскольку ржавчина очень раздражает и обходится дорого, предотвращение ржавчины металла становится необходимым. Вы должны содержать свой металл в чистоте и сухости, предотвращая возможные царапины, окрашивая поверхность или просто используя металлы с защитой от ржавчины, такие как оцинкованная сталь.

5. Ржавеет ли алюминий в соленой воде?

Алюминий очень быстро подвергается коррозии при воздействии соленой воды. Хотя соль не вызывает коррозии, она запускает электрохимические реакции, в результате которых на поверхности появляются питтинговые язвы.Если вы хотите, чтобы этого не произошло, проще всего использовать порошковое покрытие алюминия, которое очень устойчиво к коррозии.

6. Ржавеет ли нержавеющая сталь в воде?

Нержавеющая сталь не ржавеет, но иногда может подвергаться коррозии в суровых условиях: воздействие сильнодействующих чистящих средств, соленой воды или попадание железа.

Заключительные мысли

Нержавеющие металлы — один из лучших способов борьбы с ржавчиной.

Однако скорость коррозии каждого металла зависит от множества факторов.

Чтобы решить, какой металл лучше всего подходит для вашего проекта, давайте обсудим это с нашими экспертами и сделаем ваш идеальный выбор!

Я что-то пропустил? Дайте мне знать в комментариях или на LinkedIn.

Коррозионностойкая сталь и крепеж

У нас есть опыт и ассортимент продукции, чтобы предоставить безопасное, надежное и долговечное крепежное решение для любого применения и агрессивной среды.

Коррозионная стойкость

Коррозионные свойства нержавеющей стали в основном определяются ее способностью образовывать защитный пассивный слой из оксида хрома.Когда этот слой не может поддерживаться из-за чрезмерно агрессивной среды, металл подвергается воздействию окружающей среды, и возникает коррозия.

Эквивалентное число стойкости к точечной коррозии (PRE)* дает хорошее представление о стойкости к точечной и щелевой коррозии в зависимости от содержания легирующих элементов. Коррозионная стойкость крепежа из нержавеющей стали определяется не только химическим составом стали, но и многими другими факторами, такими как конструкция крепления, качество поверхности, напряжения и наличие щелей.Факторы окружающей среды, такие как концентрация ионов хлорида, химический состав коррозионной среды, температура, pH, давление и окислители, также важны для определения стойкости материала и выбора правильного материала.

Наиболее распространенные формы коррозии

Общая коррозия: Характеризуется равномерной коррозией по всей поверхности. Поэтому принято определять скорость коррозии как среднюю потерю металла в единицу времени, мм/год или миллидюйм/год (млн/год).

Точечная коррозия: Локализуется на небольшом участке и образует ямки в металле. Точечная коррозия часто намного опаснее общей коррозии, поскольку одна точечная коррозия может стать началом отказа.

Щелевая коррозия: Тот же принцип коррозии, что и точечная коррозия, но происходит в щелях. Щелевая коррозия может возникать в скрытых местах, таких как небольшие зазоры и зоны контакта между деталями, а также в местах, где могут сохраняться коррозионные отложения. Правильно подобранный материал в сочетании с хорошей конструкцией и очисткой снизит риск щелевой коррозии.

Гальваническая коррозия: Два разных металла в одной и той же агрессивной среде, в которой менее благородный металл подвергается коррозии. Разность потенциалов между двумя металлами создает поток электронов от менее благородного металла (анодного) к благородному металлу (катодному). Когда поверхность благородного металла больше поверхности менее благородного металла, скорость коррозии менее благородного материала увеличивается. Например, болты из углеродистой стали в листе из нержавеющей стали имеют более высокую скорость коррозии, чем болты из нержавеющей стали в листе из углеродистой стали, при использовании в той же среде.Соединение различных марок нержавеющей стали редко является проблемой, поскольку разность потенциалов слишком мала.

