Про нержавіючу сталь знають всі, але непрофесіонали взагалі не знають, що нержавіюча сталь ділиться на різні види і навіть сотні марок.
«Нержавіюча сталь» — дуже загальне поняття. Відповідно до європейського стандарту EN 10088, нержавіюча сталь відноситься до категорії металевих матеріалів із вмістом хрому (Cr) понад 10,5% і антикорозійною функцією. Інші легуючі елементи також можуть бути додані для інших міркувань продуктивності.
Загалом нержавіюча сталь поділяється на п’ять категорій: мартенситна нержавіюча сталь, феритна нержавіюча сталь, аустенітна нержавіюча сталь, дуплексна нержавіюча сталь і нержавіюча сталь, що зміцнюється дисперсійним зміцненням.
Щоб швидко розрізнити ці п’ять типів нержавіючої сталі, можна зробити попереднє судження на основі вмісту сплаву в матеріалі.
Мартенситна нержавіюча сталь
Рисунок 1 Мартенситна нержавіюча сталь
Мартенситна нержавіюча сталь відноситься до сплаву Fe-Cr-C-(Ni-Mo) - основними легуючими елементами є залізо, хром і вуглець, а деякі марки містять нікель і молібден.
Характеристика цього типу матеріалу полягає в тому, що вміст хрому (Cr) становить від 11,5 до 18%. Порівняно з іншими типами нержавіючої сталі, її вміст вуглецю (C) дуже високий, між 0.15~1.2%. Слід зазначити, що вміст вуглецю в загальній легованій сталі, такій як Q355B, становить лише 0.2%.
Цей тип матеріалу можна зміцнити термічною обробкою для отримання більшої міцності та твердості. Мартенситна нержавіюча сталь в основному є магнітною, і цю властивість також можна використовувати як попередній метод визначення типу матеріалу.
Мартенситна нержавіюча сталь часто використовується для виготовлення виробів, які вимагають більшої твердості, таких як кухонні ножі, хірургічні інструменти або підшипники.
Феритна нержавіюча сталь
Рисунок 2 Феритна нержавіюча сталь
Феритна нержавіюча сталь відноситься до сплаву Fe-Cr-(Mo) - основними легуючими елементами є залізо і хром, а деякі марки містять молібден.
Порівняно з мартенситом феритна нержавіюча сталь має нижчий вміст вуглецю, як правило, нижче 0.08%, але набагато ширший діапазон вмісту хрому - 10.5~30%.
Ферит теж магнітний. Цей тип матеріалу важко затвердіти термічною обробкою, і він зазвичай використовується в ситуаціях, де в’язкість не є високою вимогою, але стійкість до хлоридного корозійного розтріскування є високою, наприклад, автомобільні вихлопні системи, автомобільні оздоблення, водонагрівальні вежі та інше обладнання.
Аустенітна нержавіюча сталь
Рисунок 3 Аустенітна нержавіюча сталь
Аустенітна нержавіюча сталь відноситься до сплаву Fe-Cr-Ni (Mo) - основними легуючими елементами є залізо, хром, нікель, а деякі марки містять молібден.
Подібно до фериту, аустенітна нержавіюча сталь зазвичай контролює вміст вуглецю нижче 0.08%, вміст хрому становить від 16 до 28%, а діапазон вмісту нікелю значно ширший - 3.5 до 32% .
Вміст сплаву в цих матеріалах гарантує, що вони завжди зберігають аустенітну структуру від кріогенних температур до температури плавлення. Як і мартенсит, аустеніт також можна зміцнити термічною обробкою, щоб змінити його механічні властивості.
Слід зазначити, що аустенітна нержавіюча сталь, як правило, немагнітна, але зазвичай стає магнітною, якщо її холодно обробляти без обробки розчином. Найбільшою особливістю аустеніту є його чудова стійкість до корозії, пластичність і міцність.
Завдяки чудовим властивостям аустеніт зазвичай використовується для виготовлення харчового посуду, хімічного промислового обладнання, будівельних виробів тощо.
Дуплекс з нержавіючої сталі
Fiture 4 Duplex з нержавіючої сталі
Дуплексна нержавіюча сталь відноситься до сплаву Fe-Cr-Ni-(Mo)-N - основними легуючими елементами є залізо, хром, нікель, азот, а деякі марки містять молібден.
Так званий «двофазний» означає, що структура фериту та структура аустеніту становлять по 50%, і його характеристики також поєднують переваги фериту та аустеніту в одному – він має вищу межу текучості та міцність на розрив, ніж аустеніт, і магнітний.
Можна сказати, що вміст вуглецю в дуплексній нержавіючій сталі є найнижчим серед усіх нержавіючих сталей – менше 0,03%. Нижня межа вмісту хрому вища, ніж у інших нержавіючих сталей - 21~26%. Вміст нікелю 3,5~8%. Деякі окремі марки містять молібден, але зазвичай він не перевищує 4,5%.
Дуплексна нержавіюча сталь зазвичай може використовуватися в морському обладнанні, на нафтохімічних заводах, теплообмінниках, паперовому обладнанні тощо.
Нержавіюча сталь дисперсійного зміцнення
Малюнок 5 Нержавіюча сталь, що зміцнюється дисперсійним способом
Нержавіюча сталь дисперсійного зміцнення відноситься до сплаву Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N - основними легуючими елементами є залізо, хром, нікель і азот, а деякі марки містять молібден, алюміній, мідь і ніобій.
Цей тип нержавіючої сталі характеризується помірною стійкістю до корозії, легкою обробкою та може виробляти дуже високу міцність після термічної обробки при відносно низьких температурах (зазвичай 500~800 градусів).
Нержавіюча сталь дисперсійного зміцнення має початкову мікроструктуру аустеніту або мартенситу. Аустенітну нержавіючу сталь можна перетворити на мартенсит за допомогою термічної обробки до того, як відбудеться дисперсійне зміцнення. Коли мартенсит загартовано, результуюча обробка термічним старінням призведе до випадання твердих інтерметалічних сполук з решітки, а потім відбудеться дисперсійне зміцнення.
Після термічної обробки цей тип матеріалу може отримати межу текучості, яка в 3 або навіть 4 рази перевищує межу текучості аустенітної нержавіючої сталі - 520МПа ~ 1500 МПа. Тому він в основному використовується в аерокосмічній промисловості та інших високотехнологічних галузях, де потрібна висока міцність матеріалу.