Коррозия под напряжением: Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) может возникнуть, когда металл подвергается растягивающим напряжениям в коррозионной среде, часто при повышенных температурах выше 60°C. SCC опасен, так как может привести к неожиданному внезапному отказу в обычно пластичных металлах. Наиболее распространенным типом среды, в которой происходит SCC, являются растворы, содержащие хлориды. Такие марки, как BUMAX Super Austenite, Super Duplex или Hyper Duplex, настоятельно рекомендуются для использования в тяжелых условиях, таких как плавательные бассейны, коррозионно-активные нефтехимические среды и промышленные среды.

Практические рекомендации

  • Оцените окружающую среду и вероятность накопления отложений.
  • Используйте конструкцию, которая сводит к минимуму щели и позволяет дождю смывать отложения.
  • Используйте крепеж из нержавеющей стали с эквивалентной или более высокой коррозионной стойкостью, чем у скрепляемого компонента.
  • Избегайте смешивания материалов с большой разницей электродного потенциала.

* PRE = % Cr + 3,3 x % Mo + 16 x % N

Таблица коррозионной стойкости

Руководство по выбору материалов. За дополнительной информацией обращайтесь к местному торговому представителю BUMAX.

Марка  Городской Морская, соленая вода Соляная кислота при 50°C Серная кислота при 50°C
Высокий Низкий Высокий 0,1% 1% 2% 3% 1% 10% 30%
БУМАКС 88 О О О
БУМАКС 109 О О О
БУМАКС Нитро О О О О О
БУМАКС С.А. О О О О О О О О О
БУМАКС LDX О О О
БУМАКС ДС О О О О О
БУМАКС СДС О О О О О О О О О
БУМАКС HDX О О О О О О О О О О
БУМАКС Ультра О

O Отсутствие коррозии при нормальных условиях

⊗ Возможен риск коррозии, но марка стали может быть подходящей в зависимости от требований, окружающей среды, конструкции и технического обслуживания.

• Не подходит, возможна коррозия

Низкий: Умеренное состояние, например, низкая концентрация при низких температурах.

Высокий: Тяжелое состояние, например, высокая концентрация при более высокой температуре.

Corten A/B против нержавеющей стали

Коррозия — это процесс износа материала в результате химических или электрохимических реакций на границе между основным материалом и окружающей средой. Проще говоря: открытые поверхности могут взаимодействовать с воздухом, влагой, соленой водой и т. д.для образования химических побочных продуктов, которые ухудшают критические свойства материала. Тем не менее, эти реакции можно использовать для получения подходящей коррозионностойкой стали.

Существует два основных пути проектирования из коррозионностойких сталей:

  • Погодостойкие стальные сплавы, такие как Corten A/B
  • Нержавеющая сталь марки

В этом сообщении блога компания Masteel стремится подробно изучить оба типа коррозионно-стойкой стали.

Основные принципы коррозионно-стойких сталей

Основная проблема коррозионной инженерии заключается в огромном разнообразии потенциальных коррозионных ситуаций, которые могут возникнуть в реальном мире: атмосферные, щелевые, гальванические, влажные и в зоне брызг, точечная коррозия, растрескивание под напряжением, связанные с температурой и многое другое.В результате инженеры-сталелитейщики должны учитывать химическую кинетику, термодинамику и электрохимическое поведение для конкретного применения при выборе коррозионно-стойких сталей.

Несмотря на выбор, доступный современному инженеру, все коррозионно-стойкие стали в той или иной степени зависят от процесса пассивации. Это относится к образованию инертного слоя на поверхности материала, снижающего его восприимчивость к коррозии окружающей среды. Это применяется как часть процесса отделки нержавеющих сталей, в то время как атмосферостойкие стали со временем самостоятельно создают этот инертный слой.

Контуры Corten A/B

Corten — это общий товарный знак, используемый как синоним атмосферостойких сталей, которые имеют характерный ржаво-оранжевый цвет. Они были разработаны для износостойких промышленных применений, чтобы исключить необходимость дорогостоящей отделки и повторной отделки. Первичные легирующие элементы в стали (медь, хром и никель) активно вызывают атмосферную коррозию на поверхности, образуя твердую, устойчивую к коррозии патину. Этот защитный слой активно и непрерывно восстанавливается, когда сталь Corten подвергается атмосферным воздействиям, в том числе переносимым по воздуху загрязнителям, влажности и дождю.

  • Преимущества стали Corten: Выдающееся сочетание коррозионной стойкости и прочности на растяжение делает сталь Corten одной из самых износостойких коррозионно-стойких марок стали, а ее отличительная отделка стала популярной эстетикой для наружных архитектурных проектов.
  • Недостатки стали Corten: может быть трудно определить скорость выветривания стали Corten, поскольку загрязняющие вещества, которые катализируют образование патины, присутствуют в пониженных концентрациях в сельской местности.Они также не подходят для применений, где используются коррозионно-стойкие стали для предотвращения проникновения более агрессивных химикатов или где важным параметром является гигиена.
  • Применение стали Corten: изначально использовавшаяся для износостойких бункеров и перевозки тяжелых грузов, сталь Corten теперь широко используется по стилистическим соображениям в городской архитектуре и уличных художественных проектах.
Узнайте больше: Стальные конструкции Corten по всему миру

Контуры из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь

— это, безусловно, самое известное семейство доступных коррозионно-стойких сталей благодаря своей чрезвычайной универсальности.Основным химическим компонентом, представляющим интерес для нержавеющих сплавов, является хром, который обычно присутствует в количестве более 10%, и состав с пониженным содержанием углерода. Хром на поверхности пластин из нержавеющей стали подвергается пассивации с образованием инертной патины, невидимой невооруженным глазом. Это обеспечивает внутреннюю стойкость к широкому спектру коррозионных условий, включая кислотную и гальваническую коррозию.

  • Преимущества нержавеющей стали: Нержавеющая сталь обеспечивает надежную защиту от широкого спектра агрессивных сред, при этом доступен широкий выбор марок для различных областей применения.Тонкая защитная пленка является самовосстанавливающейся, что снижает риск распространения коррозионных эффектов на сыпучий материал после локального повреждения поверхности. Эта поверхность также не будет отслаиваться со временем.
  • Недостатки нержавеющей стали: Нержавеющая сталь не такая износостойкая, как сорта стали Corten, хотя для нестандартных применений доступны износостойкие нержавеющие сплавы. Его отделка также не так характерна, как атмосферостойкая сталь, хотя это в значительной степени субъективный недостаток.
  • Применение нержавеющей стали: применение нержавеющей стали практически безгранично. Они используются на всех рынках, от тяжелой промышленности и строительства до продуктов питания и медицинских устройств. Различия в сортах означают, что нержавеющие стали следует назначать на целостной основе.
Узнайте больше: что такое 4 семейства нержавеющей стали?

Коррозионно-стойкие стали от Masteel

Masteel — ведущий мировой поставщик коррозионно-стойкой стали с глобальным присутствием благодаря надежной сети заводов по производству высококачественной стали по всей Европе.Мы предлагаем Corten A и B, а также каталог марок нержавеющей стали для различных отраслей промышленности. Если вы хотите узнать больше, просто свяжитесь с членом команды Masteel сегодня.

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей

Коррозионностойкие нержавеющие стали

Коррозионностойкие нержавеющие стали также называют химически стойкими, коррозионностойкими, кислотостойкими и жаропрочными сталями и являются легированными нержавеющими сталями.Коррозионная стойкость в первую очередь зависит от элементов сплава, но состояние поверхности и структуры играют ключевую роль в устойчивости стали к внешним воздействиям.

Элементы из сплава коррозионностойких нержавеющих сталей

Нержавеющие коррозионностойкие нержавеющие стали получают свои особые свойства за счет легирования хромом, который в соединении с кислородом образует плотный, прочный и прозрачный защитный слой из оксида хрома. Слой оксида хрома имеет толщину всего несколько нанометров, но при этом эффективно защищает сталь от коррозии.Это не относится к нелегированным или низколегированным сталям. Пассивный слой способен автоматически обновляться в случае повреждений, таких как царапины, при наличии достаточного количества кислорода и времени для регенерации. Доля хрома не менее 10,5% необходима для придания стали коррозионностойкости. Таким образом, элемент хром является одним из основных легирующих элементов. Другими легирующими элементами являются, в частности, никель, который делает сталь более устойчивой ко многим кислотам, если его количество превышает 10%.Когда к материалам предъявляются еще более высокие требования, в сплав добавляют, в частности, молибден. Эти отдельные процедуры более сложны, чем можно объяснить в настоящее время. Если на стали нет пассивного слоя, могут образовываться электрохимические элементы, особенно в сочетании с влагой, которые могут воздействовать на сталь.

Структурные условия из коррозионностойких нержавеющих сталей

Для обеспечения высокой коррозионной стойкости важно, чтобы нержавеющая сталь имела как можно более стабильную и однородную структуру.По структурному состоянию коррозионностойкие стали делят на четыре основные группы.

Ферритные нержавеющие стали

Ферритные стали с содержанием хрома от 11% до 13% считаются медленно ржавеющими, поскольку они обладают лишь низкой коррозионной стойкостью. Другие сплавы с содержанием хрома около 17 % обладают более высокой коррозионной стойкостью, которая может быть улучшена добавлением около 1 % молибдена.

Мартенситные нержавеющие стали

Мартенситные стали с долей около 12-18% Cr и содержанием углерода около 0.2% и выше получают более высокие механические прочностные характеристики благодаря своей твердости, чем остальные нержавеющие стали. Коррозионная стойкость приемлема, но недостаточна для таких применений, как пищевая промышленность или медицинская техника.

Аустенитные нержавеющие стали

Аустенитные стали легированы примерно 18% хрома и не менее 10% никеля. Их ключевой особенностью является высокая устойчивость к ржавчине и кислоте, которую можно улучшить за счет увеличения содержания Cr и Ni.

Дуплексные нержавеющие стали

Дуплексные стали

имеют аустенитно-ферритную структуру и обладают большей прочностью, чем аустенитные стали. Благодаря хорошим механическим свойствам и коррозионной стойкости аустенит был заменен дуплексной сталью во многих областях применения.

Применения из коррозионностойких нержавеющих сталей

Как уже упоминалось, существует множество коррозионно-стойких сталей и, следовательно, множество потенциальных применений.Стали, не содержащие ржавчины, доступны в виде катаных, кованых или литых материалов. Применения можно найти в автомобилестроении, пищевой промышленности, медицинской технике, производстве кранов, арматуре и многих других секторах.

Закалка коррозионностойкой нержавеющей стали с BORINOX®

BORINOX® может использоваться для упрочнения дуплексных сталей, мартенситных сталей, способных к дисперсионному твердению, аустенитных сталей, а также сплавов на основе никеля без снижения коррозионной стойкости материала.Поверхностная твердость увеличивается в зависимости от типа стали с 280 HV до 1700 HV. Аустенитная сталь особенно хорошо подходит для обработки BORINOX®.

Материал и выбор подходящих производственных процессов играют ключевую роль в обеспечении коррозионной стойкости каждого применения. При необходимости наши специалисты по материалам будут рады предоставить квалифицированную консультацию.

Высокопрочная коррозионностойкая сталь может быть эффективной альтернативой сплаву

Компоненты турбомашин, подвергающиеся высоким нагрузкам, включая рабочие колеса, валы, корпус и болты, подвергаются сильным нагрузкам, окислению, коррозии и, в некоторых случаях, водородному охрупчиванию.Для этих компонентов широко используются высокопрочные титановые сплавы и высокопрочные сплавы на основе никеля. Основными критериями выбора материалов являются прочность, удельная прочность (отношение предела прочности при растяжении к плотности), усталостная прочность, ударная вязкость и стойкость к коррозии/окислению. Этим критериям соответствуют титановый сплав Ti-6Al-4V, а также сплавы 718 и 625 на основе никеля. Проблемы со стоимостью и обработкой ограничивают область применения.

Высокопрочная коррозионно-стойкая (HSCR) сталь является возможной недорогой альтернативой.Слитки высококачественной стали HSCR изготавливаются методом вакуумной плавки. Порошковая форма стали HSCR производится процессами распыления, включая вакуумное распыление.

Компоненты могут быть изготовлены из стали HSCR четырьмя способами:

  • Горячая обработка (HW) слитков путем ковки или прокатки с последующей механической обработкой и закалкой.
  • Горячее изостатическое прессование на основе порошковой металлургии (PM HIP) до форм, близких к заданным (NNS), с последующей чистовой обработкой и закалкой (NNS PM HIP).
  • Аддитивное производство (АД) с последующей обработкой поверхности и термообработкой.
  • Вакуумное литье с последующим горячим изостатическим прессованием, чистовой обработкой и закалкой (литье + HIP).

Закалка стали HSCR состоит из аустенизации и быстрого охлаждения, дополнительного охлаждения и отпуска при низких, средних и высоких температурах (вторичная закалка) в зависимости от требуемых свойств. Формирование ННС методом ПМ ГИП позволяет изготавливать различные детали сложной формы.Процесс обеспечивает точную геометрию и свойства, близкие к поковкам. Кроме того, PM HIP обеспечивает однородную микроструктуру в любом поперечном сечении.

Стоимость компонентов, производимых PM HIP, как правило, выше, чем аналогичные продукты, производимые HW. Тем не менее, небольшие партии сложных продуктов, производимых с помощью PM HIP, экономически целесообразнее по сравнению с HW (рис. 1A и B).

Рисунок 1A: Рабочее колесо, изготовленное методом PM HIP из порошка сплава Ti-6Al-4V (A) (Источник: LNT PM).[/caption]

Рисунок 1B: Рабочее колесо газового компрессора, изготовленное методом PM HIP из порошка сплава Inconel 625M.

(Источник: LNT PM) компоненты.

Высокая стоимость порошков из сплавов титана и сплавов на основе никеля, а также проблемы с механической обработкой ограничивают их применение. Критические компоненты, изготовленные PM HIP из стального порошка HSCR, являются хорошей альтернативой компонентам, изготовленным из сплавов на основе титана и никеля, благодаря более низкой стоимости и лучшей обрабатываемости при том же сроке службы и долговечности.

Таблица 1: Механические свойства стали HSCR, сплава Ti-6Al-4V и сплава Inconel 718, изготовленных четырьмя различными способами.[/caption]

Сравнение процессов

-коэффициент летучести ниже, чем у компонентов производства PM HIP. Однако высокая стоимость порошка для аддитивного производства, высокое энергопотребление и проблемы с обработкой поверхности ограничивают применение процессов аддитивного производства.

Литье + HIP имеет самую низкую стоимость среди процессов. Но он обеспечивает меньшую прочность по сравнению с HW, PM HIP и AM.Комбинация литья + ГИП возможна для изготовления деталей из стали HSCR. Прогнозируемое снижение стоимости ответственных деталей составляет 65% (больше по сравнению с той же массой деталей, изготовленных АМ из сплава Ti-6Al-4V и порошков сплава 718).

Различные используемые процессы обеспечивают различные механические свойства (рис. 2). В зависимости от материала используются различные техники. HW + закалка кованой стали HSCR, например, достигается закалкой, охлаждением, отпуском и, наконец, охлаждением на воздухе.Кованый сплав Ti-6Al-4V и сплав Inconel 718 упрочняются термической обработкой.

Рисунок 2: Механические свойства стали HSCR, сплава Ti-6Al-4V и сплава Inconel 718 при комнатной температуре. сталь, сплав Ti-6Al-4V и сплав Inconel 718. Сталь HSCR обладает более высокими удельной жесткостью (E/ρ) и удельной прочностью (UTS/ρ), более высокими пределами выносливости (S), более низкой вязкостью разрушения (K1c) и более высокой ударной вязкостью. ударная вязкость (CVN) по сравнению со сплавом Ti-6Al-4V.Кроме того, сталь HSCR имеет более высокую термостойкость до 950°F по сравнению со сплавом Inconel 718 и более высокую термостойкость до 1200°F по сравнению со сплавом Ti-6Al-4V. Сталь

HSCR также обладает большей обрабатываемостью и обрабатываемостью, а также лучшей износостойкостью. Сплав 718 и сплав Ti-6Al-4V обладают лучшей стойкостью к коррозии и окислению по сравнению со сталью HSCR; но сталь HSCR не имеет ржавчины после испытания в солевом тумане (ASTM B117 с использованием 5% концентрации NaCl, естественного pH, при 95 ° F, в течение 200 часов).

Благодаря своим механическим свойствам важные компоненты, изготовленные методами HW, PM HIP и AM из сплава Ti-6Al-4V и сплава 718, могут быть заменены сталью HSCR без ущерба для жесткости, долговечности или срока службы (таблица 1).

Таблица 2: Качественная оценка для HEE материалов, испытанных при 75°F и давлении водорода 9,8 ksi. Те, которые считаются незначительными или малыми рисками, могут использоваться в указанном диапазоне давления и температуры водорода. Те, у кого высокие оценки, можно осторожно использовать только для ограниченного применения; экстремальные и тяжелые классы не рекомендуются.[/caption]

С точки зрения стоимости сталь HSCR является привлекательной альтернативой (рис. 3). Существует значительное снижение стоимости компонентов, изготовленных HW, PM HIP и AM с использованием стали HSCR. В то же время использование стали HSCR снижает зависимость от Ti, Ni, Mo и Nb. Усилия компаний Siemens Energy, GE Gas Power, Mitsubishi Power, Ansaldo Energia и других компаний по разработке турбин на водородном топливе перешли на новый уровень.

Серьезной проблемой является водородное охрупчивание критических компонентов.Степень охрупчивания материалов в водородной среде (ВОО) варьируется в широких пределах (табл. 2). Ti-6Al-4V, сплав Inconel 718, сплав Inconel 625 и сталь HSCR не следует использовать для компонентов газовых турбин, работающих на водороде.

Лучше выбирать высокопрочные алюминиевые сплавы серий 2000 и 7000; однако их прочность до 70 тысяч фунтов на квадратный дюйм при 75°F и до 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм при 400°F ограничивает применение. Точно так же аустенитная нержавеющая сталь типа 316 имеет незначительный рейтинг HEE, но обладает прочностью всего 90 тысяч фунтов на квадратный дюйм при 75 ° F и 80 тысяч фунтов на квадратный дюйм при 400 ° F.Этого недостаточно для сильно нагруженных компонентов.

Требуется защитное покрытие или металлизация. Для предотвращения ВЭУ в высокопрочных сталях наиболее привлекательными являются покрытия Zn-Ni и Zn-Ni-Me (термостойкость до 500°F). Компоненты, изготовленные из стали HSCR и защищенные такими покрытиями, могут использоваться с газовыми турбинами, работающими на водороде. Более надежный подход состоит в покрытии или плакировании стальных компонентов HSCR нержавеющей сталью 316.

Компании LNT PM и Synertech PM из Лос-Анджелеса разработали технологию HIP NNS PM для критически важных компонентов газовых турбин.Сюда входят детали, работающие на водороде, изготовленные PM HIP из стального порошка HSCR. Ведется опытное производство этих деталей. ■

Д-р Грегори Вартанов — главный инженер компании Advanced Materials Development Corp.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.